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Bewährungsnachweis von Fugenfüllungen ohne Unterfüllstoff
BASt-Bericht B 62
Manfred Eilers, Bundesanstalt für Straßenwesen
20 Seiten
Erscheinungsjahr: 2008
Preis: 5,00 €
Bestellung eines gedruckten Exemplars beim Carl Schünemann Verlag GmbH
Als Fugenfüllungen für die Fugen zwischen dem Asphaltbelag und dem Schrammbord werden in den ZTV Fug-StB 01 heiß verarbeitbare elastische Fugenmassen vorgeschrieben. Bei Fugenspaltbreiten ab 15 mm sind nach den ZTV Fug-StB 01 zwischen den Fugenfüllungen neben der Schutzschicht und den Fugenfüllungen neben der Deckschicht als Unterfüllstoff rechteckige Profile oder Trennstreifen vorzusehen. Dieser eingelegte Unterfüllstoff oder Trennstreifen soll die Drei-Flanken-Haftung der Fugenfüllung verhindern, da durch die Drei-Flanken-Haftung die Spannungen an den Fugenflanken vergrößert würden, was zu einem Ablösen der Fugenflanken führen könnte.
Die Verwendung der Unterfüllstoffe und Trennstreifen ist aber nicht unproblematisch, da Wasser, welches durch kleine Schäden in die Fugen eindringt, sich entlang des Unterfüllstoffes verteilen kann. Der Schrammbord wird über große Längen geschädigt, wobei diese Schädigung eventuell lange Zeit unerkannt bleibt. Es wäre daher vorteilhaft, wenn auf die Verwendung der Unterfüllstoffe verzichtet werden könnte.
Im Rahmen des Forschungsprojektes 98222 "Bewegungen der Randfugen auf Brücken" hat sich aus der Gegenüberstellung der tatsächlich gemessenen mit den sich aus den Abmessungen der Randfugen ergebenden theoretisch möglichen Fugenbewegungen gezeigt, dass die Fugenfüllungen der Randfugen auf Brücken bei weitem nicht bis an die Grenze ihrer Dauerfestigkeit belastet werden. Ein Weglassen der Unterfüllstoffe sollte daher theoretisch möglich sein, ohne die Dauerhaftigkeit der Fugenfüllung zu gefährden. Damit würde man die oben genannten Nachteile beseitigen, die die Verwendung von Unterfüllstoffen mit sich bringt.
Allerdings sind die Bedingungen auf der Baustelle in den meisten Fällen nicht mit den Bedingungen bei der Prüfung der Dauerfestigkeit der Fugenfüllungen im Labor zu vergleichen. Daher treten in der Praxis oftmals Schäden auf. Durch Feldversuche sollte daher im Rahmen dieses Projektes überprüft werden, welche Auswirkungen das Weglassen des Unterfüllstoffes in der Praxis haben kann.
Die Ergebnisse der Zustandsbewertung nach zirka dreijähriger Liegezeit der Fugenfülllungen zeigen, dass die Unterschiede in der Dauerhaftigkeit der Ausführung der Fugenfüllungen mit und ohne Unterfüllstoff eher geringfügig sind. Eine weitere sporadische Beobachtung der Fugenfüllungen über die nächsten Jahre erscheint angebracht.
Bei einem Bauwerk zeigten sich sowohl die Fugenfüllung ohne als auch die Fugenfüllung mit Unterfüllstoff nach drei Jahren vollkommen schadensfrei. Bei dem zweiten Bauwerk war die Fugenfüllung mit Unterfüllstoff schadensfrei, während die Fugenfüllung ohne Unterfüllstoff an fünf Stellen kleinere Ablösungen aufwies. Bei dem dritten Bauwerk waren die Fugenfüllungen auf beiden Seiten gleichermaßen schlecht mit einer Vielzahl von Ablösungen, die zwischen 0,5 cm und 2,0 cm tief waren. Bei dem vierten Bauwerk mit getrennten Überbauten waren auf einer Seite beide Fugenfüllungen über weite Strecken schadhaft während auf dem anderen Überbau die Fugenfüllungen auf beiden Seiten einen relativ guten Zustand zeigten.
Eine eindeutige und in allen Fällen zutreffende Beantwortung der Frage, ob die Fugenfüllungen der Randfugen mit oder ohne Unterfüllstoff ausgeführt werden sollen, ist daher zurzeit noch nicht möglich. Durch das Weglassen des Unterfüllstoffes wird unbestreitbar die Belastung der Fugenflanken erhöht, was zu einem Ablösen der Fugenflanken führen kann. Im Regelfall spielt diese Erhöhung der Belastung der Fugenflanken bei einer ordnungsgemäßen Ausführung der Fugenfüllung mit sauberen Fugenflanken und unter Verwendung und gleichmäßigem Aufbringen des im System geprüften Haftvermittlers eine untergeordnete Rolle, da die Fugenfüllungen allein aufgrund der einbaubedingten Abmessungen der Fugenspalten bei den tatsächlichen Fugenbewegungen bei weitem nicht an die Grenzen ihrer Dauerhaftigkeit belastet werden. Problematisch sind jedoch minderwertig ausgeführte Fugenfüllungen, bei denen die Erhöhung der Belastung der Fugenflanken eventuell schneller zu Schäden führen kann.
Die Ergebnisse machen jedoch eine Tatsache sehr deutlich. Den weitaus größten Anteil an der Dauerhaftigkeit der Fugenfüllungen hat die Sorgfalt beim Einbau. Werden die vorgeschriebenen Randbedingungen wie die Sauberkeit und Trockenheit der Fugenflanken und des Fugengrundes, die Witterungsbedingungen, das gleichmäßige und vollflächige Aufbringen des Haftvermittlers beziehungsweise Voranstriches und die Verwendung der richtigen Fugenmassen mit der vorgeschriebenen Einbautemperatur nicht eingehalten, so wird die Fugenfüllung sowohl mit als auch ohne Unterfüllstoff nicht dauerhaft sein.
Proof of suitability for joint fillers without underfilling material
The ZTV Fug-StB prescribes elastic joint fillers that can be processed while they are hot for filling the joints between the asphalt coating and the protective strip. If the joint gaps are larger than 15 mm, the ZTV Fug-StB 01 prescribes the use of rectangular profiles or separation strips as underfilling material between the joint filling next to the protective layer and the joint filling next to the covering layer. The inserted underfilling material or separator strip has the purpose of preventing three-face adhesion, as this would increase the tension at the joint faces, which could in turn lead to a separation of the joint faces.
However, the use of underfilling materials and separation strips poses some problems, as water, which can enter into the joints due to minor faults, may spread along the underfilling material. Long stretches of the protective strip may get damaged and such damage can remain undetected for prolonged periods. Avoiding the use of underfilling material would therefore be advantageous.
A comparison of the joint movements actually measured and the theoretically possible joint movements based on the dimensions of the edge joints was performed as part of the research project 98222 "Movement of edge joints on bridges". It showed that the joint fillers in the edge joints of bridges are by far not stressed to the limit of their long-term durability. Theoretically, it should therefore be possible to omit the underfilling material without affecting the long-term durability of the joint fillers. This would remove the above-mentioned disadvantages of using underfilling material.
In most cases, the conditions at a building site are not comparable to the conditions during a long-term durability test in a laboratory, which is a common cause of faulty installations. In this project, the effects of omitting the underfilling materials on real installations were therefore investigated in field tests.
The results of an evaluation after the joint fillers had been installed for approx. three years show that the differences in the durability of the joint fillers with and without underfilling material are rather minor. It seems appropriate to monitor the joint fillers from time to time over the next few years.
At one structure, the joint fillers without as well as the joint fillers with underfilling material were completely fault-free after three years. At a second structure, the joint fillers with underfilling material were fault-free, while the joint fillers without underfilling material showed small detached areas. At a third structure, the joint fillers of both types were equally faulty, showing numerous detached areas that were between 0.5 cm and 2.0 cm deep. At a fourth structure with separate superstructures, both types of joint fillers were faulty over long distances at one superstructure, while both types were in relatively good shape at the other superstructure.
It is therefore still not possible to provide a clear and generally applicable recommendation on whether the joint fillers of edge joints should be made with or without underfilling material. Leaving the underfilling material out definitely increases the stress at the joint faces, which may lead to detachment of these joint faces. When the joint filler was properly installed, id est the joint edges were kept clean and the adhesive tested for the system was evenly applied, this increased stress is usually only of minor importance. Due to the dimensions of the joint gaps resulting from the installation process, the actual joint movements do not stress the joint fillers to a level that would affect their long-term durability. However, problems occur when the quality of the joint filler installation is low, as the increased stress at the joint faces may cause damage to occur sooner.
The results clearly illustrate that the durability of joint fillers mostly depends on the diligence of the installation. When the prescribed boundary conditions such as cleanliness, dryness of the joint faces and joint bottom, weather conditions, even application of the adhesive or primer to the whole area and use of the correct filler material with the prescribed installation temperature are not adhered to, joint fillers with as well as without underfilling material will not be durable.