WÄRMEDÄMMENDEN TRAGSCHICHT

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1 INNOVATIVE BAUWEISE VERMEIDUNG VON FROSTRISSEN DURCH DEN EINBAU EINER Kara/ WÄRMEDÄMMENDEN TRAGSCHICHT 1

2 Wärmedämmende Tragschicht, Versuchsstrecke Die Bemessung des Oberbaus erfolgt unter Zugrundelegung der zu erwartenden Bemessungsnormlastwechseln (BNLW) und stellt daher eine Anforderung an die Tragfähigkeit des zu bemessenden Oberbaus dar. Insbesondere für den ländlichen Straßenbau bedeutet diese Vorgangsweise, dass die fallweise erforderlichen Stärken des Oberbaus einen sehr geringen Bruchteil der Frostschutztiefe darstellen. Weitere Parameter, wie die exponierte Höhenlage die Geländemorphologie und Hydrologie verschärfen das Problem der Frosteindringung in den nicht frostsicheren Untergrund. Diese Vorgänge führen zur Bildung von Frostlinsen und Frosthebungen im Untergrund bzw. Frostrissen an der Fahrbahnoberfläche. (Bild Nr. 1, 2) Die Sanierung dieser Risse mit einer Fugenvergussmasse hat kaum eine Aussicht auf Erfolg, da diese unter der Wirkung des Frostes im Winter eine Weite von mehreren cm erreichen. Das Ausmaß dieser Bewegung kann durch das plastisch-elastische Verhalten der vorhandenen Vergussmasse nicht schadlos überbrückt werden und führt neuerlich zur Rissbildung. Für die dauerhafte Sanierung ist daher die Beseitigung der Ursache erforderlich, das heißt, dass die Frostlinsenbildung im Untergrund zu verhindern ist. Im Rahmen des vorliegenden Projektes wurde für die betroffenen Bereiche Folgendes geplant: Fräsen der bestehenden Asphaltdecke, örtliches Deponieren und Wiederverwendung des Fräsgutes bei der Herstellung des Unter- und Oberbauplanums Auskofferung und Deponie des vorhandenen Bruchmaterials in einer Tiefe von 40 cm unter der Fahrbahnoberkante. (FOK) Herstellung eines ausreichend tragfähigen und ebenen Planums für die Verlegung der Dämmplatten. (d=6 cm, Materialkennwerte sind aus den Seiten 20, 21 zu entnehmen) Vorsichtiges Über-Kopf Aufschütten der Platten mit dem deponierten frostsicherem Schottermaterial und Verdichtung. Herstellung eines Feinplanums unter Verwendung des gefrästen Asphaltes Asphaltierung mit 7,0 cm BTD-L 16 Versuchsprojekt: Sanierung von Frostrissen Das Bauvorhaben Derler in der Gemeinde Naintsch wird im Rahmen des ländlichen Erschließungsprogramms (VE) ausgeführt und ist noch nicht fertiggestellt. Die Kronenbreite beträgt 4,5 m und die Fahrbahnbreite inklusiv Spitzgraben 3,5 m. Die zu sanierenden Abschnitte weisen eine Seehöhe von ca. 900 m und Nordhanglage auf und verlaufen in einem bewaldeten und feuchten Bereich. Unter diesen charakteristischen Verhältnissen ist der normgemäße standardisierte Oberbau mindestens abschnittsweise nicht in der Lage die Entstehung von Frostrissen zu unterbinden. Diese kann mit Sicherheit entweder durch eine Gründung in Frostschutztiefe oder möglicherweise durch alternative Baumaßnahmen verhindert werden. Eine solche Möglichkeit um die Frostbildung im Untergrund zu verhindern bittet eine wärmedämmende und zugleich ausreichend tragfähige Schicht. Die Erprobung dieser Methode an Hand der vorliegenden Versuchsstrecke kann möglicherweise Lösungsansätze für eine Reihe von häufig auftretenden Problemen aufzeigen. Für die Beurteilung der Eignung des wärmedämmenden Materials und der gesamten Baumaßnahme wurde eine Sanierung bereits bestehender Frostrisse ausgesucht, wobei eine erfolgreiche Ausführung der Maßnahme eine neuerliche Rissbildung ausschließt. Insgesamt wurden vier Abschnitte mit der Gesamtlänge von 67 m saniert. Die Länge der eingebauten wärmedämmenden Schicht entspricht der Risslänge plus jeweils ein Meter vor bzw. nach Rissbeginn bzw. -Ende. Die Sanierungsarbeiten erfolgten in den Monaten Oktober/November unter der Aufsicht der Bauleitung Hartberg/Weiz. Der Zustand der zu sanierenden Abschnitte und die Vorgangsweise bei der Sanierung wurde fotografisch festgehalten und stellen eine aufschlussreiche Dokumentation dar. Entwässerungsmaßnahmen Das Entwässerungskonzept mit dem Spitzgraben wurde nicht verändert. Lediglich im Abschnitt III erfolgte die Herstellung einer Dränage, da dort durch die Existenz eines Entwässerungsschachtes die 2

3 Ausleitung der Dränage fachgerecht erfolgen kann. (Siehe Bild) Am und vor dem Beginn der Baumaßnahme erfolgten auf der bestehenden Asphaltdecke der Abschnitte I und III Benkelmanmessungen. Unmittelbar vor der Asphaltierung wurde ebenfalls das Oberbauplanum sämtlicher Abschnitte durch Messungen mit dem Benkelmanbalken abgenommen. Die Messwerte und die Auswertung sind aus der nachstehenden Tabelle 1 zu entnehmen. Benkelmanmessungen Datum: (Asphalt)/ (Schotter) Fahrbahntemperatur: 4,6 C (Asphalt) Tabelle 1 Abs. Kilometrierung Länge Korr. Messwerte [cm 2 Maßg Var.Koef ] Defl m von bis d m v m I 0,677 0, /- 32/123 34/92 34/78 38/- 0,44/ 0.15/ 5,0 II 0,913 0, /135 -/140 -/0,07 5,0 /123 III 0,944 0, /- 36/90 89/103 45/77 51/86 50/74 53/55 63/135 50/- 0,73/ 0,32/ 5,0 IV 1,002 1, /125 Gesamtlänge 67 Intervall -/108 -/71 -/137 -/0,27 1,6/2,6 Am im Bereich von km 0,905 bis km 1,018, welcher sowohl den Alt- als auch den Neubestand erfasst in Intervallen von 4,0 m erfolgten Messungen mit dem Benkelmanbalken. Ein Vergleich zeigt, dass die Werte im sanierten Bereich auf Grund der Flexibilität der eingebauten Platten etwas höher sind. Besichtigung am , Schlussfolgerungen Am erfolgte die nach dem Winter erste Besichtigung des Bauvorhabens. Dabei wurden folgende Erkenntnisse gewonnen: Alle vier sanierte Abschnitte sind Rissfrei geblieben. Im Altbestand und auch in der unmittelbaren Nähe der sanierten Bereiche sind neue Frostrisse entstanden Letzteres zeigt, dass der vergangene Winter strenger als der vorangegangene war. Aus der heutigen Sicht ist daher die durchgeführte Baumaßnahme als erfolgreich zu bezeichnen. Für einen breiteren Einsatz der wärmedämmenden Platte sowohl als Sanierungsmaßnahme als auch als standardisierte Bauweise in exponierten Lagen ist eine Kostenreduktion erforderlich. Besonders für den Neubau ist anzumerken, dass ein Kostenersparnis auf Grund der bis zu 30 cm Reduktion der Dicke der ungebundenen Tragschicht zu erwarten ist. Weitere mögliche Modifikationen der Baumaßnahme, sowie eine Kostenreduktion auf Grund der abzunehmenden Mengen können eine weitere Preissenkung erwirken. Am erfolgte eine Temperaturvergleichsmessung an der Fahrbahnoberfläche angrenzender Messstellen mit standardisiertem bzw. innovativem Aufbau des Oberbaus. Aufbau konventionell Innovativ (wärmegedämmt) Begleitumstand Temperatur [ C ] Schatten 6,9 6,7 Sonne 10,3 9,7 Die oben angeführten Werte bestätigen erwartungsgemäß die Tendenzrichtung der Temperaturunterschiede, welche aber quantitativ sehr bescheidenen ausfallen. 3

4 Die nachstehenden Bilder dokumentieren chronologisch die Baumassnahme. Bild Nr.1 III Abschnitt, Gasamtlänge 32 m Bild Nr. 2, Dieser Frostriss war stark ausgeprägt und wies eine Länge von 30 m auf. Die Sanierung erfolgte in einem Bereich von 34 m. 4

5 Bild Nr. 3, Detailaufnahme, Mittelriss Bild Nr. 4, I Abschnitt 5

6 Bild Nr. 5, Rissweite I Abschnitt Bild Nr. 6, I Abschnitt, Fräsarbeiten 6

7 Bild Nr. 7 Fräsmaschine Bild Nr. 8, Ausgebauter Schotter 7

8 Bild Nr. 9, Fertiggestelltes Planum für die Dämmplatten Bild Nr. 10, Planum: Detailaufnahme 8

9 Bild Nr. 11, Verlegte Dämmplatten Bild Nr. 12, Vorsichtiges Auflegen des Schotters 9

10 Bild Nr. 13, Über-Kopf Schütten Bild Nr. 14, Verteilen des Schotters 10

11 Bild Nr. 15, Verdichten der aufgebrachten ungebundenen Tragschicht Bild Nr. 16, Im Baustellenbereich gelagerte Dämmplatten kara/

12 Besichtigung am , Bilddokumentation der fertiggestellten Sanierungsabschnitte Erster Abschnitt km 0,677 bis km 0,689 L=12 m Zweiter Abschnitt km 0,913 bis 0,924 L=11 m 12

13 Dritter Abschnitt km 0,944 bis 0,980 L=36 m Vierter Abschnitt km 1,002 bis 1,010 L=8 m 13

14 Besichtigung am Detailaufnahme Neuasphalt Detailaufnahme: Der Stoss zwischen Alt- und Neubestand erfolgte ohne Einbau eines Fugenbandes und ging auf. 14

15 Abschnitt I Abschnitt I (Blickrichtung gegen die Kilometrierung) 15

16 Im Vordergrund Abschnitt II Abschnitt III 16

17 Abschnitt IV Frostriss, welcher im Winter 2003/2004 zwischen Abschnitt III und Abschnitt IV entstanden ist 17

18 Detailaufnahme des oben abgebildeten Risses Frostriss, welcher im Winter 2003/2004 nach Abschnitt IV entstanden ist 18

19 Detailaufnahme des oben abgebildeten Frostrisses 19

20 Die P V P STRASSENBAUPLATTE Hartschaumstoffplatte aus extrudierten Polystyrol Im Bahnbau geeignet für Radsatzlasten > 220 KN ( UIC 719 E) absoluter Frostschutz weniger Bodenaustausch - Reduzierung der Tragschichten wir bringen eine Tragschichte fix und fertig auf die Baustelle weniger Transporte Reduzierung der Einbaudicken beibehalten vorhandener Einbauten geringere Bauzeit klare Kalkulation Es handelt sich dabei um eine in Österreich speziell für den Tiefbau entwickelte Hartschaumstoffplatte mit technischen Eigenheiten dass sie sogar im Bahnbau bei extremer Belastung eingesetzt werden darf. Besonders eignet sich die PVP Platte * wo der absolute Frostschutz auf Bestandsdauer gesucht wird. * wo die geringere Dicke der Fahrbahnbefestigung im Vergleich zu herkömmlichen Aufbauten eine Einsparung an Erdabtrag oder Felsabtrag bringt * dadurch vorhandene Einbauten nicht tiefer gelegt werden müssen. * frostsicheres Material örtlich nicht vorhanden ist, und der Antransport mit hohen Kosten verbunden wäre. * eine Bodenverfestigung zur Frostsicherung, auf Grund der örtlichen Gegebenheiten unwirtschaftlich erscheint. * falls kleine Bauvorhaben auszuführen sind, bei denen andere Maßnahmen einen hohen Geräte oder Materialaufwand erfordern. * die Materialbewegung und die Bauzeit aus Kostengründen reduziert werden muss. Sanierungen und Neubauten sind in wesentlich kürzerer Zeit betriebsbereit. Die Umwelt ist weniger belastet. Schäden an Umleitungen und durch Baustellenverkehr reduzieren sich. Wie ersichtlich vereint die P V P Straßenbauplatte eine Vielzahl an Nutzen in sich, dadurch verringert sich die Bauzeit und die Kosten. Das sind die Vorteile die Kosten reduzieren. Das sind die Vorteile die der öffentlichen Hand hilft Objekte für die Wirtschaft zu realisieren. PVP Planumsverstärkungsplatten helfen Erhaltungskosten sparen. Rechnen Sie bitte selbst nach. Sie sind der Verantwortliche. 20

21 DATENBLATT P V P Ein Produkt der Austrotherm Österreich - Werk Purbach Seite 07 PLANUMSVERSTÄRKUNGSPLATTEN FÜR DEN BAHNBAU UND STRASSENBAU geeignet für Radsatzlasten > 220 kn gem. UIC 719 E Einsatzgebiete: absoluter Frostschutz - Reduzierung der Bodenpressung Reduzierung von Erschütterungen - Schutz der Abdichtung bei Brücken gleichmäßig elastische Fahrbahn im Bahnbau - Reduzierung der Materialbewegung Material: XPS - G Hartschaumplatten aus extrudiertem Polystyrol Farbe: tabak/rosa ( je nach kantenart)- Material durchgefärbt Herkunftsland: EU - Österreich DATEN Trockendichte ( Rohdichte )dickenabhängig ( kg / m³ (*) +/- 5 % ) Bruchspannung... gem. UIC 719 E ( kn / m² )... > 500 Dauerschwellbelastung,gem. UIC, BVF ( SJ ) und EN Stauchung...< 5 % Wärmeleitfähigkeit ( λ10 tr.)... W / ( m.k ) 0,033 Wasseraufnahme bei Langzeiteintauchen gem. EN ( 2A ), in V %...< 0,7 % Elastizitätsmodul E aus Druck...gem. ÖN EN kpa ( N / mm² 20 ) FORMATE Plattendicke...mm Nutzbreite ( abhängig von der Kantenausbildung )...mm Nutzlänge Bahnbau...m 2,40-6,00 Nutzlänge Straßenbau...m 2,40 - Sonderformate auf Anfrage VERPACKUNGSART gebündelt, ab 6 m lose ARA Lizenznummer KANTENAUSBILDUNG ( x = angebotenes Produkt ) X rundum nur längsseits, kurze Seiten gerade 30 mm Vorlaufzeit 8 Wochen NEU ANFRAGE Straßenbau Bahnbau NUTZBREITEN 60 cm 58,50 cm 57,50 cm mögliche Abweichungen (*) Breite + / - 5 mm Länge + / - 10 mm Ein Produkt der Austrotherm Österreich - Werk Purbach (Stand August 2003) KBS Kreativ für Bahn und Strasse tritt als Vermittler auf. Die Rechnung wird vom Produktproduzenten gelegt. Sämtliche Fragen aus den örtlichen und / oder Eu rechtlichen Bestimmungen der Gewährleistungen liegen in seinem Bereich. Produktdaten sind Mittelwerte der Produktion, Abweichungen im Rahmen der gültigen Normen sind möglich. Die von KBS gereichten Systemvorschläge sind als Vorschläge zu betrachten und benötigen der Berechnung der einschlägigen Fachfirmen, die mit der uns unbekannten örtlichen technischen Situation vertraut sind. (KBS Daten+Systeme - Prospekte Bahn + Strasse - ok lt. ATH KL Anwalt). 21