Simulation der Beanspruchungen von Betonfahrbahndecken
Dr.-Ing. Annette Spengler
Förderer: Bundesanstalt für Straßenwesen BASt
Oberflächentexturen von Fahrbahndecken aus Beton müssen zur Sicherstellung der an sie gestellten Aufgaben (niedriges Reifen/Fahrbahn-Geräusch, hohe Griffigkeit) eine ausreichende Dauer¬haftigkeit aufweisen. Sie werden im Laufe ihrer Nutzung im Wesentlichen durch Fahrzeugreifen, Frost-Tausalzein-wirkung und sauren Regen beansprucht. Dies verändert ihre Oberflächentextur und somit die Griffigkeit und Geräuschemission.
Zur Abschätzung der Texturveränderung wurde im Forschungsvorhaben „Dauerhaftigkeit von Betondeckenoberflächen“ ein zeitraffender kombinierter Laborbeanspruchungszyklus entwickelt (vgl. Bild 1), der die Einwirkungen aus Verkehr und Umwelt durch eine Kombination aus lösendem Angriff (pH 4,5), mechanischer Beanspruchung (Prallabrieb) und Frost-Tausalzangriff (CDF-nahes Verfahren) simuliert. Das Forschungsvorhaben „Messung der Texturveränderung auf bestehenden Fahrbahnoberflächen aus Beton mit berührungslosen Oberflächenmessgeräten und Kalibrierung im Labor“ hatte das Ziel, diesen zeitraffenden kombinierten Laborbeanspruchungszyklus an die in der Praxis bei jutetuchtexturierten Betonfahrbahndecken auftretenden Einflüsse aus Verkehr und Witterung anzupassen.
Dies erfolgte unter Berücksichtigung der realen klimatischen Bedingungen sowie der tatsächlichen Verkehrseinwirkung. Für die Untersuchungen wurden einem Streckenabschnitt der BAB 4 nahe Köln nach der Herstellung Bohrkerne entnommen, die im Labor dem kombinierten Laborbeanspruchungszyklus unterworfen wurden. Nach einer Liegezeit von 1,5 Jahren wurden diesem Streckenabschnitt erneut Bohrkerne entnommen und deren Texturveränderungen mit denen der im Labor beanspruchten Proben verglichen. Die Praxisproben und die Laborproben wiesen dabei eine ähnliche Veränderung der Makrotextur auf. Die Griffigkeiten der Praxisproben waren ebenfalls mit denen der Laborproben vergleichbar. Ein Unterschied wurde hingegen im Bereich der Mikrotextur festgestellt. Aufgrund des kurzen Beobachtungszeitraums von 1,5 Jahren war es nicht möglich, eine ausreichend aussagefähige Kalibrierung des Laborbeanspruchungszyklus an die Praxisverhältnisse sicherzustellen, da durch die Beanspruchung im Labor ein Oberflächenzustand erreicht wurde, der in der Praxis im Beobachtungszeitraum noch nicht vorlag. Dies ist insbesondere auf den milden Winter 2006/2007 mit geringer Frost-Tausalzbeanspruchung zurückzuführen.
Ziel des Forschungsvorhabens ist, die Beanspruchungen jutetuch- bzw. kunstrasentexturierter Betonfahrbahndecken im Labor praxisnah zu simulieren. Unter Berücksichtigung von Verkehrsaufkommen und Wetterdaten, wie z.B. Niederschlag und Frostperioden soll eine Prognose der Zustandsentwicklung existierender Strecken ermöglicht werden.