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Temperaturmessungen an Fahrbahntafeln

Die Korrosionsschutzbeschichtungen auf der Deckblechunterseite von Stahlbrücken mit orthotroper Fahrbahntafel werden beim Einbau einer Schutzschicht aus Gussasphalt thermisch belastet. Eine Temperatur-Zeit-Kurve dieser thermischen Belastung wurde vor 25 Jahren an Brücken durch Messung ermittelt. Diese Kurve sollte in einem Forschungsprojekt anhand von Messungen an ausgewählten Brücken aktualisiert werden.

Foto einer durch Wärmeeinwirkung zertörte Korrosionsschuzbeschichtung der Deckblechunterseite einer Stahlbrücke Korrosionsschutzbeschichtung, durch Wärmeeinwirkung zerstört

Problem

Beschichtungen auf den Deckblechunterseiten werden beim Einbau einer Schutzschicht aus Gussasphalt thermisch belastet, wenn der Fahrbahnbelag nach dem Korrosionsschutz eingebaut wird.

Vor 25 Jahren wurde auf Grund von Messungen an Brücken eine Temperatur-Zeit-Kurve des Temperaturverlaufs an der Deckblechunterseite aufgestellt. Diese Kurve wurde in die Technischen Prüfvorschriften für die Prüfung der Dichtungsschichten und der Abdichtungs-Systeme für Brückenbeläge auf Stahl (TP-BEL-ST) aufgenommen. Aber auch Korrosionsschutzbeschichtungen, die für Deckblechunterseiten verwendet werden, müssen im Rahmen dieses Temperatur-Zeit-Regimes wärmebeständig sein. Seit der erstmaligen Bestimmung der Temperatur-Zeit-Kurve sind die Dichtungssysteme für Stahlbrücken weiterentwickelt worden, so dass ein anderer Wärmedurchgang zu erwarten ist. Eine Neubestimmung der Temperatur-Zeit-Kurve ist daher erforderlich.

Untersuchungsmethode

Im Rahmen des Forschungsprojektes wurden Temperatur-Zeit-Kurven an der Deckblechunterseite der orthotropen Fahrbahntafeln von neun Bauwerken durch Messung ermittelt. Fünf der untersuchten Bauwerke hatten eine Reaktionsharz-Dichtungsschicht, drei Bauwerke eine Bitumen-Dichtungsschicht und ein Bauwerk eine Reaktionharz/ Bitumen-Dichtungsschicht aus einer Bitumen-Schweißbahn. Für die Temperaturmessungen wurden Nickel-Chrom/Nickel-Folienthermoelemente verwendet, die auf die vorhandene Korrosionsschutzbeschichtung an der Deckblechunterseite aufgeklebt worden waren. Auf der Grundlage der neuen und der früher ermittelten Messergebnisse wurde eine Berechnungsgleichung formuliert, mit der die zu erwartende Maximaltemperatur an der Unterseite der orthotropen Fahrbahntafel beim Schutzschicht-Einbau berechnet werden kann. Die Deckblechdicke wird dabei mit 12 Millimetern vorausgesetzt. In der Berechnungsgleichung werden die Einbautemperatur und die Einbaudicke des Gussasphaltes, die Ausgangstemperatur der orthotropen Fahrbahntafel und die Dicke der Dichtungsschicht berücksichtigt.

Ergebnisse

Die gemessenen Maximaltemperaturen lagen zwischen 90,6°C und 110°C, bei Ausgangstemperaturen des jeweiligen Deckbleches von 3,5°C bis 26,9°C. Diese Maximaltemperaturen wurden 20 bis 30 Minuten nach der Beaufschlagung des jeweiligen Flächenelementes mit dem heißen Gussasphalt erreicht. Die Maximaltemperaturen und damit auch die Einwirkungsdauer der verschiedenen Temperaturen waren sehr unterschiedlich. Die erreichten bauwerksspezifischen Maximaltemperaturen und die jeweilige Wärmeeinwirkungsdauer hängen von der Einbautemperatur des Gussasphaltes und von der Umgebungstemperatur ab. Es wurde für künftige Prüfungen der Wärmebeständigkeit von Korrosionsschutzsystemen an Brücken eine modifizierte Temperatur-Zeit-Kurve empfohlen.

Folgerungen

Sofern sich eine wärmeempfindliche Korrosionsschutzbeschichtung auf der Deckblechunterseite befindet, sind beim Einbau der Gussasphaltschutzschicht bestimmte Vorkehrungen zur Verringerung der Wärmebelastung zu treffen, die zum Abschluss des Forschungsberichtes genannt werden. Hierbei soll ein temperaturreduzierter Gussasphalt mit einer Einbautemperatur von 220°C und einer Einbaudicke von 3 mm bei einer Deckblechtemperatur von max. 150°C verwendet werden.

Temperature measurements on carriageway decks

Bridge components made of steel are furnished with coats providing protection against corrosion and serving as optical embellishment. During a standard installation of a protective mastic asphalt layer on top of a cover sheet, a thermal load is exerted on the corrosion protection layer on the underside of the cover sheet. The temperature-time curve of this thermal load measured on bridges 25 years ago can be viewed in the Technical Test Regulations on sealing layers and systems for bridge coverings on steel. Since the measurement of the first temperature-time curve, sealing systems for steel bridges have been advanced and now presumably possess different heat transfer properties due to the increased thicknesses involved. Before any further determinations of the heat resistance of anti-corrosion coating systems, it is therefore necessary to measure the time-temperature regime for the three standard sealing coats according to TP-BEL-ST on suitable bridges and formulate a new temperature-time curve. This curve is also needed by planners to estimate expected thermal loads on anti-corrosion layers.

  • Kontakt

    Bundesanstalt für Straßenwesen
    Brüderstraße 53
    51427 Bergisch Gladbach
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