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Report (Bericht) zugänglich unter
URL: http://bast.opus.hbz-nrw.de/volltexte/2011/239/


Dicke Betondecke auf Schichten ohne Bindemittel (SoB/STSuB)

Thick plain concrete pavements on unbound base courses

Leykauf, Günther ; Birmann, Dieter ; Weller, Olaf

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Freie Schlagwörter (Deutsch): Bauweise , Belastung , Betonstraße (Oberbau) , Deutschland , Durchbiegung , Durchlässigkeit , Forschungsbericht , Kies , Korngestuftes Mineralgemisch , Plattendruckversuch , Schotter , Tragschicht , Ungebundene Tragschicht , Verformung , Versuch
Freie Schlagwörter (Englisch): Coarse aggregate , Construction method , Continuously graded aggregate , Deflection , Deformation , Germany , Gravel , Load , Permeability , Plate bearing test , Research report , Rigid pavement , Road base , Test , Unbound base
Collection 1: BASt-Beiträge / ITRD Sachgebiete / 36 Mineralstoffe
Collection 2: BASt-Beiträge / ITRD Sachgebiete / 22 Entwurf von Verkehrsinfrastruktur
Institut: Sonstige
DDC-Sachgruppe: Ingenieurwissenschaften
Sonstige beteiligte Institution: Institut für Bauingenieurwesen <München, 6> / Lehrstuhl und Prüfamt für Bau von Landverkehrswegen
Dokumentart: Report (Bericht)
Schriftenreihe: Berichte der Bundesanstalt für Straßenwesen, Reihe S: Straßenbau
Bandnummer: 55
ISBN: 978-3-86509-835-1
Sprache: Deutsch
Erstellungsjahr: 2008
Publikationsdatum: 04.10.2011
Kurzfassung auf Deutsch: Betondecken auf Schottertragschichten sind bewährte Bauweisen. Bei der Anwendung von Schottertragschichten unter Betondecken (STSuB) werden besondere Anforderungen nach TL/ ZTV SoB-StB 04 gestellt. Ob mit Kiestragschichten mit optimiertem Anteil gebrochener Gesteinskörnung die geforderte Umlagerungs- und Erosionsbeständigkeit unter Betondecken erreicht werden kann, wurde an 5 Varianten einer Tragschicht ohne Bindemittel (ToB) untersucht (2 STSuB, 1 Kiestragschicht (KTS), 2 modifizierte Kiestragschichten). Die Anforderungen an die bodenmechanischen Kennwerte (Korngrößenverteilung, Proctordichte, CBR-Wert, Wasserdurchlässigkeit) wurden in der Regel eingehalten. Dauerschwellversuche mit Lastplatte auf ToB, die schweren Baustellenverkehr simulieren sollen, zeigen eine Zunahme der plastischen Verformung der ToB mit dem Logarithmus der Lastwechselzahl, womit eine vergleichende Bewertung ermöglicht wird. Beim Dauerschwingversuch im Großprüfstand mit Betonplatte mit Fuge auf ToB wurde die Belastung der Fugenränder und die Phasenverschiebung so eingestellt, dass die Überfahrt eines schweren Lkw über die Fuge mit stufenweiser Zunahme der Schwingweite in 4 Versuchsphasen simuliert wird. Die gezielte Wasserzugabe über die Fuge führte zu einer starken Zunahme der bleibenden Verformung. Die größere Einsenkung und bleibende Einsenkung am "zuletzt befahrenen" Fugenrand steht in Übereinstimmung mit den Beobachtungen der Stufenbildung in situ (in Fahrtrichtung abwärts), ebenso ein stärkeres Freilegen der groben Gesteinskörnung an der Oberseite infolge Pumpens. Eine Feinkornumlagerung an die Unterseite der ToB konnte aus der Korngrößenverteilung nicht abgelesen werden. Eine tendenzielle Veränderung der Wasserdurchlässigkeit vor und nach dem Dauerschwingversuch war nicht festzustellen. Bei der Versuchsreihe war der CBR-Wert kein geeignetes Kriterium für die Beurteilung der Tragfähigkeit einer ToB unter Betondecken. Von den untersuchten Kiestragschichten wies eine modifizierte Kiestragschicht die beste Eignung für die Anwendung unter einer Betondecke auf. Das korngestufte Baustoffgemisch bestand aus gebrochener Gesteinskörnung <8 mm (Korngruppe 0/2 mm gewaschen) und ungebrochener Gesteinskörnung >8 mm, Erweiterung des Sieblinienbereichs von STSuB bei 2 mm von 28 auf 31 %, Feinanteil < 0,063 mm im eingebauten Zustand <5 Masse %, Wasserdurchlässigkeit in der Laborprüfung mit Durchlässigkeitsbeiwert k ≥ 5,4 • 10-5 m/sec. Eine theoretische Untersuchung zeigte, dass eine Reduzierung des EV2-Wertes einer ToB von 180 auf 150 N/mm2 unter Verkehrslast nur eine geringe Spannungserhöhung in der Betondecke herbeiführt. Bei modifizierten KTS mit einem entsprechend optimierten Anteil an gebrochener Gesteinskörnung kann auch bei Auflagerung auf einer Frostschutzschicht die Anforderung an den Verformungsmodul auf der Oberfläche der ToB mit EV2 ≥ 150 N/mm2 beibehalten werden. Gegen den Einsatz entsprechender ToB unter Betondecken bestehen keine Bedenken.
Kurzfassung auf Englisch: Concrete pavements on unbound crushed (type 1 base) are established constructions. For this type 1 base beneath concrete pavements there are special requirements according to TL/ ZTV SoB-StB 04. If the required stability and erosion consistency beneath the concrete pavement can be attained with bases consisting of gravel and an optimized percentage of crushed aggregate was examined at five versions of unbound base courses (two crushed materials of type 1, one gravel base and two modified gravel bases). The requirements for the soil mechanical properties (grading, Proctor-density, CBR-value, water permeability) were met. Pulsatory fatigue tests with a load plate on the surface of the unbound base course, which should simulate heavy site traffic, show an increase of the permanent deformation in dependence on the logarithm of load cycles, which allows a comparative evaluation. In the big test stand with a concrete slab with a full scale test a jointed slab (without dowels) supported by the unbound base course was exposed to dynamic loading. The loading at the edge of the joint and the phase lag were adjusted to simulate the crossing of a heavy truck over the joint with progressive increase of the amplitude of oscillation in four test phases. The selective addition of water at the open joint caused a big increase of the permanent deformation. The larger deflection and the permanent deflection of the "leave" slab edge of the joint is in accordance with the observation of the step-faulting in situ (in direction of travel downwards), as well as an loss of fine aggregates on the top side because of pumping effects. A relocation of the fines at the bottom side of the unbound base courses couldn’t be read from the particle size distribution. A clear change of the water permeability after the dynamic fatigue test wasn’t noticeable. In the experimental series the CBR-Value was not a fitting criterion for the evaluation of the bearing capacity of the unbound base courses beneath the concrete pavement. One modified gravel base of the examined gravel base showed the best suitability for the application beneath a concrete pavement. The graded mixture of material consisted of crushed aggregates < 8 mm (particle size fraction 0/2 mm washed) and uncrushed aggregates > 8 mm, widening of the area of the gradation curve for type 1 base at 2 mm from 28% to 31%, fines content < 0.063 mm in installed condition < 5 mass-%, water permeability in the laboratory test with a permeability coefficient k ≥ 5.4∙10-5 m/sec. A theoretical examination showed that a decrease of the EV2-value of an unbound base course from 180 to 150 N/mm² causes only to a slight increase of the bending stress in the concrete pavement under traffic load. Therefore the load plate bearing test requirements on the top-side of the unbound base course of EV2 ≥ 180 N/mm² when this base course is supported by a frost blanket layer can be reduced to EV2 ≥ 150 N/mm² for a modified gravel base with an optimized percentage of crushed aggregates. There are no concerns for using a respective unbound base courses beneath a concrete pavement.