Durchgehend Bewehrte Fahrbahn (DBF)

[Bauforum24 1.304]

Ein Pilotprojekt für zukunftsweisende Bautechniken und Bauweisen mit Beton ? das ist die neue Werkstraße der HeidelbergCement AG zwischen den Werken Elsa und Milke. Der Baustoffkonzern hat die über einen Kilometer lange, unternehmenseigene Strecke, auf der 450 mal am Tag Lastwagen verkehren, als ?Durchgehend Bewehrte Fahrbahn" konzipiert und ausgeführt.

Die über einen Kilometer lange Hauptstrecke wurde komplett in der
fugenlosen Bauweise als ?Durchgehend Bewehrte Fahrbahn" (DBF)
ausgeführt. Der Beton für die DBF wurde auf einer 10 cm dicken
Asphalttragschicht auf einer Länge von 1030 m mit einem modernen
Gleitschalungsfertiger eingebaut.

Mit dem Straßenneubau verwirklicht HeidelbergCement drei Ziele auf einmal: Erstens optimiert das Unternehmen seine Rohmaterial-Transporte aus dem Steinbruch zum Zementwerk Milke. Zweitens wird der öffentliche Verkehr und die Umwelt von Lärm und Luftschadstoffen erheblich entlastet, indem die Schwertransporte auf einer werkseigenen Strecke fahren. Und drittens nutzt HeidelbergCement die Chance, innovative Betonbauweisen zu testen, was dem Projekt überregionale Bedeutung verschafft. Werksleiter Dr. Steffen Gajewski ist daher optimistisch: ?Ich bin sicher, dass unsere innovative Straße für viele Fachleute ein interessantes Forschungsobjekt wird."

In der Tat will HeidelbergCement mit der ?Erschließungsstraße Geseke" das umgesetzt haben, was angesichts der zunehmenden Verkehrsbelastung vor allem durch den Schwerverkehr sowie der steigenden Zahl von Private-Public-Partnership-Projekten immer mehr in den Fokus rückt: eine verkehrssichere, langlebige und unterhaltungsarme Straßenkonstruktion herzustellen , die sich wirtschaftlich rechnen und die Umwelt wenig belasten soll.

Für die Planung und Bauüberwachung hat HC 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, KrampeHarex, Grace) sowie Zusatzmittelherstellern (Sika, Grace). Wissenschaftlich begleitet wird das Pilotprojekt vom Lehrstuhl für Baustofftechnik der Ruhr-Universität Bochum.

?Durchgehend Bewehrte Fahrbahn" (DBF)
Die über einen Kilometer lange Hauptstrecke wurde komplett in der fugenlosen Bauweise als ?Durchgehend Bewehrte Fahrbahn" (DBF) ausgeführt. Eine solche Straßenkonstruktion dürfte 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 als DBF kann solche Setzungen wie auch Verformungen im Unterbau schadlos aufnehmen.

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 C35/45 - XF4, XM2) wurde auf einer 10 cm dicken Asphalttragschicht auf einer Länge von 1030 m mit einem modernen Gleitschalungsfertiger eingebaut. Der Einbau erfolgte in zwei Bauabschnitten. Die getrennt hergestellten Fahrstreifen wurden dann mit Klebeankern (20 mm, Länge 650 mm) im Abstand von 67 cm verankert, um ein Auseinanderwandern der Fahrstreifen im Bereich der Längspressfuge zu vermeiden.

Rund 450 Lastwagen fahren am Tag für Materialtransporte auf der über einen Kilometer langen,
unternehmenseigenen Strecke zwischen dem Steinbruch/Mahlwerk Elsa und dem Zementwerk
Milke.

Bewehrung
Der Bewehrungsgrad der Decke liegt bei 0,75 %, wobei als Längsbewehrung Stabstahl (BSt 500 S (, 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.

Grinding-Textur
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 aufwändigen und relativ kostenintensiven Waschbeton-Verfahren sehr lärmarm und griffig macht. Mit dem Novum will HeidelbergCement testen, ob sich eine bessere Lärmminderung (> 3 dB(A)) und Griffigkeit bei geringeren Herstellkosten gegenüber der Waschbetonbauweise erzielen lässt.

Schwindarmer Hochleistungsbeton mit Kunststofffasern / Stahlfaserbeton
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 Querkraftübertragung bei.

Wissenschaftliche Begleitung
Mit der wissenschaftlichen Begleitung des Projektes wurde die Ruhr-Universität Bochum (Lehrstuhl für Baustofftechnik, Univ.-Prof. Dr.-Ing. Breitenbücher) beauftragt. Das auf einen Zeitraum von 5 Jahren ausgelegte Messprogramm umfasst folgende Messungen:

1. Verformungs- und Temperaturmessungen in der DBF,, Stahlfaserbeton und Kunststofffaserbeton in sechs Messquerschnitten mit eingebauten Extensometer, Dehnungsmesssteifen und Thermoelementen.
2. Ultraschalllaufzeitmessungen 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 HeidelbergCement konzipiert und bei der Bauausführung begleitet.

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Herstellerlink: www.heidelbergcement.com

(Fotos: HeidelbergCement)