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Prognose der Griffigkeitsentwicklung von Waschbetonfahrbahndecken mit der Prüfanlage nach Wehner/Schulze

BASt-Bericht S 151

Nicolai Klein, Christoph Gehlen, Thomas Kränkel, Centrum Baustoffe und Materialprüfung (cbm), Lehrstuhl Werkstoffe und Werkstoffprüfung im Bauwesen, Technische Universität München
49 Seiten
Erscheinungsjahr: 2021
Projektnummer: 08.0230
Preis: 0,00 €

Dieser Bericht steht ausschließlich kostenfrei im elektronischen BASt-Archiv ELBA zur Verfügung.

Eine wesentliche Gebrauchseigenschaft von Fahrbahndecken ist die Sicherstellung eines kurzen Bremswegs durch seine Griffigkeitseigenschaften. Aufgrund der Beanspruchung aus dem Verkehr nimmt die Griffigkeit im Laufe der Lebensdauer ab. Zur frühzeitigen Abschätzung des Griffigkeitsverhaltens einer Fahrbahnoberfläche wurde für Asphaltdeckschichten die Prüfanlage Wehner/Schulze (PWS) entwickelt und erprobt. Bisherige Untersuchungen ergaben Schwierigkeiten bei der Übertragbarkeit des Verfahrens auf Waschbetonoberflächen als derzeitige Regelbauweise im Betonstraßenbau.

Im Rahmen des Forschungsvorhabens sollte daher in einem ersten Schritt die Prüfanlage Wehner/Schulze selbst sowie der zugehörige Prüfablauf derart angepasst werden, dass das Prüfverfahren auch für Waschbetonoberflächen anwendbar ist. Hierzu galt es, sowohl die Einheit zur polierenden Beanspruchung der Proben, als auch die Einheit zur Bestimmung des Reibbeiwerts als Maß für die Griffigkeit der Oberfläche zu optimieren. Zur Anpassung der Polierbeanspruchung wurden Untersuchungen mit unterschiedlichen Polierrollenhärten und Poliermittelkonzentrationen sowie unter Verwendung alternativer Poliermittel durchgeführt. Die Messeinheit wurde durch den Einsatz unterschiedlicher Messgummihärten und Messgummiflächen angepasst.

Anschließend wurde mit der für Waschbetonoberflächen modifizierten PWS eine Parameterstudie zum Einfluss von betontechnologischen und ausführungstechnischen Kenngrößen auf das Griffigkeitsverhalten von Waschbetonen durchgeführt. Es wurde der Einfluss der Sieblinie, des Polierwerts, der Bruchflächigkeit, der Kornform sowie des Größtkorns der im Beton eingesetzten groben Gesteinskörnung sowie der Einfluss der Texturtiefe der Oberflächentexturierung analysiert. Weiterhin wurde die Möglichkeit des Einsatzes der modifizierten PWS zur Prüfung der Griffigkeitsentwicklung alternativer Betonoberflächen (Grindingoberflächen sowie offenporiger Betonoberflächen) getestet.

Um eine Abschätzung über eine mögliche Korrelation zwischen der angepassten Prüfanlage Wehner/Schulze und einer Praxisbeanspruchung auf Bundesautobahnen (BAB) zu eruieren, wurden Bohrkerne aus mehreren BAB sowohl aus dem Standstreifen, als möglichst unbelastete Probe als auch aus der Rollspur des ersten Fahrstreifens entnommen und geprüft.

Bei der Optimierung der Prüfanlage Wehner/Schulze konnte mit leicht realisierbaren Anpassungen vielversprechende Ergebnisse erzielt werden. So erwiesen sich die Verwendung eines alternativen Poliermittels bei gleichzeitig höherer Härte der Polierrollen sowie der Einsatz einer doppelten Messgummifläche als zielführend. Die hiermit durchgeführte Parameterstudie ergab einen dominanten Einfluss der Texturtiefe auf den Reibbeiwert der PWS. Bezüglich einer möglichen Korrelation zwischen der Praxisbeanspruchung und der im Labor mit der modifizierten PWS nachgestellten Beanspruchung konnten erste Tendenzen erkannt werden.

Prognosis of the skid resistance development of exposed aggregate concrete pavements with the test system according to Wehner/Schulze

An essential characteristic of road surfaces is their ability to ensure a short braking distance due to their skid resistance. As an effect of traffic loads, the grip decreases over service life. The Wehner/Schulze polishing machine (PWS) was developed and tested for asphalt surfaces in order to estimate the skid resistance of a road surface at an early stage. Previous investigations have shown difficulties with the transferability of the method to exposed aggregate concrete surfaces, which is the current standard construction method in concrete road construction.

The main aim of the research project was to modify the Wehner/Schulze machine and the associated test sequence to enable its application on exposed aggregate concrete surfaces. The goal was thus to optimise both the unit for polishing the specimens and the unit for determining the coefficient of friction as a measure of the grip of the surface. In order to adapt the polishing effect, investigations were carried out with different polishing roller hardnesses and polishing agent concentrations as well as using alternative polishing agents. The measuring unit was adapted by using different measuring rubber hardness and measuring rubber surfaces.

Subsequently, a parameter study was carried out with the PWS modified for exposed aggregate concrete surfaces on the effect of concrete technological and constructional parameters on the skid resistance behaviour of exposed aggregate concrete. The influence of the grading curve, the polishing value, the fracture surface, the grain shape and the maximum grain size of the coarse aggregate used in the concrete as well as the influence of the texture depth of the surface texturing were analysed. Furthermore, the possibility of using the modified PWS for testing the skid resistance development of alternative concrete surfaces (grinded surfaces as well as pervious concrete surfaces) was tested.

In order to estimate a possible correlation between the adapted Wehner/Schulze machine and a practical load on german federal motorways, drilled cores from several motorways were taken and tested from the hard shoulder as (idealized) unloaded samples and from the rolling track of the first lane.

During the optimization of the Wehner/Schulze machine, promising results were achieved with easily realizable modifications. The use of an alternative polishing agent with simultaneously higher hardness of the polishing rollers and the use of a doubled measuring rubber surface were proved to be effective. The parameter study carried out in this way revealed a dominant effect of the texture depth on the coefficient of friction of the PWS. With regard to a possible correlation between the practical traffic load and the load simulated with the modified PWS in the laboratory, initial tendencies could be identified.

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  • Berichte zum Download

    Die Berichte der Bundesanstalt für Straßenwesen stehen ab dem Jahrgang 2003 zum Teil als kostenfreier Download im elektronischen BASt-Archiv ELBA zur Verfügung.