Thema: Busverkehrsflächen in Beton Eine Alternative

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1 Vortrag- und Fortbildungsveranstaltung Qualitätssicherung im Straßenbau bup - Bundesverband unabhängiger Institute für bautechnische Prüfungen e.v Thema: Busverkehrsflächen in Beton Eine Alternative Dipl.- Ing. H. Langkamp Quelle: Beton-Informationen 2/2007 Dipl. Ing. H. Langkamp 1

2 Der Personen- und Güterverkehr auf unseren Straßen nimmt auch weiterhin nach Zahl und Schwere zu. Hohe Achslasten, hohe Reifendrücke und größere dynamische Belastungen erfordern tragfähige und standfeste Straßenbefestigungen. weisen selbst bei hoher Beanspruchung eine lange Lebensdauer auf. Ihre Herstellungskosten sind wettbewerbsfähig, und ihre Erhaltungskosten sind gering. Betonfahrbahndecken sind somit eine wirtschaftliche Bauweise. Dipl. Ing. H. Langkamp 2

3 Durch geringste Erhaltungsmaßnahmen und lange Instandsetzungsintervalle keine Baustellen keine Staus weniger Unfälle Betonfahrbahndecken sind gut geeignet für den Neubau und die Erneuerung von: Autobahnen Flugbetriebsflächen Busverkehrsflächen, Kreuzungen und Kreisverkehren Rastanlagen Radwegen Dipl. Ing. H. Langkamp 3

4 Kreisverkehre Busverkehrsflächen Rastanlagen Im September 2013 von der FGSV herausgegeben Busverkehrsflächen sind: Fahrstreifen von Straßen, die von Bussen mitbenutzt werden, Busfahrstreifen, Busbuchten, Bushaltestellen im Fahrstreifen der Fahrbahn und im Busfahrstreifen, Busbahnhöfe, Busparkplätze. Dipl. Ing. H. Langkamp 4

5 Busverkehrsflächen : besondere Beanspruchungen durch: Hohe Schubkraft durch häufiges Bremsen und Anfahren Stark spurgeführten Verkehr (Spurfahren) Langsam fahrender bzw. stehender Schwerverkehr Fahren von engen Kurven Diesen erhöhten Belastungen haben Busverkehrsflächen in vielen Fällen nicht standgehalten. Busverkehrsflächen : Bauweisen mit Betondecken : Vorteile: verformungsstabil für höchste Belastungen geeignet lange Nutzungsdauer treibstoffresistent. Nachteile: längere Bau- und Sperrzeiten hoher Aufwand bei Aufgrabungen Fugenpflege in regelmäßigen Abständen erforderlich optische Beeinträchtigung durch Tropföle. Dipl. Ing. H. Langkamp 5

6 Regelwerke für Beton für Verkehrsflächen Herstellung und Transport Einbau und Oberflächengestaltung Prüfung Busverkehrsflächen und zugeordnete Belastungsklassen (nach RSTO 12) Dipl. Ing. H. Langkamp 6

7 RSTO 12 Auszug aus Tafel 2: Bauweisen mit Betondecke für Fahrbahnen M VaB Teil 1 Tabelle 1 : Zusammenhang zwischen Plattengeometrie, Verkehrsbelastung und Deckendicke Dipl. Ing. H. Langkamp 7

8 M VaB Teil 1 Anhang 2 Bild A 2.5: Beispiel einer Busspur (Regelbreite 3,50 m) Anforderungen an den Festbeton und die Decke Quelle: Straßenbau heute Betondecken Hohe Druck- und Biegezugfestigkeit Hoher Verschleißwiderstand hoher Frost- und Frost- Tausalzwiderstand geeignete Oberflächeneigenschaften hinsichtlich: Ebenheit Griffigkeit Geräuschentwicklung Ableitung des Oberflächenwassers Dipl. Ing. H. Langkamp 8

9 Anforderungen an Fahrbahnbeton lt. TL Beton-StB 07 Mindestens erf. Korn-gruppen nach TL Gestein-StB (mm) Bauklasse Expositionsklasse Feuchtigkeitsklasse Druckfestigkeitsklasse Biegezugfestigkeitsklasse Oberbeton XM2 XF4 WS 0/2, 2/8, > 8 SV, F4,5 0/4, 4/8, > 8 I III Unterbeton WS XF4 0/2, < 8 * C30/37 Oberbeton XM1 XF4 WA IV VI F3,5 0/4, > 4 Unterbeton WA XF4 M VaB, Abschnitt 5: Für die Anforderungen an den Beton gelten die Regelungen der TL Beton-StB. Es ist ein Beton der Festigkeitsklasse C30/37 mit den Expositionsklassen XM2 und XF4 sowie der Feuchtigkeitsklasse WS zu verwenden. Alkali-Richtlinie Ausgabe 2/2007 Feuchtigkeitsklasse feucht + Alkalizufuhr von außen + starke dynamische Beanspruchung (WS) Gilt für Bauteile, unter besonderer Berücksichtigung der hohen dynamischen Beanspruchung und des direkten Alkalieintrages. Alkali-Richtlinie 5/01 Bauteile unter Tausalzeinwirkung mit zusätzlicher hoher dynamischer Beanspruchung (z. B. Betonfahrbahnen). Anmerkung Für die Bewertung der Einwirkung auf Flugplätze und die Festlegung der vorbeugenden Maßnahmen ist in jedem Fall eine besonders fachkundige Person einzuschalten. Dipl. Ing. H. Langkamp 9

10 M VaB, Abschnitt 3: Baustoffe und Baustoffgemische: Bei allen verwendeten Gesteinskörnungen ist das Allgemeine Rundschreiben Straßenbau ARS 4/2013 des BMVBS zu beachten, wobei regionale Lösungen anzustreben sind. ARS 4/2013 vom Betreff: Vermeidung von Schäden an Fahrbahndecken aus Beton in Folge von Alkali-Kieselsäure-Reaktion (AKR) ARS 4/2013 vom Der Nachweis der Unbedenklichkeit der gewählten groben Gesteinskörnung nach DIN EN mit Korngruppen d >= 2 mm bzw. des Fahrbahndeckenbetons hinsichtlich der Vermeidung einer schädigenden Alkalireaktion ist gemäß einer der drei nachstehenden Verfahrensbeschreibungen zu führen. Zum Nachweis ist eine, den jeweiligen Anforderungen und dem vorhandenen zeitlichen Vorlauf angepasste Variante durch den Auftragnehmer auszuwählen. Variante 1: Nachweis der Eignung einer konkreten Betonzusammensetzung durch anerkannten AKR-Gutachter für konkretes Bauvorhaben Variante 2: Nachweis der Eignung grober Gesteinskörnungen einer bestimmten Lagerstätte durch eine WS-Grund- und Bestätigungsprüfung zur Beurteilung der Eignung von groben Gesteinskörnungen für die Feuchtigkeitsklasse WS Variante 3: Nachweis der Eignung durch Nennung in BAST-Liste Dipl. Ing. H. Langkamp 10

11 Auszug aus BAST-Liste (Quelle: Zementsorten für Betonfahrbahnen Portlandzement CEM I 32,5 R Portlandhüttenzement II A-S und CEM II B-S Portlandkalksteinzement CEM II A-L Hochofenzement CEM III A Zementgehalt SV,I bis III : Waschbeton: mind. 340 kg/m³ mind. 420 kg/m³ Dipl. Ing. H. Langkamp 11

12 TL Beton StB 07 - Zemente (Tabelle 2) Alkaligehalt des Zements Anforderungen an den Alkaligehalt von Zementen für den Bau von Fahrbahndecken Zement Hüttensandgehalt M.-% Na2O- Äquivalent M.-% CEM I + CEM II/A 0,80 Alkaligehalt des Zements ohne Hüttensand bzw. Ölschiefer Na2O- Äquivalent M.-% CEM II/B-T 0,90 CEM II/B-S 21 bis 29 0,90 CEM II/B-S 30 bis 35 1,00 CEM III/A 36 bis 50 1,05 s. auch Alkali-Richtlinie Ausgabe 2/2007 Teil 3,Tab 3-4 Na 2 O-Äquivalent = Na 2 O + 0,658 K 2 O Frostwiderstand Frostprüfung an Gesteinskörnung Frostversuch in Wasser (3 Anforderungsklassen) alternativ Frostprüfung am Beton Frostprüfung mit Wasser an einem "Standardbeton" (Ja/Nein-Prüfung mit festem Grenzwert) Frost- und Tausalzwiderstand Magnesiumsulfatversuch (3 Anforderungsklassen) alternativ Prüfung in 1 %-iger NaCl-Lösung (ab 8 M.-% Absplitterung Betonversuch) Frostprüfung mit 3%-iger NaCl- Lösung an einem "Standard- Luftporenbeton" (Ja/Nein-Prüfung mit festem Grenzwert) Gilt als Nachweis für F+T-Widerstand nach ZTV-Beton 1_55 Dipl. Ing. H. Langkamp 12

13 TL Beton-StB 07 Zusammensetzung der Gesteinskörnungen Sieblinienbereich nach DIN Körnungsziffer : 8, A Sieblinien nach DIN 1045 und berechnete Sieblinie 80 B C 70 Soll 60 U Bei Bauklasse SV,I bis III: Anforderung: Siebdurchgang bei 1mm 27 M.-% bei 2 mm 30 M.-% ,125 0,25 0, ,5 Sieblochweite [ mm ] Feinkörnige Bestandteile <0,25mm 450 kg/m³ 500 kg/m³ (bei 8mm Größkorn) Fahrbahndeckenbeton Bezeichnung Beispiel C30/37 C1 XF4, XM2 WS Expositionsklassen Druckfestigkeitsklasse: Zylinder Würfel + Größtkorn! Konsistenz Dipl. Ing. H. Langkamp 13

14 DIN EN / DIN : Expositionsklassen bezogen auf Umweltbedingungen Klassenbezeichnung X0 XC XD XS XF XA XM W Umgebungs- und Korrosionsbedingungen kein Korrosions- oder Angriffsrisiko Bewehrungskorrosion ausgelöst durch Karbonatisierung Bewehrungskorrosion verursacht durch Chloride, ausgenommen Meerwasser Bewehrungskorrosion verursacht durch Chloride aus Meerwasser Frostangriff mit und ohne Taumittel Betonkorrosion durch chemischen Angriff Betonkorrosion durch Verschleißbeanspruchung Alkali- Kieselsäurereaktion (Feuchtigkeitsklassen 2_03 Wirkung von Kugelporen in Kapillaren Frostschaden, da ohne Luftporen Bei Wasser Bei Eis Dipl. Ing. H. Langkamp 14

15 Beton mit hohem Frost- und Tausalzwiderstand. ist allgemeinen für folgende Bauteile erforderlich: - im Freien - an Straßen angrenzende, direkt mit Taumitteln oder durch Spritzwasser und Einschleppen von Taumitteln belastete Bauteile wie: Brückenkappen Betongleitwände Lärmschutzwände Stützmauern Stützen und Widerlager - Tankstellen und Rastplätze - Parkhäuser - Garageneinfahrten - Laufbahnen von Klärbecken - Köpfe von Kaimauern - Außentreppen und Rampen Betonzusammensetzung weicher Straßenbeton frühhochfester Straßenbeton Dipl. Ing. H. Langkamp 15

16 Anforderungen an frühhochfesten Straßenbeton Frischbeton Konsistenz LP-Gehalt Temperatur Dipl. Ing. H. Langkamp 16

17 Konsistenz Empfohlene Konsistenzbereiche für verschiedene Einbauverfahren (nach Merkblatt Stadt- und Landstraßen sowie besondere Verkehrsflächen,Entwurf) Wasserzementwert nicht größer 0,45 (BK SV, I bis III) Mindestmischzeit 45 Sekunden Erstarrungsbeginn > 2h Zugabe von Luftporenbildner Dipl. Ing. H. Langkamp 17

18 Mindestluftgehalt des Betons nach TL Beton bzw. ZTV Beton StB 07 Größtkorn Mittlerer Mindestluftgehalt1) in Vol.-% für Beton mm Beton ohne BV oder FM Beton mit BV und/oder FM 8 5,5 6,5 2) 16 4,5 5,5 2) 32 4,0 5,0 2) 1) Einzelwerte können höchstens 0,5 Vol.-% geringer sein 2) Wenn bei der Erstprüfung nachgewiesen wird, dass die Grenzwerte für die Luftporenkennwerte eingehalten werden, gilt ein um 1 % niedrigerer Mindestluftgehalt Betonieren bei hohen bzw. tiefen Temperaturen Grenzbereiche für den Betoneinbau Betoneinbau Luft- oder Betontemperatur zulässig T L 5 C und 25 C T B 5 C und 30 C nur mit besonderen T L <5 C Maßnahmen zulässig T L > 25 C Dauerfrost T L 3 C unzulässig T B < 5 C T B > 30 C T B an Einbaustelle muss kontrolliert werden Besprühen des Grobzuschlages mit Wasser Dipl. Ing. H. Langkamp 18

19 Handeinbau mit Rüttelbohle und Rüttelflaschen (Kreisverkehr/Bushaltestelle) Quelle: Entwurf Merkblatt Nachbehandlung Nachbehandlungsmittel müssen den TL NBM-StB entsprechen häufigste Form ist die Aufbringung flüssiger Nachbehandlungsmittel (Wasser) Nachbehandlungsmittel verhindern das Verdunsten von Wasser aus dem Beton durch Wind und Sonneneinstrahlung Dipl. Ing. H. Langkamp 19

20 Ausführung Herstellen der Betondecke Einlagiger Einbau Feldgröße max. 5 m (Rissvermeidung) Möglichst Vermeidung von Einbauten (Straßenabläufe oder Schächte) Einbauten sind in Fugenbild einzupassen Zwickel oder spitz zulaufende Felder sind zu vermeiden Fugen zu den festen Einbauten sind als Raumfugen auszubilden Herstellen der Fugen Kerbschnitt so früh wie möglich, damit keine wilden Risse entstehen Schnittreife Ist vorhanden, wenn Zuschlagkörner durch Schnitt nicht mehr aus Zementsteinmatrix gelöst werden Bei frühochfestem Straßenbeton bereits nach 2-4 Stunden möglich (abhängig von Betonzusammensetzung und Witterung) Dipl. Ing. H. Langkamp 20

21 Fugenausbildung in Betondecken Scheinfuge Längs- und Querfugen Querfugen sind immer zu verdübeln (Dübelkörbe) Abstand 25 cm Pressfuge Längsfugen zum Asphalt Raumfuge Fugen zum Bordstein und zu den Einbauten Quelle: M BEB Merkblatt für die bauliche Erhaltung von Ausführung Herstellen der Fugen Unterteilung möglichst in quadratische Felder Längs- und Querfugen werden als Scheinfugen ausgebildet Längsfugen zum Asphalt werden als Pressfugen ausgebildet (anschließend wird Fugenschnitt 10 mm breit und 25 mm tief hergestellt und verfüllt) Die Fugen zum Bordstein und zu den Einbauten werden als Raumfugen mit Einlagen z.b aus Polystyrol oder Weichfaserplatten ausgeführt Querfugen sind immer zu verdübeln (Dübelkörbe) Abstand 25 cm Dipl. Ing. H. Langkamp 21

22 Beispiele für Fugenausbildung Geschnittene Querscheinfuge mit Fugenprofil Foto:Ehrlich Quelle: Straßenbau heute - Betondecken Fugenverlauf Fünfeckige Betonplatte als Bischofsmütze Quelle: Straßenbau heute - Betondecken Dipl. Ing. H. Langkamp 22