FGSV-Nr. FGSV B 32
Ort Ulm
Datum 24.09.2015
Titel Hitzeschäden an Betonfahrbahnen – Derzeitiger Untersuchungsstand
Autoren Univ.-Prof. Dr.-Ing. Stephan Freudenstein
Kategorien Betonstraßen
Einleitung

Die Anzahl der Schäden infolge hoher Temperatureinwirkungen ­ ,,Hitzeschäden" ­ an Betonfahrbahnen überstieg in den vergangenen Jahren in einigen Bundesländern deutlich die bisher bekannten Häufigkeiten. Das Ziel von unmittelbar eingeleiteten wissenschaftlichen Untersuchungen bestand zunächst darin, die Umstände, die zu diesem vermehrten Auftreten der Hitzeschäden geführt haben, herauszustellen und ein Konzept zur Reduzierung derartiger Schadensfälle für die Zukunft zu erarbeiten. Bei einer Vielzahl von Hitzeschäden wurden im unmittelbaren Umfeld des Schadensbereiches Einzelfahrbahnplatten mit Asphalt ersetzt. An diesen Fehlstellen im Fahrbahndeckensystem müssen die Längsdruckspannungen bei hohen Temperaturen über einen weitaus geringeren Querschnitt übertragen werden. Hierdurch entstehen in den verbleibenden Fahrbahnplatten ­ auf Grund des im Vergleich zum Beton sehr geringen Elastizitätsmoduls des erwärmten Asphaltes ­ weitaus höhere Spannungen, als in ,,ungestörten" Bereichen ohne Asphaltersatz. Entgegen der durch die Medien verbreiten These der ,,sich überall aufstellenden Betonplatten" konnte dieses Schadensbild nur bei 8 % der untersuchten Hitzeschäden festgestellt werden. Deutlich häufiger traten Abplatzungen des oberflächennahen Betons auf (63 % der Schadensfälle). Es zeigte sich im Rahmen der wissenschaftlichen Betrachtungen, dass nahezu alle Abplatzungen bei Betonfahrbahndeckensystemen auftraten, die nach den RStO 75 zwischen 1975 und 1986 mit einer Dicke von 20 bis 22 cm hergestellt wurden. Numerische Simulationen verdeutlichten, das an der Unterseite der Fugenkerbe hohe Spannungskonzentrationen auftreten, welche ursächlich für die Abplatzungen sind. Da eine grundhafte Erneuerung aller Betonautobahnen mit einer Fahrbahndeckendicke von 20 bis 22 cm aus bauablauftechnischen und wirtschaftlichen Gründen nicht in absehbarer Zeit realisierbar ist, wurden ad-hoc-Maßnahmen generiert, die eine Reduzierung der Auftretenswahrscheinlichkeit von Hitzeschäden ermöglichen. Durch die Schaffung von Entspannungsbereichen in Asphaltbauweise über die komplette Betonfahrbahnbreite konnte im heißen Sommer 2015 die Anzahl der Schadensfälle bereits signifikant reduziert werden. Ferner wurden umfangreiche Forschungen initiiert, die eine horizontale Schichttrennung zerstörungsfrei detektieren können oder eine Entspannung der Betonfahrbahn in Betonfertigteilbauweise ermöglichen. Ebenso soll untersucht werden, ob auf den Bundesautobahnen eine erhöhte Auftretenswahrscheinlichkeit von Hitzeschäden über Sensoren in den Betonfahrbahnen frühzeitig detektiert oder prognostiziert werden kann.

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