Oberflächentexturierung für das Regelwerk von morgen

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1 Oberflächentexturierung für das Regelwerk von morgen Prof. Dr.-Ing. Gehlen Gliederung 1. Status quo Grinding Ausblick 4. Zusammenfassung 1

2 Status quo Grinding Status quo Grinding Sägeblatt Distanzscheibe Segment (praxisüblich: 3,2 bzw. 2,8 mm) Distanzscheibe Segmentabstand (Standardgrinding: 1,8 bis2,2 mm) Quelle: OAT 2

3 Status quo Grinding Stegbreite Distanzscheibe Steghöhe Rillenbreite Segment (Rillenbreite) Segmentabstand (Stegbreite) Quelle: BASt Status quo Grinding Griffigkeitsverbesserung: Seit rd. 15 Jahren Beseitigen von Unebenheiten: Seit rd. 40 Jahren 3

4 Status quo Grinding Griffigkeit (SKM) µ SKM (80km/h) [-] 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 1 Alter der Grindingtexturen in Jahren Autobahn Quelle: BASt Anforderung an Neubaustrecke: 0,46 Forschungsprojekt FE /2010/ORB: Untersuchung der lärmtechnischen Eigenschaften von Betonfahrbahndecken mit Grinding-Oberflächen Status quo Grinding Lärmminderung (SPB-Messung) Quelle: BASt Geräuschpegel [db(a)] (120 km/h) Alter der Grindingtexturen in Jahren Autobahn 7 Referenzwert: 85,2 db(a) Forschungsprojekt FE /2010/ORB: Untersuchung der lärmtechnischen Eigenschaften von Betonfahrbahndecken mit Grinding-Oberflächen 4

5 Status quo Grinding Grooving Quelle: OAT Verbesserung des Wasserabflusses: Seit 40 Jahren Quelle: OAT Wird in Längsrichtung (Straßen) und Querrichtung (Flughäfen) ausgeführt Prof. Dr.-Ing. Gehlen Oberflächentexturierung für das Regelwerk von morgen 9 Gliederung 1. Status quo Grinding Ausblick 4. Zusammenfassung 5

6 Neubaustrecken: Abschnitt : Fertigstellen der Oberfläche Stahlbesen -2 db(a) Waschbeton Kunstrasen -2 db(a) Grinding heute morgen Dauerhafte Betondecken Optimierung der Fahrbahnoberfläche durch Texturierung mittels Grinding-Verfahren Auftraggeber: Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur, Bundesanstalt für Straßenwesen Projektpartner: 6

7 Betone Betonzusammensetzung: Waschbeton (z = 420 kg/m³) Konventioneller Oberbeton (z = 340 kg/m³) Grindingbeton Unterbeton (Wirtschaftlichkeit) Höhere Festigkeit (Dauerhaftigkeit) Optimierte Grobkornzusammensetzung (Dauerhaftigkeit) Maximales Größtkorn? Packungsdichte Stahlbesen -2 db(a) Waschbeton Kunstrasen -2 db(a) Grinding Betone 0mm 1 mm 3 mm 5 mm 50 mm 7

8 Betone 0mm 0 10 Tiefe [mm] mm Anteil grobe 1 Gesteinskörnung mm [%] 3 mmanteil grobe Gesteinskörnung [%] ,0 0,5 1,0 50 mm Größtkorn: 32 mm Tiefe [mm] 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 Größtkorn: 32 mm 4,0 Größtkorn: 16 mm 4,5 Größtkorn: 8 mm 5,0 Betone 8

9 Herstellung der Betondecke Vorhaltemaß Deckendicke: 1 cm Zeitpunkt des Grindings 9

10 Zeitpunkt des Grindings 1 d 3 d 7 d Betonalter zum Zeitpunkt des Grindings: Anzahl grorber Gesteinskörner pro m² Betonalter [d] 10

11 Betonalter zum Zeitpunkt des Grindings: erste Versuchsreihe 800 zweite Versuchsreihe 600 Anzahl grorber Gesteinskörner pro m² Betonalter [d] Bohrkern d = 150 mm Druckfestigkeit: 35 MPa Anzahl grorber Gesteinskörner pro m² Anzahl grorber Gesteinskörner pro m² erste Versuchsreihe zweite Versuchsreihe Druckfestigkeit [MPa] erste Versuchsreihe zweite Versuchsreihe Spaltzugfestigkeit [MPa] Ausführung Zwei Arbeitsgänge: 1. Ebenheitsgrinding 2. Texturgrinding Schneidtiefe: 3 bis 10 mm Anschneiden der groben Gesteinskörnung Homogene Textur mit gleichbleibender Endtexturtiefe Anforderung Ebenheit: 2,0 mm 11

12 Ausführung Quelle: VKI Überlappung im Mittel: 10 mm Textur messtechnische Erfassung Texturtiefe (MPD) 0,6 mm Quelle: IWS Messtechnik Laserprofilometer zur Erfassung der Texturgeometrie 12

13 Textur messtechnische Erfassung Profilhöhe [mm] Profilhöhe [mm] Position längs der Kreisbahn [mm] Position längs der Kreisbahn [mm] Höhendifferenz zweier benachbarter Grindingrillen: 2 mm (Abnutzung der Scheiben beachten) Texturparameter zur genaueren Texturerfassung fehlen noch Gliederung 1. Status quo Grinding Ausblick 4. Zusammenfassung 13

14 Ausblick Akustisch optimiertes Grinding Akustisch positiv: Feine Texturen Geringe Texturtiefe Ggf. mit zusätzlichem Grooving Noch zu klären: Dauerhaftigkeit in Abhängigkeit von: Betonzusammensetzung Textur Ausblick Horizontales Schleifen von Waschbeton 14

15 Ausblick Horizontales Schleifen von Waschbeton Ziel des Verfahrens: Verbesserung der akustischen Eigenschaften von Waschbeton (bei gleichzeitig hoher Griffigkeit) Ausblick Offenporiger Beton Quelle: heidelbergcement 30 15

16 Ausblick Prägen und Fertigteile Quelle: Müller-BBM Quelle: Müller-BBM Zusammenfassung Stand der Technik: Bisher hauptsächlich zur Verbesserung der Ebenheit und Griffigkeit Dauerhaft griffig Akustisch gleichwertig zum Waschbeton Für das Regelwerk von morgen: Geeignete Betonzusammensetzungen vorhanden Anforderungen aus den Forschungsarbeiten abgeleitet, um Oberfläche zielsicher herstellen zu können Systematisches Monitoring nötig Neue Forschung: DE-AT Kooperation Bundesministerium für Verkehr, Innovation und Technologie 16

17 Zusammenfassung 17