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Heidelberg-Cement AG testet -- Durchgehend Bewehrte Fahrbahn
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Ein Pilotprojekt für Bautechniken und Bauweisen mit Beton ist die neue Werkstraße der Heidelberg-Cement AG zwischen den Werken Elsa und Milke. Der Baustoffkonzern hat die über 1 km lange, unternehmenseigene Strecke, auf der 450-mal am Tag Lastwagen verkehren, als Durchgehend Bewehrte Fahrbahn (DBF) konzipiert und ausgeführt.
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Mit dem Straßenneubau verwirklicht das Unternehmen drei Ziele auf einmal: Erstens optimiert es seine Rohmaterialtransporte aus dem Steinbruch zum Zementwerk Milke. Zweitens werden der öffentliche Verkehr und die Umwelt von Lärm und Luftschadstoffen entlastet, indem die Schwertransporte auf einer werkeigenen Strecke fahren. Und drittens nutzt der Baustoffkonzern die Chance, neue Betonbauweisen zu testen. Werkleiter Dr. Steffen Gajewski ist optimistisch: ,,Ich bin sicher, dass unsere innovative Straße für viele Fachleute ein interessantes Forschungsobjekt wird." Ziel war es, eine verkehrssichere, langlebige und unterhaltungsarme Straßenkonstruktion herzustellen, die sich wirtschaftlich rechnet und die Umwelt wenig belastet. Für die Planung und Bauüberwachung hat das Unternehmen das Ingenieurbüro Hoffmann und Stakemeier aus Büren beauftragt. Die Strabag AG war als Generalunternehmer für die gesamten Erdbau- und Straßenbauarbeiten verantwortlich. Die Verkehrsflächen aus Beton führte die becker bau GmbH aus. Das Projekt wurde aktiv unterstützt von der Deutschen Stahlindustrie (ISB), namhaften Faserherstellern (Bekaert, Krampe-Harex, Grace) sowie Zusatzmittelherstellern (Sika, Grace). Wissenschaftlich begleitet wird das Pilotprojekt vom Lehrstuhl für Baustofftechnik der Ruhr- Universität Bochum.
Die Straße wurde komplett in der fugenlosen Bauweise als DBF ausgeführt. Diese Straßenkonstruktion soll im konkreten Fall nachhaltiger und wirtschaftlicher sein als die Standardbauweise mit geschnittenen Querscheinfugen, da wegen des frisch geschütteten Damms mit Setzungen zu rechnen ist. Die fugenlose Konstruktion kann solche Setzungen wie auch Verformungen im Unterbau schadlos aufnehmen.
Hohe Belastung durch Materialtransporte
Sinnvoll war die DBF-Bauweise zudem wegen der hohen Belastung durch die Materialtransporte (Kalkstein, Klinker) zwischen dem Steinbruch/Mahlwerk Elsa und dem Zementwerk Milke. Ursprünglich war die Straße entsprechend der Bauklasse II gemäß RStO mit einer Deckendicke von 23 cm geplant. Doch auch bei der Bemessung der DBF wurde ein neuer Weg beschritten. Nach dem rechnerischen Bemessungsverfahren AWDSTAKO wurde eine Solldicke der Betondecke von 22 cm ermittelt und ausgeführt. Die Fahrbahnbreite einschließlich der Randstreifen beträgt 7,50 m.
Der Beton für die DBF (Festigkeitsklasse C35145 - XF4, XM2) wurde auf einer 10 cm dicken Asphalttragschicht auf einer Länge von 1.030 m mit einem modernen Gleitschalungsfertiger eingebaut. Der Einbau erfolgte in zwei Bauabschnitten. Die getrennt hergestellten Fahrstreifen wurden dann mit Klebeankern (d=20 mm, Länge 650 mm) im Abstand von 67 cm verankert, um ein Auseinanderwandern der Fahrstreifen im Bereich der Längspressfuge zu vermeiden.
Bewehrung
Der Bewehrungsgrad der Decke liegt bei 0,75%, wobei als Längsbewehrung Stabstahl (BSt 500 S (B), L = 16 m) mit 20 mm Durchmesser im Abstand von 17,5 cm auf einer Querbewehrung verlegt wurde. Die Betondeckung der Längsbewehrung beträgt 9 cm. Die Querbewehrung mit einem Durchmesser von 16 mm wurde bereits werkmäßig auf Gitterträgern (11/7/6) fixiert. Die Querbewehrung wurde im Abstand von 60 cm und im Winkel von 60° auf der Asphalttragschicht verlegt. Die Bewehrung wurde nach den Anforderungen der neuen DAfStb-Richtlinie ,,Qualität der Bewehrung" (Entwurf August 2008) eingebaut und geprüft.
Die Oberfläche der Hauptstrecke wurde mit einer längsgerichteten Grindingtextur mit zwei unterschiedlichen Rillenabständen versehen. Bei diesem neuen
Texturierungsverfahren werden alle Unebenheiten aus dem Fertigungsprozess bei der Deckenherstellung abgeschliffen, was Grinding-Texturen im Vergleich zum aufwendigen und relativ kostenintensiven Waschbeton-Verfahren sehr lärmarm und griffig macht. Mit dem Novum will Heidelberg-Cement testen, ob sich eine bessere Lärmminderung (> 3 dB(A)) und Griffigkeit bei geringeren Herstellkosten gegenüber der Waschbetonbauweise erzielen lässt.
Kunststoff- und Stahlfasern
Neben der Standard-Plattenbauweise mit Waschbetontextur und verschiedenen Stahlfaserbetonen mit EP-Beschichtung auf Kreuzungen sowie im Bereich der Anschlussstellen kam auch schwindarmer, fasermodifizierter Hochleistungsbeton mit Makro- Kunststofffasern zum Einsatz. Dieser Beton wird als Alternative zum Stahlfaserbeton getestet, da sich das Problem Reifenschäden, das beim Stahlfaserbeton auftreten kann, hier ausschließen lässt. Eingebaut wurde dieser Beton (C30/37 - XF4, XM2) mit 4,6 kg/m³ PPE-Kunststofffasern und 6 kg/m³ Schwindreduzierer (BV/SRA) 22 cm dick mit dem Kleinfertiger (Walzfertiger) auf einer 10 cm starken Asphalttragschicht. Die Oberfläche wurde mit einem Besenstrich quer texturiert.
Bei geometrisch ungünstigen Verkehrsflächen sowie bei größeren Plattenabmessungen bzw. Fugenabständen ist der Einsatz von Stahlfaserbeton grundsätzlich sinnvoll, da durch die Stahlfaserbewehrung noch zusätzliche Spannungen aus der ungleichförmigen Plattengeometrie aufgenommen werden können. Des Weiteren tragen die Stahlfasern, im Falle eines Risses, zu einer Rissbreitenbegrenzung und zu einer besseren Querkraftubertragung bei.
Wissenschaftliche Begleitung
Mit der wissenschaftlichen Begleitung des Projektes wurde die Ruhr-Universität Bochum, Lehrstuhl für Baustofftechnik, beauftragt. Das auf einen Zeitraum von fünf Jahren ausgelegte Programm umfasst folgende Messungen:
1 - Verformungs- und Temperaturmessungen in der DBF, Stahlfaserbeton und Kunststoff-Faserbeton in sechs Messquerschnitten mit eingebauten Extensometer, Dehnungsmessstreifen und Thermoelementen.
2 - Ultraschall-Laufzeitmessungen zu unterschiedlichen Zeitpunkten im Bereich der sechs Messquerschnitte zur Ermittlung von gegebenenfalls veränderten Materialkennwerten.
3 - Visuelle Rissaufnahmen im Bereich von vier Messquerschnitten in der DBF.
Darüber hinaus werden noch mit verschiedenen Messverfahren Textur-, Griffigkeits- und Lärmmessungen durchgeführt Anhand der beim Pilotprojekt ermittelten Materialkenngrößen aus der Erstprüfung und Kontrollprüfung wird auch noch das neu entwickelte rechnerische Bemessungsverfahren AWDSTAKO für die DBF validiert.
Sämtliche in dem Pilotprojekt realisierten Bauweisen und Betone für die unterschiedliche Belastung und Nutzung der Verkehrsflächen wurden von Projektmanager Siegfried Riffel von der Abteilung Entwicklung & Anwendung - Projekte Infrastruktur bei Heidelberg-Cement konzipiert und bei der Bauausführung begleitet.
Info: www.heidelbergcement.de |
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