Neuartige Baustoffe und Bauweisen für schwerste zukünftige Belastungen aus Klima und Verkehr: Faserbeton
| Titel | Title Neuartige Baustoffe und Bauweisen für schwerste zukünftige Belastungen aus Klima und Verkehr: Faserbeton | New building materials and new construction methods for greatest loads in the future due to climate and traffic: fibre concrete Auftraggeber | Client Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) |
Das Transportaufkommen beim Straßengüterfernverkehr wächst durch geänderte wirtschaftliche Abläufe und die Expansion der EU von knapp 1,5 Mrd. Tonnen im Jahr 2004 auf voraussichtlich 2,2 Mrd. Tonnen im Jahr 2025. Neben diesen steigenden Beanspruchungen sind Straßenbefestigungen mehr denn je Extremwetterlagen ausgesetzt. Insbesondere langanhaltende Hitze sorgte in den vergangenen Jahren für viele Schäden durch Spurrinnenbildung oder Blow-up‘s.
Die beiden etablierten Straßenbauvarianten aus Beton oder Asphalt sind den gestiegenen Anforderungen nicht mehr gewachsen. Ziel der Forschung ist es, die Vorteile der einzelnen Bauweisen (dauerhaft, fugenlos, lärmreduziert etc.) unter Ausschluss der bekannten Nachteile in einer neuen Bauart zusammenzuführen.
Ein Ansatz ist der Einsatz von hochduktilen Betonen mit polymeren Kurzfasern mit einer bis zu 300-mal höheren Bruchdehnung als herkömmliche Betone. Das hohe Verformungsvermögen des Werkstoffes wird durch die Bildung vieler fein verteilter Risse herbeigeführt, die durch Fasern überbrückt werden. Die Rissbreiten betragen nur wenige Dutzend μm, so dass Schadmedien nur sehr langsam in den Baustoff vordringen können.
Im Projekt soll u. a. eine vielversprechende Rezeptur hochzyklischen großmaßstäblichen Versuchen unterzogen werden. Das Versuchsfeld im OML war 2,5 m × 2,5 m groß, die Straßenaufbauhöhe betrug 1 m. Die Lasteinleitung erfolgte zentrisch über eine Hydropulsanlage, womit pro Zyklus das Überrollen durch ein LKW-Rad simuliert wurde. Erprobt wurden vier verschiedene Straßenaufbauten. Die ersten beiden Varianten wurden mit vollständiger Bettung der 15 cm starken Faserbetonplatte auf Schotter oder auf einer 4 cm starken Asphaltzwischenschicht ausgeführt, Variante 3 und 4 nur mit Randbettung, wobei die Plattendicke zwischen 7,5 und 15 cm variierte. Alle vier Aufbauten wurden insgesamt 3 Mio. Zyklen unterworfen, wobei die ersten 2 Mio. Zyklen bei maximal zulässiger Achslast von 55 kN/Rad und dann 1 Mio. Zyklen bei doppelter Last gefahren wurden.
Die gewonnenen Ergebnisse zeigen eine deutlich gesteigerte Tragfähigkeit der Bauweise bei gleichzeitig verringerter Plattenstärke und bilden die Grundlage für eine Weiterentwicklung im Betonstraßenbau.
(Autor: Steffen Müller)