Dauerhafte Betonfahrbahndecken unter Berücksichtigung ökologischer und wirtschaftlicher Aspekte

S 124: Dauerhafte Betonfahrbahndecken unter Berücksichtigung aktueller ökologischer und wirtschaftlicher Aspekte
M. Müller, Chr. Schulte-Schrepping, M. Benra, H.-M. Ludwig, R. Breitenbücher
ISBN 978-3-95606-399-2, 2018

Für die Herstellung von Betonfahrbahndecken ist für Ober- und Unterbeton ein Zement der gleichen Art und Festigkeitsklasse zu verwenden. Durch eine flexiblere Handhabung von Bindemitteln im Ober- und Unterbeton können sich ökologische und wirtschaftliche Vorteile eröffnen. Ein sinnvoller Ansatz ist die Verwendung von Zementen mit hohem Klinkeranteil für den hochbelasteten, dünnen Oberbeton in Verbindung mit Zementen mit reduziertem Klinkeranteil für den Unterbeton. So kann die Ökobilanz der Betonstraße verbessert und die Gefahr einer schädigenden Alkali-Kieselsäure-Reaktion (AKR) im Unterbeton vermindert werden.
Vorteile können sich ebenfalls aus einem teilweisen Zementersatz durch Steinkohlenflugasche im Ober- sowie Unterbeton ergeben. Da die Anrechnung der Flugasche auf den Wasser/Zement-Wert des Fahrbahndeckenbetons nicht gestattet ist, wird Flugasche in der Regel nicht für den Bau von Verkehrsflächen aus Beton verwendet.
Im Rahmen des Forschungsvorhabens sollten die notwendigen betontechnologischen Kenntnisse gewonnen werden, um eine kritische Bewertung der genannten Einschränkungen in der Bindemittelanwendung im Betonstraßenbau vornehmen zu können. Im Ergebnis wurde eine Modifizierung der Einschränkungen angestrebt.
Es galt nachzuweisen, dass sich unter den spezifischen Randbedingungen von Fahrbahndecken aus Beton weder für Herstellung, Nutzung sowie Dauerhaftigkeit (insbesondere Frost-Taumittel-einwirkung) Nachteile oder Beeinträchtigungen ergeben. Insbesondere war dabei das Verbund- und Verformungsverhalten von Ober- und Unterbeton zu berücksichtigen.
Weiterhin wurde untersucht, inwiefern durch die Verwendung von hüttensandhaltigen Zementen bzw. von Flugasche im Unterbeton das Risiko einer AKR vermindert wird und dadurch die Anzahl an verwendbaren Gesteinskörnungen im Unterbeton vergrößert werden kann.
Aus labortechnischer Sicht sowie auf Basis theoretischer Betrachtungen wurden die angestrebten Vorteile der Verwendung unterschiedlicher Bindemittel in Ober- und Unterbeton bei vertretbaren technologischen Risiken erzielt. Insbesondere das AKR-Schadens-potential ausgewählter kritischer Gesteinskörnungen konnte durch Einsatz hüttensandhaltiger Zemente sowie auch durch Steinkohlenflugasche deutlich gesenkt werden.
Die Anrechnung von Steinkohlenflugasche auf w/z-Wert und Zementgehalt verursachte in Verbindung mit klinkerreichen Zementen (bis 15 % HÜS) keine nennenswerte Verminderung des Frost-Tausalz-Widerstandes. Auf Grundlage der gewonnenen Erkenntnisse kann die Beachtung der aufgezeigten Ansätze im Regelwerk empfohlen werden. Eine baupraktische Bestätigung dieser Ergebnisse, z.B. in Form einer Probestrecke ist zu empfehlen.