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Report (Bericht) zugänglich unter
URL: http://bast.opus.hbz-nrw.de/volltexte/2012/385/


Erprobungsstrecke mit Tragschichten ohne Bindemittel aus ziegelreichen RC-Baustoffen

Test track with binder-free base course made of brick-rich recycled building materials

Jansen, Dirk ; Kunz, Kirsten

Originalveröffentlichung: (2011) 978-3-86918-139-4
pdf-Format:
Dokument 1.pdf (3.265 KB)

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Freie Schlagwörter (Deutsch): Baustoff , Deutschland , Empfindlichkeit , Feuchtigkeitsgehalt , Forschungsbericht , Frost , Gemisch , Heben , Kornverteilung , Laboratorium , Prüfverfahren , Recycling , Sensor , Temperatur , Tragfähigkeit , Ungebundene Tragschicht , Versuch , Versuchsstrecke , Wassergehalt , Ziegelstein , Zustandsbewertung
Freie Schlagwörter (Englisch): Bearing capacity , Brick , Condition survey , Experimental road , Frost , Germany , Laboratory (not an organization) , Lifting , Material (constr) , Mixture , Moisture content , Particle size distribution , Recycling (mater) , Research report , Sensitivity , Sensor , Temperature , Test , Test method , Unbound base , Water content
Collection 1: BASt-Beiträge / ITRD Sachgebiete / 52 Bau von Oberbauten und Decken
Collection 2: BASt-Beiträge / ITRD Sachgebiete / 33 Andere Straßenbaustoffe
Collection 3: BASt-Beiträge / ITRD Sachgebiete / 26 Entwässerung, Frost, Auftauen
Institut: Abteilung Straßenbautechnik
DDC-Sachgruppe: Ingenieurwissenschaften
Dokumentart: Report (Bericht)
Schriftenreihe: Berichte der Bundesanstalt für Straßenwesen, Reihe S: Straßenbau
Bandnummer: 70
Sprache: Deutsch
Erstellungsjahr: 2011
Publikationsdatum: 12.06.2012
Kurzfassung auf Deutsch: Aufgrund des im Jahr 2004 fertiggestellten Forschungsprojektes "Eignung von ziegelreichen Recycling-Baustoffen für Tragschichten ohne Bindemittel" (FE 06.073/2000/FGB) wurde nach kontroverser Diskussion in den zuständigen Gremien der Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen der zulässige Ziegelanteil in den TL Gestein-StB auf 30 M.-% erhöht. Diskussionspunkte waren u.a. die gewählten Prüfverfahren und die mangelnde Praxiserfahrung mit ziegelreichen RC-Baustoffgemischen. Um die Erkenntnisse aus o.g. Forschungsprojekt zu bestätigen und Praxiserfahrungen zu sammeln, wurde durch das Ministerium für Infrastruktur und Raumordnung Brandenburg der Bau einer Erprobungsstrecke angeboten. Im Jahr 2006 wurde daraufhin eine Erprobungsstrecke im östlichen Brandenburg auf rund 1.200 m eingerichtet, die im April 2007 dem Verkehr übergeben worden ist. Die fachliche Betreuung vor Ort erfolgte durch die TU Cottbus. Die wissenschaftliche Betreuung erfolgte durch die Bundesanstalt für Straßenwesen. In Damm- und Einschnittlage sind jeweils sechs Varianten mit unterschiedlichen Baustoffgemischen für die Tragschicht ohne Bindemittel eingebaut worden. Neben einer Referenzbauweise mit natürlichen Gesteinskörnungen wurden Varianten mit 10, 20, 30 und 40 M.-% Ziegelanteil im RC-Baustoffgemisch eingebaut. Eine weitere Variante sollte aus 40 M.-% Ziegelanteil und 60 M.-% natürlichen Gesteinskörnungen bestehen. Aus baupraktischen Gründen musste der Anteil mit natürlichen Gesteinskörnungen deutlich reduziert werden und teilweise durch Betonbruch ersetzt werden. Die Dicke der Asphaltschichten und die Dicke des frostsicheren Oberbaus wurden über alle Varianten konstant gehalten. In verschiedenen Tiefen der gebundenen und ungebundenen Schichten des Oberbaus sowie im Untergrund bzw. Unterbau wurden in allen Varianten Temperatur- und Feuchtesensoren eingebaut. Die Messwertaufzeichnung erfolgte stündlich. Desweiteren wurde eine Wetterstation und eine automatische Verkehrszählung eingerichtet. Zur Dokumentation der Einwirkungen von Verkehr und Klima auf die Erprobungsstrecke erfolgten Tragfähigkeitsmessungen (Falling-Weight-Deflectometer und Benkelman-Balken) und Höhenmessungen (Feinnivellement) jeweils vor und nach Frostereignissen. Ergänzend wurden an den Baustoffgemischen, neben den Standarduntersuchungen der Eignungs- und Kontrollprüfungen, Frosthebungsversuche nach den TP BF-StB durchgeführt. Zunächst erfolgte eine Beurteilung des dreijährigen Beobachtungszeitraums. Durch die strengen Winter 2008/2009 und 2009/2010 lagen die Voraussetzungen zur Beurteilung der Frostempfindlichkeit der Bauweisen vor. Die Tragfähigkeitsmessungen zeigen im Bereich der ziegelreichen Varianten ein im Vergleich zur Referenzbauweise sehr hohes Tragfähigkeitsniveau. Mit zunehmendem Ziegelanteil ist die Tragfähigkeit zwar abnehmend, übertrifft jedoch die gestellten Anforderungen. Als wesentlich hierfür stellte sich der Anteil an Betonbruch im RC-Baustoffgemisch heraus. Wesentliche Frosthebungen wurden auf dem gesamten Streckenabschnitt nicht festgestellt. Die durch die Konsolidierung der Strecke verursachten Senkungen überlagerten Höhendifferenzen liegen lediglich im Bereich von ±2 mm. Die im Frosthebungsversuch gemessenen Frosthebungen ließen sich nicht auf die Situation der Erprobungsstrecke übertragen. Aufgrund der vorliegenden Ergebnisse und den Ergebnisse aus zwei weiteren Forschungsprojekten, die rein auf Laboruntersuchungen beruhen, kann die mit Einführung der TL Gestein-StB in 2004 umgesetzte Erhöhung des zulässigen Ziegelanteils in RC-Baustoffen von 30 M.-% als unkritisch angesehen werden. Es ist jedoch zu beachten, dass die meisten in der Erprobungsstrecke eingesetzten Baustoffgemische die Anforderungen an die mechanische Beständigkeit und Verwitterungsbeständigkeit im Rahmen der Eignungsprüfung nicht erfüllt haben und somit gemäß den TL Gestein-StB und TL SoB-StB nicht zugelassen wären. Die sehr umfangreiche Datenbasis, die nicht nur im direkten Zusammenhang mit Erforschung der Eignung ziegelreicher Tragschichten ohne Bindemittel steht, eignet sich auch als Beitrag für andere Fragestellungen der Straßenbautechnik.
Kurzfassung auf Englisch: The research project "Suitability of brick-rich recycled building materials for base courses without binders" (FE 06.073/2000/FGB) led to intense discussions in the relevant committees of the Research Society for Road and Transport Matters. Subsequently the permitted brick component in the Technical Delivery Conditions for Aggregates in Road Construction was increased to 30% by mass. Points of discussion were, among other issues, the test procedures selected and lack of practical experience with brick-rich recycled building material mixtures. In order to confirm the findings of the research report mentioned and to acquire practical experience, the Ministry for Infrastructure and Regional Planning in Brandenburg proposed the construction of a test track. In 2006, a test track with a length of 1200 m was built in the eastern part of Brandenburg and opened to traffic in April 2007. The technical support was provided by the Technical University of Cottbus. The scientific support was provided by the Federal Highway Research Institute. Six versions with different building material mixtures for the base courses without binders were installed in embankment positions as well as in box-cut positions. Versions with a brick component of 10, 20, 30 and 40% by mass in the RC building material mixture were installed in addition to a reference construction with natural aggregate. A further version with a brick component of 40% by mass and a natural aggregate component of 60% by mass was planned. However, practical considerations during the building process required a reduction of the natural aggregate component and its partial replacement with crushed concrete. The thickness of the asphalt layers and the thickness of the frost-protected superstructure were kept constant for all versions. Temperature and humidity sensors were installed at different depths in the bound and unbound layers of the superstructure as well as in the underground or base course of all versions. The measuring values were recorded on an hourly basis. In addition, a weather station and an automatic traffic counter were installed. Carrying capacity measurements (falling weight deflectometer and Benkelmann beam) as well as height measurements (fine levelling) were performed before and after frost events to document the effects of traffic and climate. Frost heave tests according to Technical Test Regulations for Soil and Rock in Road Construction (TP BF-StB) were performed on the building material mixtures, in addition to standard tests, suitability and control tests. An evaluation was performed after three years of observation. The harsh winters of 2008/2009 and 2009/2010 provided the preconditions for evaluating the frost sensitivity of the constructions. The carrying capacity measurements showed a very high carrying capacity of the brick-rich versions as compared to the reference construction. The carrying capacity decreased with increasing brick content but exceeded the requirements. The crushed concrete component turned out to be an important element of the recycled building material mixture in this context. No major frost heaving was detected in any place of the whole section. The settling caused by the consolidation of the track only led to height differences of ±2 mm. The frost heaving measured by the frost heave test cannot be related to the conditions of the test track. These results and the findings provided by two additional research projects based on laboratory tests indicate that the increase in the permitted brick component in recycled materials to 30% by mass, which was introduced in the Technical Delivery Conditions for Aggregates in Road Construction 2004 (TL Gestein-StB), is not problematic. However, it must be considered that most of the building material mixtures used in the test track would not have complied with the requirements for mechanical stability and weathering resistance assessed in the suitability test. They would therefore not have been permitted according to the Technical Delivery Conditions for Aggregates in Road Construction (TL Gestein-StB) and the Technical Delivery Conditions for Building Material Mixtures and Soil in Road Construction (TL SoB-StB). The extensive database is not only relevant for researching the suitability of brick-rich base courses without binders. It can also be used as a contribution to investigating other issues in road engineering.