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Erdbau, Mineralstoffe

Verbesserung der Erfassung des Verhaltens von Tragschichten ohne Bindemittel (ToB) zur Berücksichtigung in den RStO und den RDO (04.0294)
Das Verhalten von Tragschichten ohne Bindemittel (ToB) werden bisher im Rahmen der Dimensionierung nur sehr vereinfacht unter Nutzung von Ev2-Werten berücksichtigt. Die Bewertung des Verhaltens von ToB gewinnt vor dem Hintergrund der Ressourcenschonung und der Anwendung von neuen Bauweisen an Bedeutung, zum Beispiel für die Erhaltung. Werden ToB unter Berücksichtigung erhöhter oder besonderer Anforderungen [M SoB-StB (Entwurf)] eingesetzt, sind sie zunehmend höheren Belastungen ausgesetzt. Hierfür soll mit dem vorliegenden Projekt eine realitätsnahe Berücksichtigung des Steifigkeitsverlaufes der ToB über das Jahr (Frost-/ Tauperioden, Wasserhaushalt) sowie der resultierenden Einflüsse auf das Gebrauchsverhalten der ToB (insbesondere plastische Verformungen) in flexiblen und starren Befestigungen im Rahmen der Dimensionierung erarbeitet werden.

Verifizierung der Mischgutkonzeptionierung kaltgebundener bitumendominanter Tragschichten und Ableitung von Dimensionierungsgrundsätzen (04.0329)
Große Mengen von Asphaltgranulat lagern bei den Mischwerken und können voraussichtlich nicht in komplett Heißasphaltschichten des Oberbaus hochwertig wiederverwendet werden. Eine andere Möglichkeit ist die Verwertung des Asphaltgranulats in kaltgebundenen Tragschichten. Anforderungen an die Eigenschaften des Baustoffgemisches und an die fertige Leistung sind in den Merkblättern für die Verwertung pechhaltiger Straßenausbaustoffe und von Asphaltgranulat in bitumengebundenen Tragschichten durch Kaltaufbereitung in Mischanlagen (M VB-K, Ausgabe 2007) und für Kaltrecycling in situ im Straßenoberbau (M KRC, Ausgabe 2005) vorgegeben. Hinweise zur Dimensionierung derartiger kaltgebundener Tragschichten werden in den Merkblättern gegeben. Ziel des Forschungsvorhabens ist es, die Bewährung bestehender Strecken mit kaltgebundenen bitumendominanten Tragschichten zu überprüfen und die relevanten Eigenschaften dieser Schichten zu bestimmen, als Grundlage für die Überarbeitung der Regelwerke und die Dimensionierung von Bauweisen mit kaltgebundenen Tragschichten.

Einfluss von temporär auftretendem Grundwasser auf die Standsicherheit von Straßeneinschnittsböschungen (05.0195)
Unerwartete Rutschungen oder Böschungsbrüche führen zu Baustillständen und erheblichen Mehrkosten. Solche Schadensszenarien stellen keine Seltenheit dar und werden häufig durch temporär wasserführende Schichten verursacht, die im Zuge der Erkundung nicht festgestellt wurden oder nicht festgestellt werden konnten. Im Rahmen des Forschungsvorhabens soll der Einfluss von Wasser, insbesondere von temporär auftretendem Grund- und Schichtwasser, auf Böschungen systematisch untersucht und bewertet werden. Im Ergebnis soll ein Konzept entwickelt werden, mit welchen Mitteln bereits im Rahmen der Baugrunderkundung das Vorhandensein von temporär auftretendem Grund- oder Schichtwasser erkannt und dann im weiteren zeitlichen Verlauf beobachtet werden kann. Desweiteren ist zu untersuchen, wie der Einfluss von temporär auftretendem Grundwasser bei Standsicherheitsberechnungen berücksichtigt werden sollte oder ob zusätzliche Prozesse und Versagensmechanismen zu berücksichtigen sind. Die Ergebnisse sollen bei der Überarbeitung des Merkblattes über geotechnische Untersuchungen und Bemessungen im Verkehrswegebau (M GUB) einfließen.

Überprüfung der Auswirkungen der Anwendung der Filterregeln für Geokunststoffe des M Geok E (05.0198)
Die Filterregeln für Geokunststoffe werden durch Einstufung der Anwendung in 3 Sicherheitsfälle unterschieden und durch Angabe von Bereichen der zulässigen wirksamen Öffnungsweite beschrieben. Bei der damaligen Bearbeitung wurde die obere Grenze als technisch sinnvoll und anstrebenswert angesehen, während die untere auch ein Zugeständnis an die verfügbaren Produkte war. Zwischenzeitlich sind am Markt praktisch ausschließlich Produkte mit Öffnungsweiten an der unteren Grenze verfügbar. Es mehren sich die Mitteilungen, dass dieser Produkteinsatz zu einer Verringerung der Durchlässigkeit bis zum Verstopfen der Produkte im Kontakt zu den anstehenden Böden führt. Neben unerwünschten Vernässungen sind auch standsicherheitsrelevante Probleme zu erwarten. Damit ist ein Versagen der hydraulischen Filterwirksamkeit gegeben. Eine belastbare Übersicht über Einsätze von geotextilen Filtern und Erfahrungen existiert nicht. Ziel des Projekts ist es zu untersuchen, inwieweit die verwendeten Filterregeln noch dem Stand der Technik entsprechen, die unteren Grenzen der Öffnungsweite ein Risiko darstellen und inwieweit Geokunststoffe für den erforderlichen Bereich verfügbar gemacht werden können. Desweiteren sollen Entscheidungshilfen aufzeigen, in welchen Fällen eher auf Geokunststoffe verzichtet werden sollte.

Überprüfung der Geotextilrobustheitsklassen hinsichtlich neuer Produktentwicklungen (05.0199)
Die Geotextilrobustheitsklassen des M Geok E wurden in den 90er Jahren aufgrund von Untersuchungen zur Einbaubeanspruchung für die damals verfügbaren Produkte erarbeitet und festgelegt. Zwischenzeitlich sind stark modifizierte und neuentwickelte Produkte am Markt, die einen wirtschaftlicheren und effektiveren Einsatz versprechen und vermutlich nicht mehr in das vorliegende Schema passen. Zudem sind die Anforderungen an die Produkte gestiegen, sodass die unteren Klassen zwischenzeitlich entfallen sind. Es fehlt eine systematische Bearbeitung einer aktuellen Produktpalette mit gleichen Randbedingungen, die eine zielführende Klassifizierung erlauben würde. Ziel des Forschungsvorhabens ist daher die Geotextilrobustheitsklassen zu überprüfen.

Eignung konventioneller Prüfverfahren für Recycling-Baustoffe und industrielle Nebenprodukte im Erdbau (05.0203)
Konventionelle Prüfverfahren eignen sich nicht zwingend für die Prüfung einiger industrieller Nebenprodukte sowie von Recycling-Baustoffen im Erdbau. Beispielsweise kann häufig beim Proctorversuch kein Proctoroptimum im Sinne eines Maximums bei einem Wassergehalt ermittelt werden. Daher soll in diesem Forschungsvorhaben untersucht werden, inwieweit sich konventionelle Prüfverfahren für Recycling-Baustoffe und industrielle Nebenprodukte eignen, um durch diese die Eignung des Baustoffs für den vorgesehenen Verwendungszweck zu belegen. Für die vertragssichere Anwendung ist es notwendig, Regelungen zu schaffen, durch die Baustoffe hinsichtlich ihrer Eignung bewertet werden können. Der Einsatz von industriellen Nebenprodukten und Recycling-Baustoffen im Erdbau soll weiterhin möglich sein, wenn diesem aus bau- und umwelttechnischen Gründen nichts entgegensteht.

Grundlagen für die Eignungsprüfung von Böden mit organischen Bestandteilen zur Verwendung als Baustoff im Erdbau (05.0204)
Böden mit organischen Beimengungen werden derzeit aufgrund ihrer im Vergleich zu rein mineralischen Böden in der Regel geringeren Scherfestigkeit und größeren Verformbarkeit im Erdbau nicht oder nur untergeordnet verwendet. Da die bestehenden Laborverfahren größtenteils nicht auf die speziellen Eigenschaften organischer Bestandteile im Boden ausgelegt sind, erscheint dies bereits als Hinderungsgrund für die Verwendung solcher Materialien. Dadurch bedingt sind Versuchsergebnisse unterschiedlicher Labors oft nicht vergleichbar, was unter Umständen sogar zu vertraglichen Streitigkeiten führen kann. In diesem Forschungsvorhaben sollen deshalb die Grundlagen für die Eignungsuntersuchung von Böden mit organischen Bestandteilen zum Zweck der Verwendung als Erdbaustoff entwickelt werden. Die zur sinnvollen Anwendung der bestehenden Laborverfahren erforderlichen zusätzlichen Anforderungen und Hinweise sollen erarbeitet werden.

Prüfung und Bewertung der Dauerhaftigkeit zeitweise fließfähiger und selbstverdichtender Verfüllbaustoffe (ZFSV) im Unterbau von Verkehrsflächen (05.0205)
Seit einigen Jahren werden in Deutschland ZFSV für die Verfüllung von (Leitungs-) Gräben und in schwer verdichtbaren Bereichen von Hinterfüllungen eingesetzt. ZFSV werden oft aus örtlich anstehenden Aushubböden unter Zugabe von Wasser, Bentonit und gering dosiertem Bindemittel zu einem fließfähigen Verfüllbaustoff aufbereitet, der nach dem Erstarren die vorher definierte Endeigenschaften erreichen soll. Zum Nachweis der Eignung sind nach ZTV E-StB verschiedene Anforderungen festzulegen, wie der Nachweis der Dauerhaftigkeit. Verbindliche Prüfvorschriften und Kriterien für die Bewertung fehlen bisher. Ziel ist es daher, praxistaugliche Prüfverfahren und geeignete Kriterien zur Bewertung der Dauerhaftigkeit der ZFSV zu entwickeln. Die Ergebnisse sollen einen Entwurf einer Prüfvorschrift für die Eignungsprüfung zur Dauerhaftigkeit von ZFSV sowie Bewertungskriterien für die Einarbeitung in die ZTV E-StB liefern.

Praxisgerechte Anforderungen an den Polierwiderstand feiner Gesteinskörnungen (06.0116)
Gebrochene feine Gesteinskörnungen dürfen im Asphaltdeckschichtmischgut nur eingesetzt werden, wenn der Polierwiderstand der stellvertretenden groben Gesteinskörnung den jeweiligen Anforderungen genügt. Werden Gesteine unterschiedlicher Polierresistenz eingesetzt, muss der rechnerisch ermittelte Polierwiderstand der betreffenden Lieferkörnungen dem geforderten Polish Stone Value (PSV) entsprechen. In der Berechnung werden ausschließlich Gesteinskörnungen mit einem PSV größer 42 berücksichtigt. Die Einbeziehung eines Natursandes oder gebrochener feiner Gesteinskörnungen, deren grobe Gesteinskörnungen nicht den Anforderungen des Polierwiderstandes genügen, ist daher nicht möglich. Es hat sich gezeigt, dass eine Übertragung des an der groben Gesteinskörnung ermittelten PSV auf die Sandfraktion nicht immer zutreffend ist. Ziel dieses Forschungsvorhabens ist die Formulierung praxisgerechter Anforderungswerte an Eigenschaften feiner Gesteinskörnungen.

Bewertung des Einflusses der Wasserempfindlichkeit von feinen Gesteinskörnungen auf die Mörteleigenschaften von Asphaltdeckschichten aus Walzasphalt (06.0118)
Die Eigenschaft Wasserempfindlichkeit von feinen Gesteinskörnungen hat einen wesentlichen Einfluss auf die Mörteleigenschaften von Asphaltdeckschichten. Ziel des Forschungsvorhabens ist es einen Bewertungshintergrund für das Schüttel-Abriebverfahren zur Beurteilung der Wasserempfindlichkeit von feinen Gesteinskörnungen zu erarbeiten. Daraus können Kategorien zur Eingruppierung der feinen Gesteinskörnungen für das Regelwerk abgeleitet werden. Mit diesem Bewertungshintergrund und den in einem Ringversuch bestimmten Präzisionsdaten, soll das Prüfverfahren in den Europäischen Normen verankert werden.

Untersuchungen zum Reaktionsverhalten von Braunkohlenflugasche bei Bodenverbesserungen (05.0188)
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.

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.