Schneller als die Regelbauweisen Brückenbeläge mit HANV-Dichtungsschicht

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1 Schneller als die Regelbauweisen Brückenbeläge mit HANV-Dichtungsschicht Dipl.-Geol. Bernd Dudenhöfer ASPHALTA Prüf- und Forschungslaboratorium GmbH Berlin Inhalt 1. Einleitung Warum nicht in Regelbauweise? 2. Das Prinzip der Bauweise HANV 3. Anwendung in der Praxis 4. Ausschreiben einer Sonderbauweise 5. Langzeiterfahrungen und Ausblick 1

2 Einleitung status quo Die Bauarten für Brückenbeläge nach den ZTV-ING [1] repräsentieren den Stand der Technik für Neubau und Erneuerung! [1] Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien für Ingenieurbauten Einleitung ZTV-ING, Teil 7, Abschnitt 1 Dichtungsschicht aus einer Bitumen-Schweißbahn Gussasphalt, Splittmastixasphalt oder Asphaltbeton Deckschicht Gussasphalt Schutzschicht Bitumen-Schweißbahn Dichtungsschicht Grundierung (ggf. Versiegelung) oder Kratzspachtelung Behandlung der vorbereiteten Betonoberfläche Betonfahrbahntafel 2

3 Einleitung Woher nimmt man die Motivation, über eine Optimierung der Standardbauweisen nachzudenken? Schäden Besondere Beanspruchungen durch den Verkehr, die durch die herkömmlichen Baustoffe/Bauweisen nicht schadlos abgetragen werden können Einleitung Beispiel für ein Schadensbild (Foto Lange Brücke) 3

4 Einleitung Beispiel für ein Schadensbild (Foto Lange Brücke) Einleitung Woher kommt die Motivation, über eine Optimierung der Standardbauweisen nachzudenken? Schäden Besondere Beanspruchungen durch den Verkehr, die durch die herkömmlichen Baustoffe/Bauweisen nicht schadlos abgetragen werden können und/oder Verminderung der Verkehrsbeeinträchtigungen Verlängerte Schichten, 2-Schichtbetrieb, Nachtarbeit, Wochenendarbeit = Bauzeitverkürzung 4

5 Bauzeitverkürzung! Einleitung 5

6 Einleitung Das Problem mit der Bauzeit Die regelgerechte Instandsetzung von Brückenbelägen nach ZTV-ING erfordert eine Vielzahl von Arbeitsgängen (Betonersatz, Grundierung, Versiegelung Kratzspachtelung, Dichtungsschicht, u.s.w.). Je nach Art der einzusetzenden Stoffe sind in Abhängigkeit von den erforderlichen Arbeitsgängen entsprechende Wartezeiten einzuhalten. Viele der Arbeitsgänge sind witterungsabhängig, sodass zusätzliche Wartezeiten entstehen können. Wegen Verkehrseinschränkungen (Spannungsfeld zwischen Bauen und Verkehr) stehen die erforderlichen Ausführungszeiten nicht immer zur Verfügung. Einleitung Bauzeit für Brückenabdichtungen: Baustelleneinrichtung, Aufnahme des Belages: 1 Tag Betonvorbereitung (Fräs- bzw. Strahlarbeiten): 1 Tag Betonsanierung mit PCC inkl. Korrosionsschutz: 1 Tag Grundierung / Versiegelung: 2 Tage Kratzspachtelung: 2 Tage Aufbringen der Schweißbahn: 1 Tage Gussasphalt Schutzschicht u. Rinnen: 1 Tag Gussasphalt Deckschicht: 1 Tag Markierung: 1 Tag Fugen, Baustelle räumen: 1 Tag + 2 Tage für schlechtes Wetter = 2 Wochen Das geht auch schneller! 6

7 gghfds Das Prinzip der HANV-Bauweise Dipl.-Geol. B. Dudenhöfer B 101n, ABS HANV ein optimiertes Belagskonzept Das Funktionsprinzip Ein Asphalttraggerüst, eingebaut unmittelbar auf die durch Kugelstrahlen vorbereitete Betonunterlage bildet einen verformungsbeständigen Körper mit einem definierten Gehalt an zusammenhängenden Hohlräumen. Die Nenndicke beträgt 2,0 cm. Der Verfüllbaustoff muss die Hohlräume möglichst vollständig ausfüllen und die Wasserundurchlässigkeit sicherstellen. In der Funktion einer Dichtungsschicht wird durch eine ausreichende Menge an Reaktionskunststoff in der Kontaktfläche zum Beton dieser nachträglich grundiert und ein ausreichender Schubverbund erzielt. Hierdurch können eine Reihe von Arbeitsgängen eingespart werden: Grundierung, Versiegelung, Kratzspachtelung 7

8 HANV ein optimiertes Belagskonzept Anforderungen an die HANV-Schicht Verformungsbeständigkeit Flexibilität Wasserundurchlässigkeit Fähigkeit zur Rissüberbrückung Verbund mit der Betonunterlage Blasensicherheit Probekörperverfüllung eines ATG 5 im Labor HANV ein optimiertes Belagskonzept 8

9 HANV ein optimiertes Belagskonzept HANV mit AGT 5 Schichtdicke 2 cm Verfüllmaterial elastifiziertes Epoxidharz HANV ein optimiertes Belagskonzept Eingebautes Asphalttraggerüst 9

10 HANV ein optimiertes Belagskonzept Verfüllen des Asphalttraggerüstes HANV ein optimiertes Belagskonzept Das Funktionsprinzip Eine Schutzschicht ist bei HANV-Dichtungsschichten nicht erforderlich. Bis zum Erreichen der Solldicke des Brückenbelages können Asphaltschichten aus Guss- oder Walzasphalt eingebaut werden. Um eine möglichst kurze Bauzeit zu erreichen, wird als nächste Asphaltschicht (Asphaltzwischenschicht) ein Walzasphalt heiß auf frisch eingebaut. Anmerkung: Soll Gussasphalt verwendet werden, müssen Aushärtezeiten eingehalten werden um Blasenbildung zu vermeiden. Hierdurch verkürzt sich die Bauzeit nochmals deutlich. Als Deckschicht ist Gussasphalt oder Walzasphalt möglich. 10

11 HANV ein optimiertes Belagskonzept Einbau der Asphaltzwischenschicht (hier SMA) HANV ein optimiertes Belagskonzept Einbau einer Asphaltdeckschicht aus SMA 11

12 gghfds Anwendung in der Praxis Dipl.-Geol. B. Dudenhöfer B 101n, ABS Praxiserfahrungen - Spreebrücke Trebatsch Samstag Uhr 12

13 Praxiserfahrungen - Spreebrücke Trebatsch Vorgesehener Schichtenaufbau: 3,5 cm Asphaltdeckschicht aus Splittmastixasphalt SMA 8 S ca.4,0 Splittmastixasphalt 11 S, eingebaut als Zwischenschicht auf die bis ca. noch nicht ausreagierte HANV-Schicht 6,5 cm 2,0 cm Hohlraumreiches Asphalttraggerüst ATG 5 mit Sonderkörnung dessen Hohlräume im noch warmen Zustand mit flexiblem Epoxidharz ausgefüllt werden. vorbereitete Betonbrückenplatte Bauzeit: 1 Wochenende Praxiserfahrungen - Spreebrücke Trebatsch Samstag Uhr 13

14 Praxiserfahrungen - Spreebrücke Trebatsch Samstag Uhr Praxiserfahrungen - Spreebrücke Trebatsch Samstag Uhr Samstag Uhr 14

15 Praxiserfahrungen - Spreebrücke Trebatsch Samstag Uhr Samstag Uhr Praxiserfahrungen - Spreebrücke Trebatsch Verfüllen des Asphalttraggerüstes 15

16 Praxiserfahrungen - Spreebrücke Trebatsch Praxiserfahrungen - Spreebrücke Trebatsch Samstag Uhr 16

17 Praxiserfahrungen - Spreebrücke Trebatsch Samstag Uhr Praxiserfahrungen - Spreebrücke Trebatsch Samstag Uhr 17

18 Praxiserfahrungen - Spreebrücke Trebatsch Verformungsbeständige Balken an den Übergangskonstruktionen gghfds Ausschreiben einer Sonderbauweise Dipl.-Geol. B. Dudenhöfer B 101n, ABS

19 Regelwerk Die Hinweise HANV sind ein Wissensdokument erster Ordnung. W1-Dokumente sind nicht dazu geeignet, als bauvertragliche Grundlage vereinbart zu werden. Um die HANV-Bauweise bauvertraglich umzusetzen, müssen die Anforderungen an die Baustoffe und Baustoffgemische (unter 3.5 Baustoffe) sowie die Festlegungen zu den Prüfungen (Grund-/Erstprüfungen, Eigenüberwachungsprüfungen und Kontrollprüfungen) in der Baubeschreibung festgeschrieben werden. Es empfiehlt sich, Besondere Vertragsbedingungen für das Herstellen der die HANV-Schicht aufzustellen. Die Inhalte der H HANV können dazu verwendet werden (z.b. Angaben zur Einbautechnologie und zur Verjährungsfrist für Mängelansprüche). Prüfungen und Anforderungen an das Asphalttraggerüst Nr. Eigenschaft ATG V 5 1 Gesteinskörnung Größtkorn mm 5 Korngruppen/Lieferkörnungen Für 0/2: G F 85; G C 90/10; Gehalt an Feinanteilen für 0/2: ist anzugeben für 2/5: f 2 Erstprüfung Kornform von Gesteinskörnungen > 2 mm 2) Plattigkeitskennzahl (FI) Anteil gebrochener Kornoberflächen C 90/1; C 95/1; C 100/0 Widerstand gegen Zertrümmerung SZ 18 /LA 20 Siebdurchgang bei 11 mm M.-% - 8 mm M.-% 100 5,6 mm M.-% 90 bis mm M.-% 4 bis 10 0,063 mm M.-% 3 bis 6 2 Bindemittel Bindemittelsorte 70/100 Bindemittelgehalt M.-% (Erfahrungswert) 5,0 bis 6,0 3 Stabilisierende Zusätze Gehalt im Mischgut M.-% ³ 0,5 4 Mischgut Marshall-Probekörper: Verdichtungstemperatur C 120 ± 5 Verdichtungsarbeit - Beidseitig je 25 Schläge Hohlraumgehalt 3 ) Vol.-% 17 bis 25 Erläuterung: 1 ) TL Gestein StB 04/07 Tabelle 2, Zeilen 2 bis 4 Erläuterung: 2 ) Kornformkennzahl nach DIN EN 933-4, Plattigkeitskennzahl Erläuterung: 3 ) Ermittelt nach TP Asphalt StB, Teil 8 unter Zugrundelegung der Raumdichtebestimmung nach TP Asphalt-StB, Teil 6, Verfahren D 10 19

20 Prüfungen und Anforderungen an den Reaktionskunststoff Nr. Prüfung Prüfung nach den TP-BEL-EP Abschnitt Nr. oder Norm Anforderungen Grundprüfung Übereinstimmungs- Nachweis: Toleranzen gegenüber Grundprüfung Grundprüfung Prüfung an den Ausgangsstoffen 1 Dichte Wert ermitteln ± 2 M.-% 2 Viskosität bei 23 C Wert ermitteln ± 20 % 3 IR-spektroskopische Analyse Wert ermitteln Kein Hinweis auf Abweichung 4 Thermogravimetrische Analyse Wert ermitteln Kein Hinweis auf Abweichung Prüfung an den angemischten bzw. erhärteten Stoffen 5 Viskosität bei +12 C mpa s - 6 Glührückstand < 1 M.-% - 7 Topfzeit min. 8 Festigkeitsentwicklung Shore A oder D nach DIN EN ISO 868 Werte ermitteln Messung der Festigkeitsentwicklung bei 23 C nach jeweils 1/2/5 und 7 Tagen ± 5 % nach 7 Tagen 9 Feuchteempfindlichkeit Kein Weißanlaufen - 10 Nichtflüchtige Anteile M.-% - 11 Extrahierbare Anteile M.-% - 12 Wasseraufnahme M.-% - 13 Biegemodul *) DIN EN ISO 2,0 GPa Biegedehnung *) DIN EN ISO % - * ) die Messkurven (Spannungs-/Dehnungsverlauf) der Prüfung sind zu dokumentieren Prüfungen und Anforderungen an die HANV-Schicht Grundprüfung Nr. Art der Prüfung / Prüfgröße Prüfverfahren/ Angaben 1 Vollständige Verfüllung der HANV-Schicht bei 12 C und 60 C, Dicke der HANV-Schicht 2 cm 2 Überarbeitbarkeit HANV mit Walzasphalt/Gussasphalt 3 Abreißfestigkeit : Systemaufbau: Betonunterlage HANV-Schicht Bei 8 C Bei 23 C 4 Abreißfestigkeit : Systemaufbau: Betonunterlage - HANV Schicht - Asphaltzwischenschicht/Asphaltdeckschicht Bei 8 C Bei 23 C Nachzuweisen für die Anwendungsfälle auf frischer und auf ausgehärteter HANV-Schicht 5 Biegezugfestigkeit an HANV Probekörpern, Durchbiegung, Bruchdehnung und E-Modul bei 0 C und 23 C Bruchverhalten bei 0 C 6 Wasserundurchlässigkeit HANV ohne Schadensvorbeanspruchung Sichtprüfung an Schnittfläche Sichtprüfung an Schnittfläche Anforderungen Grundprüfung Keine zugänglichen Hohlräume Keine Blasen, keine Ablösungen DIN EN Mittelwert aus 5 Einzelwerten Wert ermitteln 1,0 N/mm² DIN EN Mittelwert aus 5 Einzelwerten Nach Anlage B der H HANV In Anlehnung an DIN 12390, Teil 8 Wert ermitteln 0,7 N/mm² Wert ermitteln kein Druckverlust [1bar/3 h] 7 Wasseraufnahme im Vakuum TP Asphalt, Teil 82 3,0 Vol.-% 8 Schubfestigkeit HANV System ohne DIN EN 13653, 0,15 N/mm² Asphaltzwischen- und Asphaltdeckschicht, Probekörperalterung nach TP- Schichtdicke HANV 4 cm BEL-B Teil 1 20

21 Prüfungen und Anforderungen an den Reaktionskunststoff Kontrollprüfung Nr. Prüfung Prüfung nach den TP-BEL-EP Abschnitt Nr. Kontrollprüfungen: Anforderungen bzw. Toleranzen gegenüber Grundprüfung Prüfung an den Ausgangsstoffen 1 Dichte ± 2 M.-% 2 Viskosität bei 23 C ± 20 % 3 IR-spektroskopische Analyse Kein Hinweis auf Abweichung 4 Thermogravimetrische Analyse Kein Hinweis auf Abweichung Prüfung an den angemischten bzw. erhärteten Stoffen 5 Topfzeit min. 6 Festigkeitsentwicklung Shore A oder D nach DIN EN ISO 868 ± 5 % nach 7 Tagen 7 Biegemodul DIN EN ISO 178 2,0 GPa 8 Biegedehnung DIN EN ISO % Prüfungen und Anforderungen an das Asphaltmischgut Kontrollprüfung Für die Prüfung des Asphalttraggerüstes gelten die ZTV Asphalt- StB 07/13, Abschnitt 5.3. Für die Bewertung gelten die Toleranzen für das Asphaltmischgut PA. 1 x je Einbautag Für die Prüfung der Asphaltzwischenschicht gelten die ZTV Asphalt- StB 07/13, Abschnitt 5.3. Für die Bewertung gelten die Toleranzen für die jeweils verwendete Asphaltmischgutsorte. Für die Prüfung der Asphaltdeckschicht gelten die ZTV Asphalt-StB 07/13, Abschnitt 5.3. Für die Bewertung gelten die Toleranzen für die jeweils verwendete Asphaltmischgutsorte. 21

22 Prüfungen und Anforderungen an den Belag Kontrollprüfung Folgende Prüfungen sind an Abdichtung und Belag durchzuführen: 1 x je Einbautag oder Bauabschnitt Schichtdicke Schichtenverbund zwischen der Betonunterlage und der HANV- Schicht nach ZTV-ING Teil 1, Abschnitt 3 (Abreißprüfung) Schichtenverbund zwischen der HANV-Schicht und der Asphaltzwischenschicht oder Asphaltdeckschicht nach ZTV-ING Teil 1, Abschnitt 3 (Abreißprüfung) Schichtenverbund zwischen der Asphaltzwischenschicht und der Asphaltdeckschicht nach TP Asphalt (Scherversuch) gghfds Langzeiterfahrungen und Ausblick Dipl.-Geol. B. Dudenhöfer B 101n, ABS

23 Brückenbeläge mit HANV-Schichten - Langzeiterfahrungen Langzeiterfahrungen Das erste Objekt mit einer Deckschicht aus verfülltem offenporigen Asphalt (System Statiflex) stammt aus dem Jahre Brückenbeläge mit HANV-Schichten - Langzeiterfahrungen Bushaltestelle Spandauer Damm Brücke in Berlin 23

24 Brückenbeläge mit HANV-Schichten - Langzeiterfahrungen Bushaltestelle Spandauer Damm Brücke Nutzungsdauer: 13 Jahre Brückenbeläge mit HANV-Schichten - Langzeiterfahrungen Langzeiterfahrungen Das erste Objekt mit einer Dichtungsschicht aus verfülltem offenporigen Asphalt (System Statiflex) stammt aus dem Jahre Bei der Zustandserfassung nach 8 Jahren Nutzungsdauer (Sommer 2007) konnten keine Veränderungen oder Einschränkungen der Gebrauchseigenschaften festgestellt werden. Bis heute wurden bei Brückenprüfungen keine Hinweise auf Schäden in der Dichtungsschicht festgestellt. Das erste Objekt mit HANV-Dichtungsschicht in Brandenburg wurde im Jahre 2002 hergestellt (B 87 Müllrose). Bisher ohne Schäden. 24

25 Ausblick Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Kontakt: Bernd Dudenhöfer ASPHALTA Prüf- und Forschungslaboratorium GmbH Halenseestraße/Innenraum AVUS Nordkurve Berlin +49 (30)