Rolf Breitenbücher, Julia Neumann, Manfred Curbach, Enrico Baumgärtel

• Untersucht wurde eine mögliche alternative Fugenausbildung in unbewehrten Betonfahrbahndecken. Basis hierfür ist, die Betondecke mit einer dünnen fugenlosen carbonbewehrten Betonschicht (CRC-Schicht, CRC = Carbon Reinforced Concrete) als Oberbeton zu überziehen. Dabei werden die im Unterbeton bereits vorhandenen klassischen Fugen mit überbaut. Durch die hoch beanspruchbare Carbonbewehrung soll sich an der Betonoberfläche ein fein verteiltes Rissbild einstellen, womit das Eindringen von Feuchtigkeit und anderen schädigenden Medien in den Fugenbereich verhindert wird. Somit stellt diese Methode eine Alternative zur klassischen Fugenabdichtung dar. Diese Bauweise soll sowohl im Rahmen von Instandsetzungs- als auch Neubaumaßnahmen anwendbar sein. Das Hauptaugenmerk der hier vorliegenden Untersuchungen lag dabei auf der Ausbildung der CRC-Schicht im Dehnungsfugenbereich. Zunächst wurden in Vorversuchen (Zug- / Biegezugversuche) am Carbonbeton geeignete Carbonbewehrungen und darauf abgestimmte Betone ermittelt. Der in den Hauptversuchen verwendete Beton erfüllte alle Anforderungen der TL-Beton StB 07. Zudem konnte ein zu unbewehrtem Beton vergleichbares Schwindverhalten nachgewiesen werden. In den Hauptversuchen wurde zum einen in Zugversuchen die Rissentwicklung an unterschiedlich bewehrten Probekörpern aus Carbonbeton untersucht. Zum andern wurde an großformatigen Verbundbalken (klassischer Unterbeton mit Fugen + Oberbeton aus Carbonbeton) Zug- und Biegezugversuche vorgenommen. In den Versuchen sowohl unter statischen als auch zyklischen Lasten wurde insbesondere das Verhalten über den sich im Unterbeton bewegenden Fugen untersucht. Dabei wurde beidseits der Fugen eine Verbundtrennung eingebaut, um eine hinreichend feine Rissverteilung erzielen zu können. Variiert wurden dabei unterschiedliche Kombinationen aus Bewehrungslagen, CRC-Schichtdicken und Verbundtrennungsbreiten. Orientierend wurden zusätzlich Untersuchungen zum Eindringverhalten von Wasser und Tausalzlösungen in die feingerissenen CRC-Schichten durchgeführt. Ergänzend erfolgten Versuche zum Abrasionswiderstand und der Veränderung der Griffigkeit in Verbindung mit Frost-Tausalz-Wechselbeständigkeit. Die grundsätzliche Machbarkeit bzw. Funktionsfähigkeit dieser Alternativlösung konnte dargestellt werden, für eine Übertragung in die Praxis sind weitere einschlägige Untersuchungen unentbehrlich, was allerdings von vorne herein so zu erwarten war.
• A possible alternative joint design in plain concrete pavements was investigated. The basis for this is to cover the concrete pavement with a thin jointless carbon reinforced concrete layer (CRC-layer) as the top concrete. In the process, the classic joints already present in the lower concrete layer are also covered. The carbon reinforcement with a very high load capacity is intended to generate a finely distributed crack pattern in the upper concrete layer, thus preventing the penetration of moisture and other fluids into the joint area. This method thus represents an alternative to conventional joint sealing. Such a construction method is applicable both in the context of repair and new construction measures. The main focus of the investigations presented here was on the formation of the CRC-layer in the expansion joint area. First, preliminary tests (tensile / bending tensile tests) were carried out on the carbon concrete to determine suitable carbon reinforcements and concretes matched to them. The concrete used in the main tests met all the requirements of TL-Beton StB 07. In addition, it was possible to demonstrate shrinkage behaviour comparable to that of unreinforced concrete. In the main tests, the crack development was investigated in tensile tests on carbon concrete specimens with different reinforcement. On the other hand, tensile and flexural tests were carried out on large-format composite beams (classic bottom concrete with joints + top concrete made of carbon concrete). In the tests under both static and cyclic loads, the behaviour across the joints moving in the bottom concrete was investigated in particular. A bond breaker was installed on both sides of the joints in order to achieve a sufficiently fine crack distribution. Different combinations of reinforcement layers, CRC-layer thicknesses and bond breaker widths were varied. For orientation purposes, additional investigations were carried out on the penetration behaviour of water and de-icing salt solutions into the finely cracked CRC-layers. In addition, tests were carried out on abrasion resistance and the change in skid resistance in conjunction with resistance to freeze-thaw and de-icing salt. The feasibility and functional capability of this alternative solution was demonstrated, but further relevant investigations are indispensable for transferring it into practice, although this was to be expected from the outset.