GSB 7.0 Standardlösung

Betonbauweisen

Potenzialanalyse – Prozesssichere Herstellung lärmarmer Straßen in Betonbauweise (OPB – Offenporiger Beton) (08.243)
Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens sollen die Prozesskette zur Herstellung einer Oberbaukonstruktion unter Verwendung eines Offenporigen Betons (OPB) im Vergleich zu standardisierten, herkömmlichen Betonfahrbahndecken analysiert sowie daraus abgeleitete Möglichkeiten zur Optimierung an einem realen Praxisbeispiel untersucht und bewertet werden. Mit der Entwicklung dauerhafter, lärmmindernder, offenporiger Betonfahrbahnbeläge soll eine Alternative zu den offenporigen Belägen in Asphaltbauweise etabliert werden. Hierbei sollen die bislang vorhandenen Vorteile der Betonbauweise (Helligkeit, sehr gute Verformungsbeständigkeit auch bei hohen Temperaturen etc.) mit den Vorteilen offenporiger Beläge (hohe Lärmminderung, gutes Drainagevermögen) kombiniert werden. Hauptziel der hier durchzuführenden Arbeit liegt in der Optimierung der Prozesskette zur Herstellung einer innovativen, lärmmindernden und offenporigen Betondecke. Die Weiterentwicklung und Erprobung des gesamten Oberbaus mit OPB soll die Einsatzmöglichkeiten und -grenzen der Konstruktion für hochbeanspruchte Verkehrsflächen aufzeigen und davon abhängig die Grundlage für eine systematische Überführung der Bauweise in die Praxis darstellen.

Bewertung von Gesteinskörnungen hinsichtlich deren in-situ AKR-Potenzial bei Verwendung der Gesteinskörnungen (08.235)
Mit Einführung des Allgemeinen Rundschreiben zur „Vermeidung von Schäden an Fahrbahndecken aus Beton in Folge einer Alkali-Kieselsäure-Reaktion (AKR)“ Nr. 04/2013, sind die für Betonfahrbahndecken vorgesehenen Gesteinskörnungen hinsichtlich deren AKR-Sensitivität unter den spezifischen Randbedingungen mittels der WS-Grundprüfung zu bewerten. Durch dieses sehr strenge Prüfregime ist die Verfügbarkeit sicher AKR-unbedenklicher Gesteinskörnungen derzeit stark eingeschränkt. Ziel des Projekts ist es daher zu hinterfragen, ob das Verhalten von Betonen mit Gesteinskörnungen, die mittels der WS-Grundprüfung negativ beurteilt wurden, mit diesen Verfahren und Grenzwerten realistisch abgebildet wird. Weiterhin ist zu überprüfen, ob eine Modifikation der AKR-Performance-Prüfungen und/oder eine Änderung der Festlegung der Grenzwerte notwendig wird, um mit der Prüfung die AKR-Sensitivität von Gesteinskörnungen dem realen Praxisverhalten entsprechend abbilden zu können. Falls eine Unbedenklichkeit grenzwertig alkaliempfindlicher Gesteinskörnungen sicher nachgewiesen wird, kann somit künftig die Verfügbarkeit von Gesteinskörnungen für den Einsatz im Betonstraßenbau erhöht werden und somit die vorhandene Liste der „Geprüften, AKR-unbedenkliche Vorkommen von groben Gesteinskörnungen für den Einsatz in Fahrbahndecken aus Beton“ erweitert werden.

Erprobung von Betonfertigteilen für den Neubau und die grundhafte Erneuerung auf dem duraBASt (08.253)
Im Bereich der baulichen Erhaltung wird der Einsatz modularer Fertigteilsysteme untersucht, da diese zum einen eine Verkürzung der Bauzeiten erwarten lassen. Zum anderen ist durch die werkseitige Fertigung von einer zielsicheren Herstellung mit einer hohen Qualität aufgrund der seriellen Produktion unter gleichbleibenden Randbedingungen auszugehen. Diese gilt es, auf den Bereich des Betonstraßenbaus zu übertragen. Im vorliegenden Forschungsvorhaben steht die Entwicklung und Herstellung einer speziellen Oberbaukonstruktion mit einer Betonfertigteildecke im Fokus. Ziel ist die Adaption und Erprobung von Fertigteilsystemen in die Bereiche der grundhaften Erneuerung und des Neubaus. Hierfür sind eine Weiterentwicklung und Optimierung bisher im Straßenbau erprobter Fertigteile und eine Anpassung der entsprechenden Kopplungs- und Höhenjustiersysteme vorzunehmen. Neben der Überprüfung der technischen Umsetzbarkeit und Einbaubarkeit sind insbesondere eine Multifunktionalität in der Oberflächenausbildung zu erreichen sowie der Einsatz verschiedener oberflächennaher Betongefüge zu untersuchen.

Bestimmung von Kenndaten zur sicheren Charakterisierung von Fugenvergussmassen (08.228)
Bei der in Deutschland konventionell unbewehrten Ausführung von Betonfahrbahndecken in Plattenbauweise besitzt das Konstruktionsdetail  des Fugensystems einen entscheidenden Einfluss auf die Dauerhaftigkeit und folglich die Lebenszykluskosten der Straßenkonstruktion. Seit einiger Zeit treten verstärkt vorzeitige Schädigungen an Fugenfüllsystemen auf, deren Ursache/n derzeit noch nicht vollumfassend geklärt sind. Ziel dieses Forschungsvorhabens ist die Analyse und Bestimmung von Kenndaten, die zukünftig eine sichere Charakterisierung von Fugenvergussmassen ermöglichen. Ferner soll über eine zeitraffende praxisorientierte Systemprüfung ein Bewertungshintergrund entwickelt werden, der eine generelle Beurteilung von konventionellen und alternativen Fugenfüllsystemen für Verkehrsflächen aus Beton hinsichtlich ihrer Dauerhaftigkeit und Funktionsfähigkeit erlaubt.

Optimierung von Fugenkonstruktionen – Ermittlung realer Beanspruchungen des Fugensystems (08.244)
Für die Optimierung der Fugenkonstruktion zur Erhöhung der Nutzungsdauer und Minimierung des Erhaltungsaufwandes ist Grundvoraussetzung, die realen Beanspruchungszustände des Fugensystems zu kennen. Hierzu zählen neben klimatischen Einwirkungen insbesondere auch mechanische Beanspruchungen. Aktuell werden mittels verschiedener diskontinuierlicher oder kontinuierlicher Messungen in der Regel nur langsam auftretende horizontale Fugenbewegungen messtechnisch bestimmt.  Bewegungen, die zum Beispiel aus Überrollung des Schwerverkehrs resultieren, finden derzeit keine Beachtung. Die Entwicklung und Erprobung einer standardisierten praxistauglichen Apparatur zur messtechnischen Ermittlung aller relevanten Beanspruchungsgrößen, die in situ auf das Fugensystem in Betonfahrbahndecken wirken, stellen das Hauptziel des Forschungsprojektes dar. Ferner soll in diesem Vorhaben ein Konzept für eine systematische Datenerhebung im bundesweiten BAB-Netz zur Quantifizierung relevanter Beanspruchungen des Fugensystems erstellt werden.

HESTER (3715008)
Straßenbefestigungen sind sowohl verkehrsbedingten als auch klimatischen Einwirkungen ausgesetzt. Da diese beiden Größen mehr oder minder großen Veränderungen unterliegen, kann hinsichtlich der Dauerhaftigkeit der Straßenbefestigungen nur bedingt auf vorhandene Erfahrungswerte aus der Vergangenheit zurückgegriffen werden. So hat sich die Verkehrsbelastung während der letzten 30 Jahre verfünffacht, für die nächsten 30 Jahre wird weiterhin eine Verdopplung des Schwerverkehrsaufkommens prognostiziert. Ebenso sind bereits heute die Auswirkungen der Klimaänderung deutlich erkennbar. Für die Verfügbarkeit der Straßen werden Ertüchtigungssysteme benötigt, die in relativ kurzer Zeit nutzbar sein müssen. Priorität sollte dabei die Dauerhaftigkeit der durchgeführten Erhaltungsmaßnahme haben. Ziel des Projektes ist es, die Betonfertigteilbauweise für Straßenbefestigungen zur Erhöhung der Dauerhaftigkeit der Befestigungen, Reduzierung der Bauzeiten in situ, Verbesserung der Wirtschaftlichkeit und Ressourcenschonung sowohl für den Neubau als auch für Maßnahmen im Rahmen der Erhaltung weiterzuentwickeln. Anwendungsfelder erschließen sich vor allem im kommunalen Bereich, wobei hier insbesondere Bushaltebuchten und -flächen sowie Kreisverkehre und hoch frequentierte Kreuzungsbereiche in inner- und außerstädtischen Gebieten zu nennen sind, die beispielsweise großen Beanspruchungen aus Brems- und Beschleunigungsvorgängen unterliegen.

Bewertung der Innenhydrophobierung von Betonfahrbahndecken als neuartige AKR-Vermeidungsstrategie (08.233)
Vermehrt auftretende AKR-Schäden an Betonfahrbahndecken im Autobahnnetz in den letzten Jahren erfordern die Entwicklung und Festlegung neuer Strategien zur Verhinderung derartiger Schäden. Zurzeit kommt die mit dem Allgemeinen Rundschreiben Straßenbau (ARS) Nummer 04/2013 geregelte AKR-Performanceprüfung beziehungsweise die WS-Grundprüfung zur Beurteilung der Eignung grober Gesteinskörnung für die Feuchtigkeitsklasse WS zur Anwendung. Hierbei können die Gesteine als möglicherweise alkaliempfindlich eingestuft werden. In den heutigen Zeiten der Ressourcenknappheit soll mit dem Forschungsvorhaben geklärt werden, ob die Innenhydrophobierung von Fahrbahndeckenbetonen möglich ist und bei einer Verwendung das AKR-Schädigungspotenzial von Gesteinskörnungen, die gemäß der heutigen Untersuchungsmethoden als ungeeignet für den Einsatz im Fahrbahndeckenbeton eingestuft werden, so vermindert werden kann, dass ihre Verwendung im Fahrbahndeckenbeton möglich ist. Weiterhin ist abzuklären, ob und welcher Art die mechanischen Kennwerte durch eine Innenhydrophobierung beeinflusst werden und wie die Dauerhaftigkeit dieser Methode zu bewerten ist.

Analyse des gefügeabhängigen Löslichkeitsverhaltens potenziell AKR-empfindlicher Gesteinskörnungen (06.108)
Die Entwicklungen der letzten Jahre und laufende Forschungsarbeiten, zum Beispiel auf den Gebieten der durchgehend bewehrten Betonfahrbahn und/oder des Faserbetons zeigen, dass Fahrbahndecken aus Beton noch ein deutliches Potenzial in Bezug auf eine Verlängerung der belastungsorientierten Nutzungsdauer besitzen. Ein in den letzten Jahrzehnten nicht zufriedenstellend gelöstes Problem ist die schädigende Alkali-Kieselsäure-Reaktion (AKR) im Bereich des Betonbaus. Ziel des Forschungsvorhabens ist die Untersuchung, Analyse und Beschreibung der physikalisch-chemischen Abläufe sowie des Zusammenhangs zwischen dem Gefüge von Körnern im Oberflächenbereich und deren Löslichkeit in alkalischer Umgebung an ausgewählten Gesteinskörnungen mit unterschiedlicher Alkaliempfindlichkeit. Damit soll speziell jener Wissens- und Kenntnisstand aufgebaut und erweitert werden, der die Reaktionsabläufe auf der Oberfläche von Gesteinskörnungen umfasst. Die gesammelten Erkenntnisse sollen künftig dazu beitragen, eine schnelle und sichere Bewertung von Gesteinskörnungen hinsichtlich ihres Verhaltens im alkalischen Milieu vornehmen zu können, um dadurch eine Einschätzung ihrer Widerstandfähigkeit gegenüber einer AKR treffen zu können.

Einsatz von offenporigem Beton im Straßenbau (3712002)
Ziel des Projekts ist es, eine Betonfahrbahndecke zu entwickeln, deren obere Schicht aus einem offenporigen Beton hergestellt wird. Entgegen der derzeit praktizierten zweischichtigen Bauweise "frisch auf frisch", ist hier im ersten Schritt die Betonage des Oberbetons auf einer bereits erhärteten Unterlage vorgesehen. Ein weiteres Ziel ist die Optimierung der Bauweise, so dass eine dauerhafte Lärmminderung bei gleichzeitig hohem Dränagevermögen sowie guter Griffigkeit sichergestellt werden kann. Mit der Entwicklung dauerhafter lärmmindernder offenporiger Betonfahrbahnbeläge soll eine Alternative zu offenporigen Belägen in Asphaltbauweise etabliert werden, um den Straßenbauverwaltungen weiterhin, trotz steigender Anforderungen an die Lärmminderung, einen Gestaltungsspielraum bei der straßenbautechnischen Ausführung zu ermöglichen.