Vergleich der Tragfähigkeit und Dauerhaftigkeit ziegelreicher Recycling-Baustoffe im Straßenbau
– Erprobungsstrecke für Tragschichten ohne Bindemittel –
Gudrun Golkowski und Dirk Jansen
1. Veranlassung ...719
2. Erprobungsstrecke Seelow ...720
2.1. Aufbau der Erprobungsstrecke ...720
2.2. Einteilung in Untersuchungsabschnitte ...721
2.3. Instrumentierung ...721
2.4. Ergänzende Messungen ...722
3. Ergebnisse ...722
3.1. Tragfähigkeitsmessungen ...722
3.2. Frosthebungsversuche im Labor ...724
3.3. Frostereignisse ...725
3.4. Visuelle Schäden...727
4. Fazit ...730
5. Literatur ...731
1. Veranlassung
Für den Einsatz von Recycling-Baustoffen (RC-Baustoffe) gilt es bautechnische und umweltrelevante Anforderungen einzuhalten. Für den Bereich des Bundesfernstraßen- netzes existiert hierfür ein eigenständiges mehrteiliges Regelwerk. Dieses Regelwerk teilt sich in unterschiedliche Kategorien auf, dies sind die zusätzliche technische Ver- tragsbedingungen (ZTV), die die Ergänzung zu den allgemeinen Vertragsbedingungen (ATV) bilden, die technischen Lieferbestimmungen (TL), die die Anforderungen an die verwendeten Baustoffe regeln sowie die technischen Prüfvorschriften (TP) zur Kontrolle der Eigenschaften der eingesetzten Baustoffe sowie der erreichten Schicht- eigenschaften. Die Regelwerke werden von den jeweiligen Bundesländern eingeführt, um Rechtsverbindlichkeit zu erhalten. Das bedeutet aber auch, dass sie in geänderter Form, mit Ergänzungen oder gar nicht eingeführt werden können. Insofern sind län- derspezifische Regelungen im Einzelfall zu beachten.
In den TL Min-StB 2000 wurden erstmalig RC-Baustoffe mit in das Regelwerk einbe- zogen. In diesem Regelwerk wurde noch zwischen weich und hart gebrannten Ziegeln unterschieden, die auch nur mit unterschiedlichen Anteilen im Straßenbau verwendet werden durften. Mit der Überarbeitung des Regelwerkes, basierend auf den Ergebnissen des Forschungsprojekts Eignung von ziegelreichen Recycling-Baustoffen für Tragschichten ohne Bindemittel [7] der Ruhr-Universität Bochum, wurde die Erhöhung des Ziegelan- teils auf dreißig Prozent in der stofflichen Zusammensetzung von Gesteinskörnungen in die neue TL Gestein-StB 2004 übernommen. Zu den erbrachten Laborversuchen lagen jedoch keine Praxiserfahrungen vor. Um RC-Baustoffe mit ziegelreichen Anteilen weiterhin möglichst hochwertig wiederverwenden zu können, auch vor dem Hinter- grund der neuen technischen Regelwerke und unter Bezugnahme auf europäische Normen, sollten die Erkenntnisse der Forschungsarbeit in der Praxis bestätigt werden.
Dazu wurde im Rahmen einer regulären Baumaßnahme, Ortsumgehung Seelow B 286n, Los 6, eine Untersuchungsstrecke zur Erprobung von Schichten ohne Bindemittel aus ziegelreichen RC-Baustoffen angelegt. Ziel ist es, durch praktische Langzeiterfahrungen die Qualität der Tragschichten hinsichtlich Tragfähigkeit und Gebrauchsdauerhaftigkeit zu erfassen und zu bewerten.
2. Erprobungsstrecke Seelow
Die Erprobungsstrecke für die Anwendung von ziegelreichen RC-Baustoffen in Trag- schichten ohne Bindemittel wurde als Ortumgehung B 167n von Seelow, im Land Brandenburg im Jahr 2006 gebaut und im April 2007 dem Verkehr übergeben. Auf einer Gesamtlänge der Erprobungsstrecke von 1.160 m wurden insgesamt zwölf Un- tersuchungsabschnitte angelegt.
2.1. Aufbau der Erprobungsstrecke
Als Oberbauvariante für die Erprobungsstrecke wurde der Aufbau nach RStO 01, Tafel 1, Zeile 3, Bauklasse IV gewählt. Auf dem Planum wurde eine 51 cm dicke Frostschutz- schicht 0/22, gefolgt von einer 15 cm dicken Schottertragschicht 0/45 aufgebaut. Der Asphaltoberbau besteht aus einer zehn cm dicken Asphalttragschicht 0/22 CS (50/70), der mit einer 4 cm dicken Asphaltbetondeckschicht 0/11 S (50/70) überbaut wurde.
4 cm Asphaltbeton 0/11S (50/70)
15 cm Schottertragschicht 0/45
51 cm Frostschutzschicht 0/22
10 cm Asphalttragschicht 0/22CS (50/70)
Bild 1:
Aufbau der Erprobungsstrecke nach den RStO 01, Tafel 1, Zeile 3, Bauklasse IV
2.2. Einteilung in Untersuchungsabschnitte
Der Streckenabschnitt der Erprobungsstrecke befindet sich jeweils zur Hälfte in Damm- lage und in Einschnittlage. Die Untersuchungsabschnitte mit den unterschiedlichen Tragschichtvarianten wurden gleichverteilt über die beiden Geländelagen angeordnet, so dass daraus resultierende Einflüsse kontrolliert und vergleichbar erfasst werden können.
Bild 2: Prinzipskizze der Erprobungsstrecke Seelow mit Einteilung in Versuchsfelder
Varianten 5D bis 1D Variante 0 Varianten 1E bis 5E
Die zwölf Untersuchungsabschnitte wurden über eine Gesamtlänge von 1.160 m, von km 0 + 240 bis km 1 + 400, angelegt, dabei lagen jeweils sechs Varianten in Damm- und in Einschnittlage.
Die einzelnen Untersuchungsabschnitte unterscheiden sich im Anteil (zehn Prozent, zwanzig Prozent, dreißig Prozent, vierzig Prozent) von Ziegelrecycling im Baustoffge- misch aus Betonrecycling für die Schottertragschicht und die Frostschutzschicht. Für eine vergleichende Bewertung wurden je ein Abschnitt mit einhundert Prozent natür- licher Gesteinskörnung und ein Abschnitt mit vierzig Prozent Ziegelrecycling, dreißig Prozent natürliche Gesteinskörnung und dreißig Prozent Betonrecycling hergestellt.
2.3. Instrumentierung
Zur Erfassung der Temperatur- und Feuchtezustände im Aufbau wurden die unterschiedli- chen Untersuchungsabschnitte mit Sensoren ausgestattet. Je Untersuchungsabschnitt wur- den zwei Temperaturmessstellen – eine je Fahrtrichtung – sowie ein Feuchtefühler angeord- net. An der Temperaturmessstelle wird die Temperatur in fünf unterschiedlichen Tiefen (von -4 cm bis -130 cm) erfasst, die Feuchtemessung erfolgt in der Frostschutzschicht in einer Tiefe von -39 cm. Die Erfassung der Temperatur- und Feuchtedaten erfolgt stündlich.
Die Daten werden über einen Datenlogger erfasst und für die spätere Auswertung gespeichert.
Zusätzlich wurde neben dem Untersuchungsabschnitt 0E eine Wetterstation errichtet, die ergänzende Wetterdaten (Lufttemperatur, Niederschlagsmenge, Windrichtung und Windgeschwindigkeit usw.) ebenfalls stündlich aufzeichnet.
2.4. Ergänzende Messungen
Für die Beurteilung des Zustandes der Erprobungsstrecke wurden weiterhin regelmä- ßige Messkampagnen durchgeführt. Jeweils vor und nach der Frostperiode erfolgten Tragfähigkeitsmessungen mit dem Falling Weight Deflectometer (FWD). Hierbei wird ein Fallmasse auf eine Lastplatte fallen gelassen, dabei wird ein Kraftstoß von fünf- zig kN erzeugt und die sich einstellenden maximalen Verformungen der Oberfläche in unterschiedlichen Entfernungen zur Lasteinleitungsfläche aufgezeichnet. Anhand der aufgezeichneten Messwerte können Kennwerte zur Beurteilung der Tragfähigkeit nach dem FGSV-Arbeitspapier – Tragfähigkeit von Verkehrsflächenbefestigungen Teil C 2.1 Falling Weight Deflectometer: Auswertung und Bewertung – Asphaltbauweise [4]
abgeleitet werden.
Ferner wurden im Herbst vor der Frostperiode sowie zu den Zeitpunkten der Frostein- wirkung zur Feststellung von Frosthebungen im Winter Höhenmessungen über den kompletten Streckenabschnitt durchgeführt. Ergänzend zu den Frosthebungsmessun- gen wurden die eingebauten RC-Baustoffe zur Bewertung der Frostgefährdung auch im Labor im Frosthebungsversuch untersucht.
Darüber hinaus fand im Herbst 2010 eine Streckenbegehung der Erprobungsstrecke zur Feststellung visueller Schäden sowie zur Probennahme für die labortechnische Untersuchung der verwendeten Baustoffe statt.
3. Ergebnisse
3.1. Tragfähigkeitsmessungen
Die Tragfähigkeitsmessungen erfolgten in einem festgelegten 15 m Raster in der rechten Rollspur für beide Richtungsstreifen.
Beispielhaft sind im nachstehenden Bild die Messergebnisse der Herbstmessungen zwi- schen 2007 und 2014 dargestellt. Die Verformungen haben in der Zeit von Herbst 2007 bis Herbst 2011 leicht zugenommen, um sich im Weiteren in etwa auf dem Niveau von Herbst 2011 zu konsolidieren. Auffällig sind die vergleichsweise hohen Verformungen für die 0-Varianten mit ausschließlich natürlichen Gesteinskörnungen. Die geringsten Ver- formungen weisen die Varianten mit einem Ziegelanteil von zehn bis zwanzig Prozent im RC-Baustoff auf.
Eine größere Verformung w0 stellt dabei prinzipiell eine geringere Tragfähigkeit dar, ohne dabei bereits auf die Ursache dieser Tragfähigkeit schließen zu können.
Zur Bewertung der Tragfähigkeit wird der Kennwert Tragfähigkeitszahl Tz herangezo- gen. Tz wird berechnet aus dem Krümmungsradius R0 der Deflexionsmulde und der Verformung w0 im Lastzentrum.
Kilometrierung m Verformungen W0
mm
Bild 3: Darstellung des Kennwertes Verformungen w0max für die FWD-Messungen vom Herbst 2007 bis Herbst 2014 im Fahrstreifen Fahrtrichtung Berlin auf der Erprobungstrecke Seelow, B167n
Bild 4: Darstellung des Kennwertes Tz für die FWD-Messungen vom Herbst 2014 im Fahrstreifen Fahrtrichtung Berlin auf der Erprobungstrecke Seelow, B167n
5D 4D 3D 2D 1D 0D 0E 1E 2E 3E 4E 5E
Bkl IV
Bkl II Bkl SV Bkk
FR Berlin FR Frankfurt/Oder
Kilometrierung m Tragfähigkeitszahl
Tz
Rechte Rollspur_FR Berlin Rechte Rollspur/FR Berlin Rechte Rollspur/FR Frankfurt Rechte Rollspur_FR Frankfurt
2 4 6 8 10 12 14 16 0
Die Ergebnisse zeigen die geringste Tragfähigkeit für die 0-Varianten sowie die Vari- anten 4 und 5 mit jeweils vierzig Prozent Ziegelanteil in den Schichten ohne Binde- mittel. Das vorhandene Tragfähigkeitsniveau dieser Varianten ist dabei für die nach der Dimensionierung nach den RStO 01 [2] erforderliche und gewählte Bauklasse IV (Belastungsklasse Bk1,0 nach RStO 12 [2]) als ausreichend zu bewerten. Die Varianten mit RC-Baustoff mit einem Ziegelanteil zwischen zehn und dreißig Prozent weisen höhere Tragfähigkeiten auf, die weitestgehend sogar den Anforderungen der Bauklasse SV (Belastungsklasse Bk100 nach RStO 12 [2]) genügen. Die höhere Tragfähigkeit dieser Varianten ist durch den höheren Anteil an dem RC-Baustoff hier Recyclingbe- ton zu begründen. Dabei ist zu vermuten, dass der Recyclingbeton nachträglich noch teilweise abgebunden hat und somit eine sehr tragfähige Schicht als Auflage für das Asphaltpaket bildet.
3.2. Frosthebungsversuche im Labor
Mit den zum Einsatz kommenden Recyclingbaustoffen wurden zum Zeitpunkt des Einbaus sowie nach ungefähr vierjähriger Liegezeit Forsthebungsversuche im Labor durchgeführt, um die Frostempfindlichkeit der Recyclingbaustoffe bewerten zu können.
Die Frosthebungsversuche (FHV) wurden nach dem Entwurf der TP BF StB -FHV- 2009 [5] durchgeführt. In den ersten 24 Stunden (Temperierungsphase) werden die Proben im Wasserbad durch die Kühlköpfe und die Temperatur in den Prüfkammern auf 1,5° C temperiert. Da die Proben während des Versuches im Wasserbad stehen ha- ben sie die Möglichkeit Wasser aufzunehmen oder abzugeben, Quellvorgänge können stattfinden. 24 Stunden nach dem Einbau der Prüfkörper in das Frosthebungsgerät beginnt die Absenkphase, so dass vier Tage später in Prüfkörpermitte eine Temperatur von 0° C erreicht wird. In der Befrostungsphase wird weitere drei Tage die Temperatur – 0° C-Isotherme in Prüfkörpermitte – gehalten. Die Befrostung erfolgt von der Oberseite.
Während der Absenk- und Befrostungsphase findet das Einsetzen der Eislinsenbildung
Max. Frosthebung mm
Bild 5: Maximale Frosthebungen ermittelt im Frosthebungsversuch für die Frostschutzschicht (links) und die Schottertragschicht (rechts) an den Einbaubaustoffen sowie den Aus- bauproben für die unterschiedlichen Varianten der Erprobungsstrecke
statt. Nach der Befrostung erfolgt die Tauphase, in der der Prüfkörper für einen Zeit- raum von 24 Stunden in der Prüfapparatur bei einer Prüfkopftemperatur von + 10°C
± 5°C verbleibt [6, 8].
In den unterschiedlichen Phasen der Versuchsdurchführung werden die Hebungen bzw. Senkungen des Prüfkörpers kontinuierlich aufgezeichnet.
Die Ergebnisse der Frosthebungsversuche für die Frostschutzschicht zeigen ein deut- liches Bild. Die Recyclingbaustoffe mit Ziegelanteilen zeigen höhere Frosthebungen als die natürlichen Gesteinskörnungen. Legt man diesen Versuchen die Grenzwerte der österreichischen Norm B 4810 [9] von 2006 zugrunde, so werden RC-Baustoffe als frostempfindlich eingestuft, wenn diese im Frosthebungsversuch eine maximale Frosthebung < 15 mm aufweisen. Die Versuchsergebnisse für die Frostschutzschicht liegen knapp darunter, so dass man den untersuchten Baustoffgemischen ein gewisses Frostgefährdungspotenzial zuweisen kann.
Die Versuchsergebnisse der Ausbauproben zeigen eine ähnliche Tendenz, weisen aber deutlich geringere Absolutwerte für die im Versuch erzielten Frosthebungen aus.
Für die Schottertragschichten ist weder für die Proben der Einbaubaustoffe noch für die Ausbauproben eine einheitliche Tendenz für Baustoffgemische mit natürlicher Gesteinskörnung bzw RC-Baustoff zu erkennen. Auch die unterschiedlichen Ziegel- anteile in den RC-Baustoffgemischen zeigen keine systematischen Zusammenhänge zu den ermittelten Frosthebungen. Die Schottertragschicht ist nach den Kriterien der österreichischen Norm als nicht frostempfindlich einzustufen.
Inwieweit sich diese im Laborversuch ermittelten Ergebnisse auch in situ tatsächlich einstellen und maßgebend für mögliche Schädigungen sind, sollen Frosthebungsmes- sungen (Höhenmessungen) in situ nach Frostereignissen zeigen.
3.3. Frostereignisse
Strukturelle Schäden, verursacht durch den Einsatz der ziegelreichen Tragschichten ohne Bindemittel, wurden vor allem durch die Einwirkung von Frost und daraus mög- lichen Frosthebungen erwartet. Zur Beurteilung dessen wurden die Frostperioden im Beobachtungszeitraum hinsichtlich ihrer Intensität ausgewertet und untersucht, ob die für Frostschäden notwendigen ungünstigen Wasserverhältnisse im Bereich der Erprobungsstrecke vorlagen.
Vor allem im Winter 2009/2010 wurden einige markante Frostereignisse an der Erpro- bungsstrecke gemessen. Im Beobachtungszeitraum zwischen 2011 und 2014 wurden ebenfalls Frostereignisse erfasst, die aber hinsichtlich ihrer Ausprägung deutlich ge- ringer ausfielen als im Zeitraum zuvor.
In Tabelle 1 ist eine Auswahl der strengsten Kälteperioden zusammengefasst. Zu Kälteperioden werden Frostperioden, also Tage mit negativen Lufttemperaturen, zusammengefasst, wenn diese nur durch wenige Tage mit positiven Lufttemperaturen unterbrochen werden. Die Frosteindringtiefen, sowohl gemessen als auch mithilfe der Lufttemperaturen berechnet, reichten im Beobachtungszeitraum bis in die Frostschutz- schicht und auch bis zum Planum.
Für die Frostereignisse im Beobachtungszeitraum zwischen 2012 und 2014 sind nach- folgend die gemessenen Frosteindringtiefen in den unterschiedlichen Varianten dar- gestellt. Signifikante Unterschiede zwischen den auf der Erprobungsstrecke verbauten Varianten sind dabei nicht festzustellen. Die gemessen Frosteindringtiefen reichten im Beobachtungszeitraum bis in die Frostschutzschicht und auch bis zum Planum.
Zusätzlich wurden regelmäßige Messungen der Höhen auf festgelegten Messprofilen durchgeführt. Dazu wurden je Variante drei Messquerschnitte – Ausnahme Variante 5D und 0D mit je zwei Messquerschnitten – mit Messnägeln dauerhaft markiert. Über die komplette Fahrbahnbreite hinweg wurden je sieben Messpunkte festgelegt, je Fahr- streifen im rechten Seitenstreifen, in der rechten Rollspur, zwischen den Rollspuren sowie in Fahrbahnmitte. Der letzte Messpunkt wird für die vergleichende Betrachtung herangezogen. Es wird davon ausgegangen, dass hier der Einfluss durch Verkehrsbe- lastung, Spurrinnenbildung und Randeinflüsse am geringsten ist.
Stationierung km Frosteindringung
cm
Bild 6: Frosteindringungsverläufe in den unterschiedlichen Varianten der Erprobungsstrecke für den Zeitraum 2012 bis 2014
Rang Frostperiode Dauer Eindringtiefe
Tage cm
1 29.12.2009 bis 17.02.2010 51 79,8 Planum 2 25.12.2008 bis 17.01.2009 24 63,6 FSS 3 24.01.2012 bis 14.02.2012 22 90,1 Planum 4 10.03.2013 bis 28.03.2013 19 53,3 FSS 5 11.01.2013 bis 26.01.2013 17 59,5 FSS 6 27.11.2014 bis 11.12.2014 15 51,3 FSS 7 19.01.2014 bis 31.01.2014 13 71,8 FSS 8 03.12.2012 bis 14.12.2012 12 56,3 FSS 9 12.12.2009 bis 22.12.2009 11 52,2 FSS
Tabelle 1:
Auswahl der strengsten Frost- perioden und die gemessene Eindringtiefe im Beobachtungs- zeitraum 2007 bis 2010 sowie 2011 bis 2014
Beim Frostereignis im Winter 2011/12 ist ein deutlicher Unterschied zwischen dem Dammbereich (D-Varianten) und dem Einschnittbereich mit höheren Frosthebungen zu erkennen. Diese Tendenz zeigt sich auch in den Winter 2012/13.
Für den Dammbereich lässt sich eine leichte Tendenz zu höheren Frosthebungen in den Varianten mit zunehmendem Ziegelanteil festlegen. Diese Unterschiede belaufen sich allerdings auf sehr geringe Höhendifferenzen um ± 2 mm, insofern ist es nicht möglich, daraus Schlussfolgerungen in Bezug auf den Ziegelanteil zu ziehen.
Deutliche systematische variantenabhängige Frosthebungen sind somit nicht bzw.
noch nicht festzustellen. Insgesamt betrachtet sind die Höhendifferenzen als gering und unschädlich für die Straßenkonstruktion einzuordnen [6].
Stationierung km Frosthebung
mm
Bild 7: Frosthebungen im Vergleich zur jeweiligen Herbstmessung in Fahrbahnmitte für die unterschiedlichen Varianten
3.4. Visuelle Schäden
In den Varianten 1 und 2 mit RC-Baustoff und einem Ziegelanteil von zehn Prozent und zwanzig Prozent sind quer über die komplette Fahrbahn gehende Risse augen- fällig. Die Risse traten nach dem Winter 2010/2011 auf, indem starke Frostereignisse aufgetreten sind.
Auf der Suche nach den Ursachen für das Auftreten der Risse müssen verschiedene Aspekte hinterleuchtet werden.
Ein Aspekt dabei ist die Verkehrsbelastung an sich. Hier stellt sich die Frage: Hat die Erprobungsstrecke eine Verkehrsbelastung bisher ertragen, für die sie nicht dimen- sioniert ist?
Die Auswertung der Daten aus den Verkehrszählungen an der Messstelle vor Ort (VZ Dolgelin) sowie in der direkten Umgebung (VZ Carzig) ermöglichen eine de- taillierte Betrachtung. Die Daten der tatsächlichen Verkehrsbelastung zeigen, dass die vorgesehene dimensionierungsrelevante Beanspruchung für die Bauklasse IV nicht überschritten wurde (Bild 9).
Bild 8:
Risse in der Fahrbahndecke in Variante 1
B-Zahl äquiv. 10 Tonnen-Achsen DTV (SV)
FZ/24h
Bild 9: Darstellung der prognostizierten und tatsächlich gemessenen Verkehrsbelastung für die Erprobungsstrecke
Weiterhin weist sowohl die vorhandene gemessene Tragfähigkeit der Konstrukti- on der Erprobungsstrecke sowie das Tragverhalten über die bisherige Liegezeit – vergleiche Kapitel 3.1 – ein recht hohes und damit ausreichendes Niveau auf. Mangelnde Tragfähigkeit in Kombination mit einer zu hohen Verkehrsbelastung kann somit als maßgebender Grund für die aufgetretenen Risse ausgeschlossen werden.
Detaillierte FWD-Untersuchungen an den Rissen selbst weisen allerdings eine deutliche Reduzierung der Tragfähigkeit auf, zu erkennen an den deutlich erhöhten Deflexionen im Rissbereich. Die direkte Umgebung ist hinsichtlich der Tragfähigkeit nicht bzw.
noch nicht maßgeblich beeinträchtigt (Bild 10).
Kilometrierung m Deflexion do
µm
Aufgrund der Tatsache, dass die Risse in den Varianten aufgetreten sind, in denen der geringste Ziegelanteil vorhanden ist und somit der Anteil Recycling Beton am größten, wurde vermutet, dass die Entstehung des Risses in der Tragschicht ohne Bindemittel zu suchen ist. Bei Aufgrabungen wurde eine starke Konglomeratbildung des Recyclingbe- tons (Bild 11) fest gestellt. Risse in der nachverfestigten Tragschicht aus Recyclingbeton könnten zur Reflexionsrissbildung in den Asphaltschichten geführt haben.
Bild 10: Darstellung des Kennwertes d0 für die FWD-Messungen vom Herbst 2014 im Fahrstreifen Fahrtrichtung Berlin in den Rissbereichen für ausgesuchter Varianten
Bild 11:
Beispiel für die Nachverfesti- gung und Bildung von Konglo- meraten in der Schottertrag- schicht der Variante V1
Zur Klärung der Schadensursache erfolgte die Entnahme von Bohrkernen sowie die Entnahme eines Ausbaustücks. Augenscheinlich ist eine Rissfortsetzung in der Trag- schicht aus Recyclingbeton nicht zu erkennen. Als maßgebende Schadensursache kann die Reflexionsrissbildung somit nicht bewertet werden.
Als Gründe für das Auftreten der Risse werden Kälterisse als Folge der dargestellten Frostereignisse, insbesondere nach dem strengen Winter 2009/10 betrachtet. Die strenge und des Frostes in Verbindung mit der schnellen Abkühlrate im Winter 2009/10 und der mangelnden Relaxationsvermögens des Asphaltes bei tiefen Temperaturen bilden die Voraussetzung für die Entstehung von Kälterissen. Ergänzende Laboruntersuchungen an entnommenen Asphaltproben zeigen eine deutliche Alterung des Asphaltes. Somit können die Querrisse als Kälterisse beschrieben werden. Die freie Lage des Damm- bereiches, in dem die Risse vermehrt zu beobachten sind, scheint die Wirkungsweise zur Entstehung der Kälterisse zu begünstigen [6, 10].
Ein Zusammenwirken zwischen Kälterissen und Reflexionsrissbildung ist als Schaden- sursache somit anzunehmen, da die Schäden fast ausschließlich in den Varianten mit Tragschichten mit hohem Recyclingbeton anzutreffen ist, wo eine Nachverfestigung des Recyclingbetons nachgewiesen werden konnte.
4. Fazit
Die Untersuchungen und Auswertungen, von denen hier nur ein Ausschnitt dargestellt werden konnte, zeigen bisher keine negativen Eigenschaften, die auf den Einsatz ziegel- reicher RC-Materialien in den Schichten ohne Bindemittel im Oberbau zurückgeführt werden können.
Die Auswertungen der Tragfähigkeitsmessungen mit dem Falling Weight Deflectometer zeigen einen Zusammenhang zwischen ermittelten Tragfähigkeitskennwerten und un- terschiedlichen Ziegelanteilen in den Schichten ohne Bindemitteln. Mit zunehmendem Ziegelanteil nehmen die ermittelten Tragfähigkeitskennwerte ab. Für die Varianten mit natürlichen Gesteinskörnungen werden mit die geringsten Tragfähigkeitskennwerte ausgewiesen, diese liegen aber immer noch in einem für die geplante und ausgeführte Bauweise nach RStO 01 in einem ausreichenden Niveau. Das sehr hohe Niveau der Tragfähigkeit für die Varianten mit ziegelreichen RC-Baustoffen wird auf Nachverfes- tigungen des Recyclingbetons zurückgeführt.
In Laborversuchen wurden hohe Frosthebungen für die untersuchten Gemische fest- gestellt. Diese haben sich bei den Untersuchungen in situ bisher nicht bestätigt. Die Frostbeanspruchungen der Straßenkonstruktion der bisherigen Winter ist dabei aber auch als gering zu bewerten, da strenge, lange Frostperioden kaum zu verzeichnen waren und somit die Voraussetzungen für Frosthebungen nicht vorlagen. Das Frostgefähr- dungspotenzial dieser RC-Baustoffe ist daher weiterhin zu beachten und zu beobachten.
Trotz all dieser positiven Untersuchungsergebnisse sind auf der Strecke Querrisse entstanden. Die Beschreibung und Bewertung von Einzelbestandteilen, eingesetzten Baustoffen usw. geben einen wichtigen Hinweis für deren Anwendung, dies ist allein
aber nicht ausreichend für die Bewertung der Gebrauchstauglichkeit der Konstruktion über die Lebensdauer. Hier zeigt sich einmal mehr, dass Straßenkonstruktionen ein komplexes System bilden, in dem unterschiedliche Bestandteile unter sich ändernden Randbedingungen zusammenwirken und ganzheitlich beschrieben und bewertet werden müssen.
5. Literatur
[1] Blume; Vergleichsuntersuchungen zum Frosthebungsversuch an kalkbehandelten Böden, RC- Baustoffen und industriellen Nebenprodukten. Berichte der Bundeanstalt für Straßenwesen.
Straßenbau Heft, 2010, S. 63
[2] Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen, Richtlinien für die Standardisierung des Oberbaus von Verkehrsflächen, RStO 01, FGSV 499 alt, Ausgabe 2001 (zurückgezogen) [3] Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen, Richtlinien für die Standardisierung
des Oberbaus von Verkehrsflächen, RStO 12, FGSV 499, Ausgabe 2012
[4] Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen, Arbeitspapier – Tragfähigkeit von Ver- kehrsflächenbefestigungen Teil C 2.1 Falling Weight Deflectometer (FWD): Auswertung und Bewertung – Asphaltbauweise, AP Trag Teil C 2.1, FGSV433 Teil C 2.1, Ausgabe 2014 [5] Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen, Technische Prüfvorschriften für Boden
und Fels im Straßenbau, Teil Frosthebungsversuche, TP BF-StB Teil FHV, Entwurf (unveröffent- licht)
[6] Jansen; Kunz: Erprobungsstrecke mit Tragschichten ohne Bindemittel aus ziegelreichen RC Baustoffen. Bericht der Bundesanstalt für Straßenwesen, Straßenwesen, 2011, Heft S. 70 [7] Krass; Kollar: Eignung von ziegelreichen Recycling-Baustoffen, Ruhr Universität Bochum, For-
schung Straßenbau und Straßenverkehrstechnik, 2004, Heft 884
[8] Kunz: Prüfbericht Frosthebungsversuche Erprobungsstrecke Seelow. 2012 (unveröffentlicht) [9] Österreichische Norm B 4810 -Prüfverfahren für mechanische und physikalische Eigenschaften
von Gesteinskörnungen - Frostsicherheit von Gemischen für ungebundene Tragschichten im Straßen- und Flugplatzbau, ÖNORM B 4810, Ausgabe 2006
[10] Stra/lab Baustoff- und Straßenprüfung, Prüfbericht Nr: 0549/10/07 (für BASt), September 2010
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Erfassung und Layout: Ginette Teske, Sandra Peters, Janin Burbott, Claudia Naumann-Deppe, Anne Kuhlo
Druck: Mediengruppe Universal Grafische Betriebe München GmbH, München
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