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Erdbau, Mineralstoffe

Stand: Juli 2017

Untersuchungen zum Reaktionsverhalten von Braunkohlenflugasche bei Bodenverbesserungen (05.188)
Seit mehreren Jahren werden Gemische aus genormten Bindemitteln (unter anderem Kalk und Zement) hergestellt und mit Erfolg bei Bodenverbesserungen eingesetzt. Neben Mischbindemitteln werden auch Gemische mit Zusatz von Braunkohlenflugasche (BFA) und auch "reine" BFA auf dem Markt angeboten. Bei BFA handelt es sich um ein nicht genormtes industrielles Nebenprodukt. Ziel des Forschungsvorhabens ist es, die Möglichkeiten der Anwendung von BFA als Bindemittel für Bodenverbesserungen im Erdbau zu untersuchen. Hierzu ist eine systematische Überprüfung der Wirksamkeit von BFA auf die Wassergehaltsreduktion analog Feinkalk und die hydraulische Erhärtung analog Zement zu untersuchen. Ebenfalls ist zu klären, wie das Schwellmaß zu untersuchen ist und ob gegebenenfalls Ergänzungs- beziehungsweise Überarbeitungsbedarf der Regelwerke (TP BF-StB, Merkblatt) besteht.

Erprobungsstrecke Seelow (3215101)
Die Erprobungsstrecke Seelow wurde 2007 durch das Land Brandenburg angelegt und ursprünglich für eine Nutzungsdauer von zehn Jahren dimensioniert. Somit erreicht die Erprobungsstrecke in naher Zukunft das Ende der geplanten Nutzungsdauer. Im Rahmen des Projektes soll daher zum einen die Messwerterfassung der Temperatur- und Feuchtesensoren in den Schichten ohne Bindemittel für die unterschiedlichen Untersuchungsvarianten über das Ende der geplante Nutzungsdauer hinaus fortgesetzt werden. Weiterhin sollen gleichermaßen die Tragfähigkeitsmessungen mit dem Falling-Weight-Deflcetor (FWD) zu je zwei Messzeitpunkten im Jahr durchgeführt werden, um das Gebrauchsverhalten der Untersuchungsvarianten aus Betonrecycling mit unterschiedlichen Ziegelanteilen weiter beobachten und beschreiben zu können. Vergleichende FWD-Messungen und Georadarmessungen sind mit den Messgeräten der BASt vorgesehen.

s/v-Wert beim dynamischen Plattendruckversuch (05.187)
Dynamische Plattendruckversuche dienen zur Tragfähigkeitsüberprüfung bei ungebundenen Schüttmaterialien. Dabei wird die Einsenkung (s) der Lastplatte unter einer Stoßbelastung gemessen. Aus der Einsenkung wird derzeit der dynamische Verformungsmodul berechnet. Zusätzlich kann die maximale Einsenkungsgeschwindigkeit (v) gemessen werden, dies ist allerdings derzeit nicht Standard. Der Quotient aus Einsenkung und maximaler Einsenkungsgeschwindigkeit ist ebenfalls ein Wert, mit dem die Verdichtung der Schüttmaterialien charakterisiert werden kann. Das Ziel des Forschungsvorhabens ist die Untersuchung des s/v-Wertes bei dynamischen Plattendruckversuchen als Qualitätskriterium für die Verdichtung des Bodens oder der ungebundenen Schicht. Insbesondere die Frage einer möglichen Nachverdichtung steht hier im Vordergrund.

Eignung von Boden-Bindemittel-Gemischen als Baustoff für den Hinterfüllbereich von Bauwerken (05.184)
Der Hinterfüll- und Überschüttbereich von Bauwerken muss setzungsarm hergestellt werden. Im Regelfall werden hierfür grobkörnige und gemischtkörnige Böden mit maximal 15 Masseprozent Feinkornanteil verwendet. Böden und Baustoffe weisen nach einer Bodenbehandlung mit Bindemittel hohe Scherfestigkeiten und einen hohen Steifemodul auf und sind somit für den Einbau geeignet. Diese Bauweise, bei der auch gemischtkörnige Böden mit mehr als 15 Masseprozent Feinkornanteil eingesetzt werden dürfen, wurde in den ZTV E-StB 09 festgelegt. Es handelt sich hier um den speziellen Fall einer qualifizierten Bodenverbesserung, bei der die Kriterien zum Nachweis der Eignung des Boden-Bindemittel-Gemisches für den Einzelfall nachgewiesen werden müssen. Es bestehen noch keine eindeutigen Kriterien, welche Bindemittelart und –menge eingesetzt werden müssen. Weiterhin sind die Laborversuche und Feldprüfungen, nach denen die Eignungs- und Kontrollprüfungen durchzuführen sind, nicht eindeutig festgelegt. Geklärt werden muss, wie die Scherparameter und der Steifemodul von fein- und gemischtkörnigen Böden mit mehr als 15 Masseprozent Feinkornanteil nach einer Bodenbehandlung mit Bindemittel im Vergleich zu den Bodenparametern von grobkörnigen Böden einzustufen sind. Es sind die maßgebenden Bodenkennwerte festzulegen und die Eignung der Bindemittel in Art und Menge zu ermitteln. Weiterhin ist festzustellen, wie das Langzeitverhalten von Böden und Baustoffen nach einer Bindemittelbehandlung ist und ob es zusätzlich zu den Anforderungen der ZTV E noch weitere Kriterien gibt, die zu beachten sind. Es ist ein Vorschlag für eine Prüfanleitung in Anlehnung an die TPBF, Teil B11 zu unterbreiten.

Treiberscheinungen in Tragschichten ohne Bindemittel unter Verwendung von RC-Baustoffen aus Beton (06.103)
In den letzten Jahren wurden in Deutschland Schadensfälle durch Treiberscheinungen in Tragschichten ohne Bindemittel (ToB) aus RC-Baustoffen mit Betonbruch beobachtet. Durch die Hebungen in den ungebundenen Tragschichten kam es an den darüber liegenden Asphaltschichten zu Aufwölbungen und Rissen. Die Ursachen für die Treiberscheinungen sind noch weitgehend unbekannt. Im Rahmen dieses Forschungsprojekts sollen die Ursachen dieser Schadensfälle untersucht werden. Auf der Basis der gewonnenen Ergebnisse wird anschließend ein Messverfahren entwickelt, mit dem das Potenzial für Treiberscheinungen bei der Verwendung von RC-Material mit gebrochenem Beton bestimmt werden kann. Dadurch sollen zukünftig weitere Schäden vermieden werden.

Freilandlysimeter-Teil 2 (3213101)
An der Freilandlysimeteranlage in Augsburg werden seit 2010 Untersuchungen hinsichtlich der Effizienz technischer Sicherungsmaßnahmen (TSM) beim Einsatz von Boden mit umweltrelevanten Inhaltsstoffen durchgeführt. Ziel des Projektes ist es, in Zusammenhang mit anderen Projekten eine belastbare Datengrundlage für die Durchsickerung von Straßenböschungen zu gewinnen. Nur so können Baustoffe mit umweltrelevanten Inhaltsstoffen auch zukünftig in ökologisch und ökonomisch optimierten Bauweisen eingesetzt werden. Die bisherigen Untersuchungen an der Lysimeteranlage in Augsburg haben gute Ergebnisse hinsichtlich der Wirksamkeit der technischen Sicherungsmaßnahmen und dem Austrag an umweltrelevanten Inhaltsstoffen aus den einzelnen Lysimetern ergeben. Die Erkenntnisse zeigen aber auch, dass der etwa dreijährige Untersuchungszeitraum für die Klärung von Fragen des Langzeitverhaltens der TSM und der Unterschiede der Wirksamkeit der TSM im Zusammenhang Witterung und Jahreszeiten nicht ausreichend ist. Die Lysimeteruntersuchungen unter Freilandbedingungen sollen deshalb in diesem Folgeprojekt bis Ende 2016 fortgesetzt werden.

Effizienz technischer Sicherungsmaßnahmen im Erdbau: Recycling-Baustoffe und industrielle Nebenprodukte (3213100)
Bei Straßenbaumaßnahmen sind Baustoffe und Bauweisen zu wählen, die sowohl mit vorhandenen Ressourcen sparsam umgehen, als auch einen größtmöglichen Schutz von Boden und Grundwasser gewährleisten. Zugleich müssen sie den bautechnischen Anforderungen gerecht werden. Für die hydrogeologische Beurteilung der Durchsickerung im Hinblick auf den Boden- und Grundwasserschutz ist das Wissen noch unzureichend. Mit Lysimetern unter Laborbedingungen werden in der BASt großmaßstäbliche Versuche zu diesem Forschungsthema durchgeführt. Mit diesen können unter vergleichbaren, kontrollierten und zeitgerafften Bedingungen verschiedene Kombinationen aus technischer Sicherungsmaßnahme und alternativen Baustoffen am Ausschnitt einer Böschung im Maßstab 1:1 untersucht werden. Im ersten Projektteil wurden die Lysimeteranlagen geplant, gebaut und erprobt. Im zweiten Teil wurden Versuchsreihen mit aufbereiteten Böden durchgeführt, im vorliegenden Projekt (dritter Teil) mit Recycling-Baustoffen und industriellen Nebenprodukten. Ziel der Forschungen zum Thema Durchsickerung von Straßenböschungen ist es, die benötigten belastbaren Daten zu generieren. Daraus werden Instrumente entwickelt, um die Wirksamkeit der unterschiedlichen Sicherungsmaßnahmen zu beurteilen. So sollen alternative Baustoffe durch ökonomisch und ökologisch optimierte Bauweisen weiter für den Erdbau des Straßenbaus genutzt werden.

Entwicklung und Beschaffung einer mobilen Wehner/Schulze-Messeinrichtung (3209006)
Das Polierverfahren nach Wehner/Schulze dient zum einen der Bestimmung des Polierwertes von groben und feinen Gesteinskörnungen, zum anderen sind auch Prüfungen zur Prognose der Griffigkeitsentwicklung von Fahrbahnoberflächen möglich. Die Prüfungen erfolgen im Labor an Asphalt- oder Betonoberflächen. Als Proben können im Labor hergestellte Probekörper und auch aus der Fahrbahn entnommene Bohrkerne verwendet werden. Mit der Prüfung der Griffigkeitsentwicklung lassen sich Erkenntnisse zur Endgriffigkeit gewinnen. Die Entnahme von Bohrkernen bedeutet jedoch eine punktuelle Beeinträchtigung der Fahrbahn und ist darüber hinaus mit nicht unerheblichem personellem und organisatorischem Aufwand verbunden. Durch die bauliche Zweiteilung der Wehner/Schulze-Anlage in eine Polierstation und eine Messstation ist es durchaus möglich, nur unter Einsatz des Messkopfes Prüfungen in situ durchzuführen. Ziel des Projektes ist es, eine mobile Wehner/Schulze-Messeinrichtung als Vergleichsgerät zur Griffigkeitsprognose im Labor zu entwickeln und zu beschaffen. Damit wäre eine zerstörungsfreie Prüfung von Fahrbahnoberflächen ohne die Entnahme von Bohrkernen möglich.

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