Erhaltungsmaßnahmen an AKR- geschädigter Fahrbahndecken aus Beton in ST

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1 Ausgangssituation Erhaltungsmaßnahmen an AKR- geschädigter Fahrbahndecken aus Beton in ST Bundesautobahn in Sachsen Anhalt: Stand: 09/2014 Gesamt km Autobahn: 478 km davon in Beton: 360 km (ca. 75 %) (720 km RF) Fahrbahndecken mit AKR- Merkmalen : 240 km RF (ca. 30%) Dipl.-Ing. Dittmar Marquordt, LSBB, FG Z 224 Schadenskategorie I Empfehlungen für die Schadensdiagnose und die bauliche Erhaltung von AKR-geschädigten Fahrbahndecken aus Beton Verfärbung im Bereich der Querfugen/Fugenkreuze (i. A. beginnend im Fugenkreuz) keine über Schwindrisse hinausgehende Rissbildung. Bund- / Länderarbeitsgruppe 2009 / 2012 Schadenskategorie II ausgeprägte Verfärbung im Bereich der Fugen Rissbildungen in Fugenkreuzbereichen beginnende bis ausgeprägte Netzrissbildung ggf. Längs- und Querrisse an den Querfugen ggf. zusätzliche Längsrissbildung in Rüttelgassen noch kein Substanzverlust. Schadenskategorie III ausgeprägte Verfärbung im Bereich der Fugen sehr ausgeprägte Rissbildung (häufig mit Verfärbungen) ggf. Kantenschäden und/oder Eckabbrüche ggf. Substanzverlust, z.b. Verschotterung

2 Ausgangssituation Erprobung A14 + A9 Erhaltungsstrategie Sachsen Anhalt seit 2008 Frühzeitiges Eingreifen unter Berücksichtigung der Schadenskategorie sowie Wirtschaftlichkeit (Preise, Aufwand Fugensanierung, Entwässerung, Schutzsysteme, etc.) mit Dreistufigkeit: 1. transparente Applikationen (Hydrophobierung, Leinölfirnis, ) 2. dünne Asphaltüberbauung (DSK, SMA auf Sami) 3. dicke Überbauung (12 cm Binder/ Decke) bzw. Erneuerung im Tiefeinbau Sanierung zusammenhängender Streckenabschnitte Erneuerung des Fugenvergusses, wenn ohnehin in den folgenden 3 Jahren notwendig (unabhängig von AKR) A14 A 9 Erprobungsstrecken 2008: 1. A14, AS Könnern- Bernburg (Schadenskategorie I (II) 1) 2. A9, AS Bad Dürrenberg (Schadenskategorie III 1) ) 1) Empfehlungen für die Schadensdiagnose und bauliche Erhaltung AKR- geschädigter Fahrbahndecken aus Beton, 04/2012 Erprobung A14 Erprobung A14 (Systeme) Lage der Abschnitte mit den ausgewählten Applikationen und dünnschichtigen Überbauungen sowie Referenzabschnitten (AS Könnern AS Bernburg) 700 m R m DSK (0/3 und 0/5) 300 m Epoxidharz mit Abstreuung 500 m Lithium 600 m R2 500 m Hydrophobierung 1500 m Leinölfirnis 250 m Antigraffiti 3950 m R3 DSK Leinölfirnis Hydroph. / Lithium/ Thef APP 08/2008 Epoxidharz mit Abstreuung Erprobung A14 Bewertung der Hydrophobierung nach sechsjähriger Liegezeit: Wirksamkeit des Hydrophobierungsmittels nach 6 Jahren noch vorhanden Messungen nicht im unmittelbaren Fugenbereich BAB A14, km 122 Bewertung der Hydrophobierung hinsichtlich AKR durch die BAM: Laboruntersuchungen am Bestandsbeton der BAB 14: 1,50 Einfluss Hydrophobierung auf Dehnung bei 3,6 % NaCl (Fahrbahndeckenbeton A14 nach Klimawechsellagerung) Grenzwert NaCl 8 Zyklen (168 d) Quelle: BTC- Linke Längenänderung [d] Grenzwert NaCl 12 Zyklen (252 d) 1,00 A14 nicht hydrophobiert 3,6 % NaCl A14 hydrophobiert 3,6 % NaCl 0,72 0,74 0,65 0,68 0,58 0,61 0,63 0,53 0,56 0,46 0,50 0,39 0,30 0,44 0,43 0,33 0,34 0,35 0,37 0,38 0,39 0,29 0,32 0,26 0,20 0, Einlagerungsdauer [d] Starke Verminderung der Dehnung durch Hydrophobierung bei Alkalizufuhr! Quelle: Vh 7162, BAM Weise/ Schrang

3 AKR- Erhaltungsmaßnahmen 2010 Hydrophobierung A14 A14 AS Halle/Trotha - AS Halle/Tornau Applikationsmaterial verläuft entlang der Fugen bei Quergefälle Erprobung A 9 / AS Bad Dürrenberg, dünne Asphaltüberbauung 2.) A 9, RF Berlin, AS Bad Dürrenberg Baujahr 1991 Kategorie III 26 cm Betondecke (mitteld. Kies, Quarzporphyr) 3 cm Asphaltzwischenschicht danach HGT und FSS 16 Jahre unter Verkehr! Beton auf Asphaltzwischenschicht oben Zustand März 2008 (1. Vorflickung) Erprobung A 9 / AS Bad Dürrenberg, dünne Asphaltüberbauung vorbereitete Fläche / Gussasphalt (zeitnah nachgearbeitet, innerhalb von 6 Monaten) Länge: Ausschreibung: ca. 900 m, 3 Fahrstreifen + Standspur Anspritzen mit Bitumenemulsion 0,3 kg/m 2 (Staubbindung) SAMI: 2,5 (3,0) 1 kg/m 2 gebrauchsfertiges gummimodifiziertes Bitumen 6 8 kg/m 2 gebr. GK 5/8 mm SMA: 3 cm 0/8 S mit PmB 45A und mit gummimodif. Bitumen 1 auf gefräster Fläche Erprobung A 9 / AS Bad Dürrenberg, dünne Asphaltüberbauung Ausführung: 09/2008 Erprobung A 9 / AS Bad Dürrenberg, dünne Asphaltüberbauung AKR / Maßnahmen 2008 Sept (ca. 4 ½ Jahr nach Überbauung), bis heute keine signifikanten Veränderungen Erprobung A 9 / AS Bad Dürrenberg, dünne Asphaltüberbauung Aufbringen SAMI Absplitten der SAMI Beton auf SAMI Endzustand Asphaltzwischenschicht Asphalteinbau - keine signifikanten Schäden, keine Blasenbildung, - alle Querfugen gerissen (trotz SAMI), nachgeschnitten, vergossen (Febr. 2011). - drei Kantenabbrüche 08/2012 saniert

4 AKR- Erhaltungsmaßnahmen 2009 dünne Überbauung A9 - Dessau BAB A 9 Dessau Süd / Bitterfeld (Rennstrecke) AKR- Erhaltungsmaßnahmen 2009 dünne Überbauung A9 - Dessau Bm 2,5 (3,0) kg/m 2 SAMI - insgesamt 21 km, beide RF, m 2-3 cm SMA auf SAMI (ca t Asphalt!) - gummimodifizierte Bitumen (2 Herst.) - Sasobit - Ausführung Juni bis September bis 9 kg gebr. GK 5/8 mm (je nach Witterung) zu dichte Absplittung!! AKR- Erhaltungsmaßnahmen 2009 dünne Überbauung A9 - Dessau Flächige Blasenbildungen nach warmen Tagen / kühlen Nächten ( ) AKR- Erhaltungsmaßnahmen dünne Überbauung A9 - Dessau Zustand des 500 m Referenzbereiches vor Beginn der Asphaltüberbauung 06/2014 MDZ /2011 AKR- Erhaltungsmaßnahmen Überbauung De/Bi, A9 RF München Muldebrücke Dessau/Süd AKR- Erhaltungsmaßnahmen Überbauung De/Bi, A9 RF München Muldebrücke Dessau/Süd Einbau Binderschicht mit Shuttle-Buggy (Übergabe und Durchmischen des Asphaltmischgutes, Pufferkapazität)

5 AKR- Erhaltungsmaßnahmen Überbauung De/Bi, A9 RF München Muldebrücke Dessau/Süd 12 cm dicke Asphaltüberbauung (3cm SMA 8S + 9cm AC 22S) auf SAMI, A 9, Dessau, RF München, km 75 bis 80, Juli / August 2011 AKR- Erhaltungsmaßnahmen Überbauung De/Bi, A9 RF München Muldebrücke Dessau/Süd Einbau Deckschicht mit Shuttle-Buggy, Beschickung von 2 Fertigern, Einbau heiß an heiß SAMI AKR- Erhaltungsmaßnahmen 2012 Überbauung KA, A9 - Leipzig/West 11 cm Asphaltüberbauung auf gefrästem Beton (9 cm) A9, Leipzig/W. - Bad Dürrenb., RF M, km 127,2 133,6 (5,4 km RF) vor Überbauung 2012 AKR- Erhaltungsmaßnahmen 2012 Überbauung KA, A9 - Leipzig/West 11 cm Asphaltüberbauung auf gefrästem Beton A9, Leipzig/W. - Bad Dürrenb., RF M, km 127,2 133,6 (5,4 km RF) 9 cm Abfräsen des Betons, Herstellen von Raumfugen (alle 50 m) Schadensverlauf RF M RF M AKR- Erhaltungsmaßnahmen 2012 Überbauung KA, A9 - Leipzig/West 11 cm Asphaltüberbauung auf gefrästem Beton A9, Leipzig/W. - Bad Dürrenb., RF M, km 127,2 133,6 (5,4 km RF) Einbau von Kompaktasphalt 09/2012 (2 cm SMA 8 S auf 8,5 cm AC 22 B S) und SAMI AKR- Erhaltungsmaßnahmen 2012, grundh. Beton, A9, Kreuz-Rippachtal Grundhafte Erneuerung in Beton km 142,7 137,0 (5,7 km RF Berlin) Zustand 2011/ vor Erneuerung RF Berlin

6 AKR- Erhaltungsmaßnahmen 2012, grundh. Beton, A9, Kreuz-Rippachtal Grundhafte Erneuerung in Beton km 142,7 137,0 (5,7 km RF) 08/2012 Rückbau nur mit Fallschwert (Polygonwalze erfolglos) AKR- Erhaltungsmaßnahmen 2012, grundh. Beton, A9 Grundhafte Erneuerung in Beton km 142,7 137,0 (5,7 km RF) 10/2012 Bereichsweise Verschotterung der Querfugen ca. 8 Wochen nach 4/0- Verkehr 4/0 Verkehr Baumaßnahme Decke A- ZS TS AKR- Erhaltungsmaßnahmen 2012, grundh. Beton, A9, Grundhafte Erneuerung in Beton km 142,7 137,0 (5,7 km RF) 10/2012 Instandsetzung der Querfugen im 4/0-Verkehr unter Vollsperrung AKR- Erhaltungsmaßnahmen 2012, grundh. Beton, A9, WSF, km Grundhafte Erneuerung in Beton km 153,4 151,7 starke Kantenabbrüche in den Fugenbereichen (tlw. instandgesetzte Bereiche) - 02/2011 Ausfräsen geschädigter Fugenbereiche Einbau von Gussasphalt AKR- Erhaltungsmaßnahmen 2012, grundh. Beton, A9, WSF, km Grundhafte Erneuerung in Beton km 153,4 151,7 Neue Wege? Einbau einer Betonplombe (A9, bei Niemegk, RF Berlin, 11/2012) Verkehrsfreigabe Einbau Ausführung Raumfugen anstelle Endfeldausbildung gem. ZTV Beton-StB / Messsystem zur Erfassung Temperatur/Fugenbewegung

7 Erhaltungsmaßnahmen Erhaltungsmaßnahmen in Sachsen-Anhalt Jahr BAB Leinölfirnis Hydrophob. DSK 3cm SMA auf SAMI De/Bi (4/8 cm) 11cm KA auf SAMI + Fräsen grundhafte Erneuerung (Beton/Asphalt) ) A 9 2,0 1) ) A 9, A14 1,5 0,5 4,6 0, A 9, A14 9,4-14,2 20, A 9, A14-25,5 6, A9, A ,7-5,2-2, A9-41, ,4 7, A9, A ,3 4, A9; A ,6 Gesamt: ,9 km 67,8 km 39,2 km 21,6 km 5,2 km 8,4 km 27,9 km 1) 2011Rück- und Neubau (km 142,0 144,0) 2) ohne Referenzbereiche, Lithium, Antigraffiti und Epoxidharz bei Erprobungsstrecke A14 Stand: 09/2014 Erhaltungsmaßnahmen Überblick über AKR- Erhaltungsmaßnahmen auf BAB in ST : Stand: 09/2014 AKR- unbehandelt AKR- Sanierung dünnschichtig AKR- Sanierung grundhaft in Beton/ Asphalt bisher ca. 183 km AKR- geschädigte Betonfahrbahndecke saniert (einschl. Erprobungsstrecken) Erprobung Ausgangspunkt Erhaltungsstrategie in ST 2008: Schadensumfang und Schadensentwicklung auf den BAB in ST zweigeteilt: - nördl. Bereich: nicht bzw. gering geschädigt (A2, nördl. Bereich A14) - südl. Bereich: mittel bis stark geschädigt (südl. A9 und A 14) Strategie: gewählte Maßnahmen nur teilweise bewährt (1) mit transparenten Applikationen/ dünnschichtigen Überbauungen den beginnenden AKR- Schadensprozess zu verlangsamen (Zeitgewinn) (2) stärker geschädigte Bereiche notdürftig instandsetzen und später grundhaft erneuern 2. Um das Fortschreiten der Schadensprozesse infolge einer schädigenden AKR in Betonfahrbahndecken zu reduzieren sind folgende Maßnahmen wichtig: Frühzeitiges Eingreifen in AKR- Schadensprozess: - Vorhandensein reaktiver Gesteinskörnung im Beton (noch keine sichtbaren AKR- Merkmale) bzw. - sichtbare AKR- Schadensmerkmale (AKR- Kategorie I, nur Verfärbungen). Eine auf Dauerhaftigkeit ausgerichtete Fugen- und Kantensanierung. 3. Dünnschichtige Applikationen zur Verzögerung der Schadensentwicklung vor dickschichtiger Asphaltüberbauungen bzw. grundhafter Erneuerung. Bisherige Erfahrungen: Hydrophobierung als geeignete präventive Maßnahme (Sichtbarkeit Schadensmerkmale, Verzögerung Schadensentwicklung). Die Dauerhaftigkeit der Hydrophobierung bzw. deren Wiederholung kann derzeit noch nicht endgültig abgeschätzt werden (Forschungsbedarf!). 4. Langfristig: nur dicke Überbauungen bzw. Erneuerung des Deckenbetons im Tiefeinbau sinnvoll. 5. Bei den dicken Asphaltüberbauungen wurde aus Kosten- und bauzeitlichen Gründen die Variante bevorzugt: ca. 9 cm Abfräsen der alten Betondecke (über Dübel), SAMI, zweischichtige Überbauung mit Kompaktasphalt (ca. 11 cm) (gegenüber grundh. Beton: nur ca. 50% der Bauzeit, 40 % der Baukosten und Weiternutzung der vorhandenen passive Schutzeinrichtungen) 6. Anwendung einer dünnschichtigen Asphaltüberbauung (3-4 cm SMA auf SAMI) wird derzeit nicht präferiert (mögliche Blasenbildung, Temperaturspannungen, weiterer Verlauf der AKR- Prozesse noch ungeklärt).

8 Beispiel: Schadensentwicklung AKR in 7 Monaten Maßnahmeart Liegedauer [Jahre] exemplarische Maßnahme (Zustand bei Ausführung / Ausführungsjahr) geschätzte Wirksamkeitsdauer [Jahre] derzeitige Plangröße im LSBB [Jahre] 1 OS-A / (Leinölfirnis) Erprobungsstrecke, RF MD, keine Verfärbungen der Fugen (2008) - Trotha Löbejün, beide RF, keine Verfärbungen der Fugen (2010) DSK cm SMA 8 S auf SAMI 4 Überbauen mit 10 cm Asphalt 4 bzw Erprobungsstrecke, RF MD, einzelne Fugenkreuze / Fugenkanten instand gesetzt (2008) -Tornau Teufelsgrundbrücke, beide RF, fortgeschrittene Schadensmerkmale (Verfärbungen + Rissbildungen), zahlreiche Fugenkreuze/-kanten instand gesetzt (2010/2011) - AS Bad Dürrenberg, RF Berlin, Schadenskategorie III, Verschotterungen (2008) - Rennstrecke (beide RF), Schadenskategorie III, Verschotterungen (2009) - Muldebrücke Dessau/Süd, RF München, Schadenskategorie III, Verschotterungen (2011) - AS Leipzig/W. - AS Bad Dürrenberg, RF München Schadenskategorie III, Verschotterungen (2012) 3-5 (6) > 10 (einmalige Erneuerung Deckschicht) Stand: 09/ / /2013 rasante Schadensentwicklung A14 innerhalb von 6 Monaten Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Betongleitwand Schilderbrückenfundam ent Fundament LSW Fundament LSW