B. Dudenhöfer, ASPHALTA Prüf- und Forschungslaboratorium GmbH Berlin

Neue Wege bei der Ausführung von Instandsetzungsmaßnahmen an Fahrbahnbelägen von Brücken, Tunnel- und Trogbauwerken - Ergebnisse von Laboruntersuchungen und Erfahrungen aus einem Feldversuch - B. Dudenhöfer, ASPHALTA Prüf- und Forschungslaboratorium GmbH Berlin 1. Einleitung Arbeiten am Fahrbahnbelag nach ZTV-BEL-B im Zuge von baulichen Unterhaltungs- oder Reparaturarbeiten an Brücken, Tunnel- oder Trogbauwerken, bei denen auch die Dichtungsschicht erneuert werden muß, sind für den Verkehrsteilnehmer immer mit längeren Verkehrseinschränkungen verbunden. Die regelgerechte Ausführung der Abdichtung erfordert durch die Vielzahl der Arbeitsgänge, bei denen je nach Art der eingesetzten Stoffe Wartezeiten einzuhalten sind, einen großen Zeitbedarf. Überdies sind viele Arbeitsgänge nur bei speziellen Witterungsbedingungen auszuführen, so daß zusätzliche Wartezeiten entstehen. Dies hat in der Summe dazu geführt, daß diese oft kleinen Instandsetzungsflächen keine Dichtungsschicht erhalten haben, wodurch langfristig die Bauwerkssubstanz gefährdet wird. In Gesprächen mit Vertretern der für die Bauwerksunterhaltung zuständigen Dienststellen der Senatsverwaltung für Stadtentwicklung in Berlin wurden im Frühjahr 2000 Lösungsansätze diskutiert, in Zukunft Belagsbauarbeiten mit stark verkürzten Ausführungszeiten zu realisieren. Ziel war die Entwicklung und Erprobung eines Instandsetzungssystems, das in seiner Leistungsfähigkeit den Bauarten nach den ZTV-BEL-B weitgehend entspricht. Die Herstellung einer voll funktionsfähigen und dauerhaften Dichtungsschicht sollte im wesentlichen witterungsunabhängig erfolgen können und die Reparaturmaßnahmen stark beschleunigen. Als Zeitraum für die Abwicklung einer Kleinbaustelle sind 8 12 Stunden anzustreben, incl. dem Einbau aller Asphaltschichten. 2. Untersuchungskonzept Der Grundgedanke entstand aus den positiven Erfahrungen mit hoch verformungsbeständigen und dennoch ausreichend elastischen Fahrbahnbelägen in Bushaltestellen auf Stadtstraßenbrücken als halbstarre Beläge, mit einem Gerüst aus offenporigem Asphalt (OPA) und einer Porenfüllmasse aus Reaktionsharz. Durch Reduzierung der Schichtdicke auf etwa 2 cm ergibt sich aus der Deckschicht für höchstbelastete Verkehrsflächen eine neuartige Dichtungsschicht mit hohem Verformungswiderstand und günstigen Einbaueigenschaften. Im Mai 2000 erteilte uns die Senatsverwaltung für Stadtentwicklung einen ersten Auftrag zur Durchführung von Untersuchungen zur Eignung von verfülltem offenporigen Asphalt (VOPA) als kombinierte Dichtungs- und Schutzschicht für

bauliche Erhaltungsmaßnahmen an Fahrbahnbelägen auf Betonbrücken, in Tunneln und Trogbauwerken 2.1 Grundsätzliche Gedanken zur Dichtungsschicht Das Asphaltskelett muß auch ohne Verfüllung einen verformungsbeständigen Körper bilden, der durch einen definierten Gehalt an zusammenhängenden Hohlräumen eine weitgehend vollständige Verfüllung mit der Verfüllmasse gewährleistet. Die durch den OPA eindringende Verfüllmasse muß bis auf die Betonoberfläche gelangen, den Beton nachträglich grundieren und den Schubverbund sicherstellen. Die Hohlraumausfüllung des Asphaltskeletts muß die Wasserundurchlässigkeit sicherstellen. Es ist anzustreben, daß der VOPA eine Rißüberbrückung gewährleisten kann. Der VOPA muß sofort nach dem Einbringen der Verfüllmasse den Heißeinbau nachfolgender Asphaltschichten ermöglichen. Beim Einbau einer Gußasphaltschicht auf dem noch nicht völlig ausreagierten VOPA muß eine Sicherheit vor Blasenbildung gegeben sein. Hierdurch scheiden gasende oder lösemittelhaltige Stoffe als Porenfüllmasse aus. Das Zusammenwirken von Asphaltskelett und Porenfüllung führt dazu, daß der VOPA die Eigenschaften von Dichtungs- und Schutzschicht vereint bzw. eine gesonderte Schutzschicht überflüssig macht. Aus den theoretischen Betrachtungen zur Funktionsweise und zur Herstellung bzw. den Randbedingungen ergeben sich Anforderungen an die Komponenten A) An die Betonunterlage!"Oberflächenbeschaffenheit!"Beton-Feuchte!"Temperatur B) An das offenporige Asphaltgerüst!"Körnung / Schichtdicke!"Bindemittelart, -sorte und Menge!"Hohlraumgehalt, zugängliche verfüllbare Hohlräume im eingebauten Zustand!"Herstellung, Transport, Einbau

C) An die Verfüllmasse!"Viskosität - Penetriervermögen!"Verarbeitbarkeit!"Witterungsempfindlichkeit!"Erhärtungseigenschaften!"Flexibilität im erhärteten Zustand!"Haftvermögen an der Asphaltmatrix und Betonunterlage!"Überarbeitbarkeit mit Heißasphalt (darf keine Lösemittel enthalten)!"haftung am Anschußmaterial (Abdichtungsstoffe nach ZTV-BEL-B)!"Temperaturunempfindlichkeit (250 C Gußasphalt) D) An den verfüllten offenporigen Asphalt (VOPA)!"Verformungsbeständigkeit!"Flexibilität!"Wasserundurchlässigkeit!"Fähigkeit zur Rißüberbrückung!"Verbund mit der Betonunterlage!"Blasensicherheit 2.2 Asphaltskelett - Offenporiger Belag (OPA) Als Asphaltskelett für die Dichtungsschicht dient ein offenporiger Asphalt. Die asphalttechnologischen Eigenschaften orientieren sich an den besonderen Anforderungen dieser Bauweise und es bedurfte erweiterter Eignungsprüfungen, um die geforderten Kenngrößen für die Mineralstoffe, das Bindemittel und die Asphaltmasse zu formulieren. In Anlehnung an das Merkblatt für den Bau offenporiger Asphaltdeckschichten der FGSV Ausgabe 1998 wurden spezielle Grundrezepturen erstellt. Auf Grund der Wellenlänge des Fräsmusters auf der Betonunterlage durch Bearbeitung mit einer Feinfräse ergab sich das Größtkorn für den Asphalt. Zur Sicherstellung eines gleichmäßig hohen Hohlraumgehaltes konnten mit den üblichen Edelsplitt-Lieferkörnungen aus dem Straßenbau keine befriedigenden Ergebnisse erzielt werden. Ein offenporiger Asphalt erfordert besonders günstig d.h. kubisch geformtes Korn. Für die im Straßenbau eingesetzten Edelsplitte gelten

darüber hinaus Anforderungen an die Kornform nur bis zu einer Korngröße aufwärts von 11 mm, so daß durch die Bearbeiter Grenzwerte auch für die Edelsplitte 2/5 und 5/8 mm formuliert werden mußten. Als Zielhohlraumgehalt wurde in den Rezepturen 20 25 Vol.-% angestrebt und auch erreicht. Diese Mischungen bieten ein System zusammenhängender Hohlräume, die eine nahezu vollständige Verfüllung gewährleisten. Art und Eigenschaften des eingesetzten Bitumens sind von nachgeordneter Bedeutung, da die Mineralstoffe die Verformungsbeständigkeit sicherstellen und die Porenräume später verfüllt werden. Entscheidend ist jedoch die Bemessung des Bindemittelgehaltes, da ein Ablaufen des Bitumens beim Einbau die Zugänglichkeit der Betonoberfläche für das Verfüllmaterial behindern würde. 2.3 Verfüllmaterialien In der Auftragsbeschreibung durch den Auftraggeber waren als Porenfüllmaterialien Stoffe bevorzugt, für die bereits Zulassungen im Rahmen der technischen Regelwerke existieren (z.b. TL-BEL-EP) oder mit denen zumindest bereits positive Praxiserfahrungen gesammelt werden konnten. Die Wahl fiel für die Basisuntersuchungen auf folgende Stoffe: I. Epoxidharz nach TL-BEL-EP II. Feinstzement Injektionssuspension in Anlehnung an die ZTV Riss III. Flexibilisiertes Epoxidharz (Statiflex) IV. Modifiziertes Bitumen (B 300 modifiziert mit 3 % Sasobit) V. Bitumen (Straßenbaubitumen 50/70) 3. Laboruntersuchungen 3.1 Probekörperherstellung Als Betonunterlage für die VOPA-Probekörper wurden unter Baustellenbedingungen mit einem Beton B 25 Probeflächen hergestellt. Der Beton wurde analog zum Bauwerk mittels Feinfräsen bearbeitet. Die Kennwerte der Betonoberfläche wurden mittels Abreißprüfung ermittelt. Die Werte liegen nach einem Betonalter > 28 d zwischen 0,87 und 1,48 N/mm² (i.m. 1,10 N mm²), was der Praxis an bestehenden Bauwerken nahe kommt. Der offenporige Asphalt wurde in 2 Varianten nach den vorgeschlagenen Rezepturen aus der Eignungsprüfung im Labormischer hergestellt und bei 140 C im Walzsegmentverdichter auf die Betonprobekörper eingebaut. Als Schichtdicke für den Asphalt wurden festgelegt:

Offenporiger Asphalt (OPA) 0/5 Offenporiger Asphalt (OPA) 0/8 2 cm 3 cm Die Probekörper sollten unter praxisnahen Bedingungen mit den abdichtenden Materialien verfüllt werden. Daher wurden drei Situationen als baustellentypisch angenommen, die sich vornehmlich durch den Feuchtegrad der Betonunterlage unterscheiden. Die Tabelle 1 gibt einen Überblick über die Situationen, wobei die Einbausituation A die Idealbedingung darstellt, mit dem Wissen, daß bei der Ausführung von Unterhaltungsarbeiten dieser Zustand nur selten gegeben sein wird, es sei denn, er wird durch zusätzliche Maßnahmen hergestellt. Einbausituation Bezeichnung A Unterlage trocken Zustand der Probekörper Platten lufttrocken im Labor gelagert bei Raumtemperatur B Unterlage feucht Wasserlagerung 1h, danach abtropfen lassen C Schauer, Poren teilweise wassergefüllt Wasserstand 1 cm in den Poren Tabelle 1: Randbedingungen für das Verfüllen der Probekörper Weiterhin war davon auszugehen, daß bei der angestrebten kurzen Bauzeit die Verfüllung in einen noch warmen Asphalt vorgenommen werden muß. Daher wurde die Verfüllung der Probekörper bei einer Asphalttemperatur von 60 C begonnen. Diese relativ hohe Temperatur begünstigt zudem die Reaktionsgeschwindigkeit der chemisch reagierenden Verfüllmaterialien. Bild 1: Probekörperverfüllung eines OPA 0/5 im Labor

Nach den Ergebnissen der theoretischen Vorbetrachtungen wurden Prüfungen festgelegt, die für die Bewertung der drei wesentlichsten Eigenschaften - Verbund des VOPA mit der Betonunterlage, Wasserundurchlässigkeit und Verformungswiderstand / Flexibilität - notwendig sind. 3.2 Prüfung auf Wasserundurchlässigkeit An der vertikalen Schnittflächen konnten bereits nach Augenschein wesentliche Aussagen zur Verfüllung und zum Schichtenverbund getroffen werden. Es zeigte sich, dass die Reaktionsharze einen deutlich höheren Ausfüllungsgrad erreichen würden als die übrigen Verfüllmaterialien. Das Bild 2 zeigt eine solche Schnittfläche, die bereits optisch auf einen hohen Ausfüllungsgrad der Hohlräume und einen guten Verbund mit der Betonunterlage schließen läßt. Bild 2: Schnitt durch einen mit flexibilisiertem EP verfüllten offenporigen Asphalt 0/5 (Asphaltdicke 2 cm) Die Prüfung der Wasserundurchlässigkeit erfolgte in einem Prüfstand für Betonprobekörper Die Prüfkörper mit dem Verfüllmaterial EP und mit dem Verfüllmaterial flexibilisiertes EP hielten einen aufgebrachten Wasserdruck von 1 bar über einen Zeitraum von mindestens 15 Minuten, ohne das ein Druckabfall zu verzeichnen war. Die übrigen Verfüllmaterialien erfüllten diese Anforderung nicht. Als weiteres Kriterium für die Wasserundurchlässigkeit der Dichtungsschicht wird der Volumengehalt der von außen zugänglichen Hohlräume herangezogen. Die nach den Versuchsbedingungen der DIN 1996 aufgenommene Wassermenge WV ist eine Kenngröße für die wasserzugänglichen Hohlräume im Probekörper (Tabelle 2).

Aus den Erfahrungen an Dichtungsasphalten im Asphaltwasserbau und den Anforderungen an Asphaltdichtungsschichten im Deponiebau kann ein Asphalt mit einem Hohlraumgehalt < 3 Vol.-% als wasserdicht angesehen werden. Einbausituation Wasseraufnahme im Vakuum [Vol.-%] Epoxidharz Feinstzement Injektionssuspension Flex. EP Statiflex Mod. Bitumen Bitumen Situation A trocken 2,4 12,8 2,4-1) 3,9 Situation B Feuchte Unterlage 2,6 11,9 2,4-1) 4,4 1) nicht prüfbar, da Verfüllung nicht zustande kam Tabelle 2: Wasseraufnahme des verfüllten offenporigen Asphalts unter Vakuum 3.3 Verbundprüfung Die Prüfung des Verbundes zwischen VOPA und Beton erfolgte über die Abreißfestigkeit in Anlehnung an die ZTV-SIB. Die nachfolgende Tabelle 3 gibt eine Zusammenfassung der Prüfergebnisse als Mittelwerte für die jeweilige Prüfserie. Gerüst/Einbausituation Abreißfestigkeiten [N/mm²] Epoxidharz Feinstzement Injektionssuspension Flex. EP Statiflex Mod. Bitumen Bitumen Situation A trocken Situation B Feuchte Unterlage Situation C Schauer - Poren teilw. wassergefüllt 0/5 1,56 0,44 1,01-1) 0,69 0/8 1,48 0,71 0,97-1) 0,74 0/5 1,50 0,50 0,89-1) 0,35 0/8 1,03 0,56 0,90-1) 0,27 0/5 0,73 0,53 0,66-1) - 1) 0/8 0,50 0,45 0,13-1) - 1) 1) nicht prüfbar, da Verfüllung nicht zustande kam Tabelle 3: Abreißfestigkeiten des VOPA Zur Bewertung, inwieweit das Penetrationsvermögen des Porenfüllmaterials den Verbund bzw. die Qualität der Tränkung/Grundierung der Betonunterlage

beeinflußt, wurden als Nullprobe die Abreißfestigkeiten der mit den Porenfüllmaterialien getränkten/beschichteten Betonprobekörper ermittelt (ohne OPA). Die Ergebnisse in Tabelle 4 zeigen, daß durch die niedrigere Viskosität des Epoxidharzes nach TL-BEL-EP praktisch kein Abfall der Abreißfestigkeiten im Verbundkörper gegenüber dem grundierten Betonkörper zu verzeichnen ist. Demgegenüber führt die etwas höhere Viskosität des flexibilisierten Epoxidharzes zu einem deutlichen Abfall der Abreißfestigkeiten im Verbundkörper. Alle Brüche erfolgten zu 100 % als Kohäsionsbrüche im Beton. Einbausituation Abreißfestigkeiten [N/mm²] Epoxidharz Feinstzement Injektionssuspension Flex. EP Statiflex Mod. Bitumen Bitumen Situation A trocken 1,81 0,86 2,48-1) - 1) Situation B Feuchte Unterlage 1,68 0,84 1,86-1) - 1) 1) nicht prüfbar Tabelle 4: Abreißfestigkeiten der mit den Verfüllmassen getränkten/beschichteten Betonunterlage 3.3 Biegezugfestigkeit An gesondert hergestellten Probekörpern wurden Biegezugversuche bei Temperaturen von 22 C und 0 C in Anlehnung an das Vorläufige Merkblatt für die Bestimmung der Biegezugfestigkeit bituminöser Massen geprüft. Nach den in der Tabelle 5 zusammengestellten Ergebnissen zeigte sich neben den Unterschieden in den Beträgen der Biegezugfestigkeit und der Durchbiegung bis zum Bruch auch ein grundsätzlich unterschiedliches Bruchverhalten. Während die Probekörper mit Epoxidharz und hydraulischem Verfüllmaterial einen Sprödbruch aufwiesen, zeigte der Probekörper mit flexibilisiertem Epoxidharz einen elastischen Bruch, ähnlich dem im Vergleich dazu geprüften Gußasphaltprisma. Im Gegensatz zum Gußasphalt bildete sich im Probekörper mit Statiflex-Ausfüllung jedoch nur ein Haarriß aus, der Körper federt nach Entlastung elastisch zurück. Die Durchbiegungen bis zum Bruch sind von den drei untersuchten Verfüllmaterialien beim VOPA mit flexibilisiertem EP bei 22 C und 0 C deutlich am größten, was auf ein günstiges Verhalten zur Risseüberbrückung schließen läßt.

Parameter/Körnung Verfüllmaterial Epoxidharz Feinstzement Injektionssuspension Flex. EP Statiflex Gußasphalt 0/11 Sb * Biegezugfestigkeit 0 C [N/mm²] 0/5 13,2 4,5 11,4 13,5 Durchbiegung 0 C [mm] 0/5 0,86 0,23 1,48 1,0 Bruchverhalten spröde spröde elastisch elastisch Biegezugfestigkeit 22 C [N/mm²] 0/5 6,9 3,4 5,2 7,1 Durchbiegung 22 C [mm] 0/5 1,01 0,32 2,88 3,4 * zum Vergleich Tabelle 5: Ergebnisse der Biegezugversuche am VOPA 0/5 3.4 Zusammenfassende Bewertung der Laborergebnisse Die durchgeführten Laboruntersuchungen lassen folgende Schlüsse zu: Das Skelett mit einem Größtkorn von 5 mm erbringt deutlich bessere Ergebnisse als der OPA 0/8. Die Verfüllmassen auf Basis von Epoxidharz sind für den vorgesehenen Verwendungszweck am günstigsten geeignet. Hinsichtlich der Forderung zur Risseüberbrückung erscheint das flexibilisierte Epoxidharz als Verfüllmaterial geeigneter das Epoxidharz nach TL-BEL-EP. Die Hohlräume des Asphaltskeletts werden sowohl durch die Verfüllmasse Epoxidharz wie auch durch das flexibilisierte Epoxidharz nahezu vollständig ausgefüllt. Die Probekörper sind wasserundurchlässig im Sinne der Beurteilungsgrundlage. Die Abreißfestigkeiten des verfüllten offenporigen Asphalts liegen im trockenen und feuchten Zustand der Betonunterlage mehrheitlich über den Abreißfestigkeiten des Betons, d.h. der Abriß erfolgte im Beton. Die Abreißfestigkeiten sinken mit zunehmender Feuchtigkeit der Betonunterlage. Stehendes Wasser in den Poren beeinträchtigt den Verbund nachhaltig.

4. Feldversuch Umgesetzt wurden die Ergebnisse der Laboruntersuchungen im Zuge erforderlicher Erneuerungsarbeiten am Brückenbelag von zwei Bauwerken der Berliner Stadtautobahn. Die Senatsverwaltung für Stadtentwicklung hatte die Arbeiten als Aufbruch-, Instandsetzungs-, Abdichtungs- und Belagsarbeiten auf der Verbindungsfahrbahn BAB A 111 zur BAB A 100 Fahrtrichtung Süd am AD-Charlottenburg ausgeschrieben. Als Brückenbelag war nach der Leistungsbeschreibung eine Flüssigkunst-stoffabdichtung gemäß ZTV BEL-B 3 vorgesehen, als Schutzasphalt ein Gußasphalt 0/11 Sb und als Deckschicht ein Splittmastixasphalt 0/8 S. Auf dem Streckenabschnitt herrschen besondere Beanspruchungen durch stop and go Verkehr er liegt im Rückstaubereich des Autobahndreiecks, so daß an mehreren Stunden pro Tag Stausituationen und Schrittverkehr vorherrschen. Er ist außerdem durch eine Steigung gekennzeichnet. Die Gesamtmaßnahme umfaßte eine Fläche von etwa 2.500 m². Für die Zeit der Baumaßnahme war die gesamte Richtungsfahrbahn für den Verkehr gesperrt. Der Bauherr entschied, die Ausführung entsprechend eines Nebenangebotes des günstigsten Bieters durchzuführen und die Abdichtungsarbeiten, auch zur Beschleunigung der Baumaßnahme, mit einem reaktionsharzverfüllten offenporigen Asphalt vorzunehmen. Der vom Auftragnehmer eingereichte Bauzeitenplan beinhaltet gegenüber dem Bauzeitenplan des Hauptangebotes eine um 19 Tage verkürzte Bauzeit. Um den zeitlichen Ablauf einer Baumaßnahme möglichst schon in Hinblick auf einen optimierten Zeitbedarf abzustimmen, wurden die Arbeiten in drei Blöcke gefaßt: 1. Aufbrechen des alten Fahrbahnbelages, Arbeiten zur Vorbereitung der Betonunterlage 2. Einbau und Verfüllen des offenporigen Asphalts und Einbau der Zwischen- und Deckschicht 3. Restarbeiten und Räumen der Baustelle Dem Block 2 wurde dabei bewußt nur ein Zeitfenster von 24 Stunden eingeräumt, um die Realisierbarkeit der geplanten kurzen Sperrzeiten für die Bauweise unter Beweis zu stellen. Für die Restarbeiten z.b. die Erneuerung der Entwässerungseinrichtungen, notwendige Arbeiten an der Straßenbeleuchtung, Markierungsarbeiten und Fertigstellung der Absturzsicherungen standen dann noch etwa 10 Tage zur Verfügung. Während der 3. Phase sollten auch die im Vorfeld abgestimmten erweiterten Kontrollprüfungen an der Dichtungsschicht durchgeführt werden.

4.1 Baustoffe Für das Asphaltskelett der Dichtungsschicht wurde vom AN ein offenporiger Asphalt 0/5 angeboten, der mit kornformverbesserten Grauwacke-Edelsplitten herzustellen war. Als Bindemittel diente ein übliches Straßenbaubitumen der Sorte 50/70 (B 65). Die Rezeptur lehnt sich eng an die Vorversuche an. Bild 4: Einbau und Verfüllen des offenporigen Asphalts 0/5. Zur Verfüllung der offenporigen Asphalts kam ein in den Voruntersuchungen geprüftes Reaktionsharz zur Anwendung. Bei dem unter der Handelsbezeichnung Statiflex geführten Stoff handelt es sich um ein lösemittelfreies, ungefülltes 2- Komponenten EP-PU-System, für das bereits positive Erfahrungen beim Bau von hoch verformungsbeständigen Fahrbahnbelägen für Bushaltestellen auf schwingungsempfindlichen Bauwerken vorlagen. Zum Dickenausgleich zwischen Dichtungsschicht und Deckschicht wurde eine weitere Asphaltschicht erforderlich, da eine gesonderte Schutzschicht bei der VOPA-Dichtungsschicht entfällt. Diese Zwischenschicht mußte in der erforderlichen Dicke in einer Lage einbaubar sein und gleichfalls die Anforderungen an die Verformungsbeständigkeit wie an die Dichtigkeit erfüllen. Hier wurde aus den Erfahrungen vergleichbarer Baumaßnahmen auf einen Splittmastixasphalt 0/16 S zurückgegriffen. Splittmastixasphaltmischgut mit einem Größtkorn von 16 mm ist in der ZTV Asphalt zwar nicht geregelt, in der Position eines Asphaltbinders kann das Mischgut, dessen Konzeption sich an den Splittmastixasphalt 0/11 S anlehnt, jedoch alle geforderten Eigenschaften erfüllen.

Als Deckschicht sollte ein Splittmastixasphalt 0/8 S eingesetzt werden. Die Körnung 0/8 hat gegenüber Splittmastixasphalt 0/11 S Vorteile hinsichtlich Griffigkeit und Geräuschemissionen. Die Eignungsprüfungen für beide Mischgutarten wurden in unserem Labor erstellt. Neben der Verwendung von Aufhellungsgestein in der Deckschicht wurde bei beiden Mischgutarten die Bindemittelkomponente, ein Straßenbaubitumen 50/70 (früher B 65), modifiziert um die Zugabe eines Additivs zur Verbesserung der Verformungs-beständigkeit. Zur dauerhaften Gewährleistung einer ausreichenden Griffigkeit wird eine polierresistente Grauwacke als Edelsplitt und Edelbrechsand eingesetzt. 4.2 Ausführung Entsprechend des Bauzeitenplanes wurde am 31.07.2000 morgens begonnen, den offenporigen Asphalt auf die durch Feinfräsen und Kugelstrahlen abtragend vorbereitete Betonunterlage einzubauen. Unmittelbar hinter dem Fertiger begann das Verfüllen im noch warmen Zustand mit Statiflex-EP. Ab Mittag erfolgte wie vorgesehen der Einbau der Zwischenschicht, auf die, heiß auf warm, unmittelbar die Deckschicht aufgebracht wurde. Der Einbau von offenporigem Asphalt und Asphaltzwischenschicht erfolgte in halbseitiger Bauweise. Die Deckschicht wurde in voller Breite hergestellt. Die Arbeiten am kleineren der beiden Bauwerke wurden noch am gleichen Tag abgeschlossen. Der Fahrbahnbelag des zweiten Bauwerks wurde am nächsten Tag fertiggestellt. Bild 5: Einbau der Deckschicht in voller Fahrbahnbreite auf die noch warme Zwischenschicht

Der realisierte Fahrbahnaufbau stellt sich demnach wie folgt dar (v.o.n.u.): 3,5 cm aufgehellter Splittmastixasphalt 0/8 S, eingebaut auf die noch warme Zwischenschicht ca. 6 cm Splittmastixasphalt 0/16 S (auch als Profilausgleich), eingebaut als Zwischenschicht auf den noch nicht ausreagierten VOPA > 1,5 cm i.m 2,0 cm offenporiger Asphalt 0/5 mit Sonderkörnung dessen Hohlräume im noch warmen Zustand mit Statiflex-EP ausgefüllt werden und der danach mit einem Edelsplitt 2/5 abgestreut wird ADS AZS D Der Randstreifen wurde in Gußasphalt hergestellt, wobei der Einbau nach der Herstellung der Fahrbahn, in 2 Schichten im Handeinbau erfolgte. 5. Prüfungen am Bauwerk Nach den ZTV-BEL-B werden für den Einbau von Fahrbahnbelägen auf Betonbrücken Prüfungen an den Baustoffen und der fertigen Leistung gefordert, um die vertragsgemäße Herstellung des Gewerkes zu dokumentieren. Für den eingesetzten verfüllten offenporigen Asphalt als Dichtungsschicht wurde durch den Gutachter im Vorfeld ein Qualitätssicherungsplan erarbeitet. Die Untersuchungen orientieren sich an den Forderungen der bestehenden Regelwerke, wobei der Prüfumfang und die Durchführung teilweise den Gegebenheiten angepaßt werden mußte. 5.1 Vorbereitete Betonunterlage Die Vorbereitung der Betonunterlage umfaßte ein Feinfräsen und anschließendes Kugelstrahlen. Zur Ermittlung der Güte der Betonoberfläche bzw. des teilweise noch vorhandenen Betonersatzes wurde vor dem Einbau der neuen Dichtungsschicht die Abreißfestigkeit geprüft. Bauwerk Nr. Abreißfestigkeit βhz [N/mm²] Mittelwert Größter Einzelwert kleinster Einzelwert 07088a 1,20 1,74 0,34 07090 1,80 2,22 1,23

Tabelle 6: Abreißfestigkeiten der vorbereiteten Betonunterlage auf den Bauwerken Die nach den Vorgaben der ZTV-SIB ermittelten Prüfergebnisse (Tabelle 6) zeigen, daß die Qualität der Betonoberflächen auf den Bauwerken unterschiedlich zu bewerten ist. Die Größenordnung der Abreißfestigkeiten darf als typisch für Sanierungbauwerke bezeichnet werden. 5.2 Offenporiger Asphalt Während der Herstellung des OPA-Mischgutes wurden Kontroll- und Eigenüberwachungsprüfungen durchgeführt. Zusammenfassend läßt sich feststellen, daß die vertragsrelevanten Kennwerte erfüllt sind. Insbesondere der für die Qualität des Mischgutes besonders wichtige Hohlraumgehalt schwankt nur in einem sehr engen Bereich um die Vorgabe der Eignungsprüfung. Prüfung Hohlraumgehalt am Marshall-Probekörper [Vol.-%] Eignungsprüfung 22,1 Eigenüberwachungsprüfung 23,6 Kontrollprüfung i.m. 22,5 Tabelle 7: Hohlraumgehalte am Marshall-Probekörper 5.2 Porenfüllmasse Ein auf der Baustelle entnommenes Gebinde des Reaktionsharzes und des Härters wurden dem Polymer Institut Dr. R. Stenner GmbH zur Identitätsprüfung übergeben. 5.3 Verfüllter offenporiger Asphalt Als entscheidendes Qualitätskriterium für die Funktionsfähigkeit der Bauwerksabdichtung wird ihr Verbund mit der Betonunterlage, den Einbauten und Bauteilen gesehen. Dieser wird maßgeblich mit bestimmt über ein ausreichendes Angebot an Reaktionsharz auf der Betonoberfläche zur nachträglichen Grundierung derselben. Zu einer ersten orientierenden Aussage bezüglich der Hohlraumausfüllung wurden am VOPA etwa 5 Stunden nach der Verfüllung Bohrkerne entnommen. Der noch leicht klebrige VOPA mußte von der Unterlage abgeschert werden. Die Sichtprüfung ergab für beide Proben eine gute Harzausfüllung und Harzeindringung bis auf den Beton.

Um bereits in einem relativ frühen Stadium und vor dem Einbau der folgenden Asphaltschichten eine Aussage über den Verbund zwischen VOPA und Betonunterlage zu treffen, wurde ca. 14 Stunden nach dem Verfüllen eine Abreißprüfung auf dem Bauwerk vorgenommen, auf dem der VOPA über Nacht offen gelegen hatte. Es kam jedoch bereits bei sehr geringen Zugkräften zu Kohäsionsbrüchen im VOPA, direkt unterhalb der Klebefuge, so daß einvernehmlich festgelegt wurde, die Kontrollprüfungen an der Dichtungsschicht erst mindestens 7 Tage nach dem Einbau vorzunehmen, um ein Aushärten des Harzes unter dem Asphalt zu ermöglichen. Die Ergebnisse der Prüfungen am 8 Tage alten Prüfgut sind in Tabelle 8 zusammen-gestellt. Probenpunkt Nr. Abreißfestigkeiten βhz [N/mm²] Bruchart Zeit bis Überbauung Mittelwert Größter Einzelwert Kleinster Einzelwert Kohäsionsbruch Adhäsionsbruch 1 24 Stunden - 1) - 1) - 1) - - 2 24 Stunden - 2) - 2) - 2) - - 3 4 Stunden 0,49 0,51 0,45 VOPA - 4 24 Stunden 0,97 1,02 0,91 VOPA Klebefuge 5 24 Stunden 1,01 1,16 0,89 VOPA Klebefuge 6 6 Stunden 0,56 0,59 0,51 VOPA - 1) nicht prüfbar, da VOPA ohne Verbund zur Betonunterlage 2) nicht prüfbar, da VOPA beim Entnehmen der Gußasphaltschichten zerstört (Kohäsionsbruch) Tabelle 8: Abreißfestigkeiten des VOPA im Feldversuch 5. Zusammenfassung und Ausblick Im Zuge einer Probefläche konnten die Erkenntnisse aus den Laborversuchen zur Entwicklung einer neuen Dichtungsschicht für Erhaltungsmaßnahmen an Brücken, Tunnel- und Trogbauwerken in die Praxis umgesetzt werden. Wie in der Planung vorgesehen, konnte dabei auf einem der beiden Bauwerke der gesamte Fahrbahnbelag, von der Dichtungsschicht bis zur Deckschicht, in einem Zeitraum von nur 14 Stunden hergestellt werden. Insgesamt wurde die Probefläche durch den Auftragnehmer vertragsgerecht ausgeführt. Für den Verkehrsteilnehmer wurde gegenüber der Standardbauweise nach ZTV-BEL-B 3 eine um mehrere Wochen verkürzte Bauzeit realisiert. Trotz des erfolgversprechenden Verlaufes der Bauarbeiten an den Probeflächen haben sich durch die Praxiserfahrungen noch eine Reihe offener Fragen ergeben.

Unklar blieb, warum der Reaktionsverlauf des Verfüllmaterials Statiflex-EP unter dichter Asphaltüberbauung gegenüber einer belüfteten Fläche gebremst und damit undefiniert verläuft. Auch nach einer Liegezeit von 7 Tagen war das Reaktionsharz noch nicht völlig erhärtet, so daß die Abreißversuche, im Gegensatz zu den Erfahrungen aus dem Labor, immer zu Kohäsionsbrüchen im VOPA führten und damit die Werte deutlich niedriger waren als bei einem völlig ausgehärteten Material. Qualitätsmängel ergeben sich daraus jedoch wahrscheinlich nicht, da das Splittgerüst im VOPA in der Lage ist, die Verkehrsbeanspruchungen in diesem Bereich ohne Verformungen abzutragen und die Porenfüllmasse lediglich für den Verbund und die Dichtigkeit der Schicht notwendig ist. Weiterer Überlegungen bedarf auch das Verfahren und die Notwendigkeit des Abstreuens der VOPA-Oberfläche. Für den Verbund mit dem Asphalt der Zwischenschicht ist dieses Abstreuen überflüssig, eher sogar nachteilig, wenn loses Abstreumaterial auf der Fläche verbleibt. Sofern das Abstreuen durch einbautechnische Gründe erforderlich bleibt, so müssen die Art der Abstreuung und notwendige Menge an Abstreumaterial exakt definiert werden. Abdichtungen nach den ZTV-BEL-B repräsentieren einen hohen Qualitätsstandard. Daher muß sich ein in der Entwicklung bzw. Erprobung befindliches neues Abdichtungssystem an diesen Standards messen lassen und in seiner Leistungsfähigkeit den Bauarten nach den ZTV-BEL-B weitgehend entsprechen. Dieser Nachweis erfordert noch weiterführende Untersuchungen und die Umsetzung der Erfahrungen aus den Probeflächen. Die Strecke selbst sollte weiter beobachtet und in regelmäßigen Abständen beprobt werden. Spätestens nach dem nächsten Winter sollte durch Bohrkernentnahmen der Zustand der Dichtungsschicht erneut beurteilt werden und durch Abreißprüfungen eine Aussage über den weiteren Reaktionsverlauf der Harzkomponente gefunden werden. Zudem sollten auf der Fahrbahn in regelmäßigen Abständen Quereben-heitsmessungen durchgeführt werden, um das Verformungsverhalten der mit PARAWAX 8000 modifizierten Deck- und Zwischenschicht unter den hohen Verkehrsbeanspruchungen bewerten zu können.