In den letzten Jahren zeigte sich die Verfügbarkeit und reale Lebensdauer von Betonfahrbahndecken, insbesondere im BAB-Netz, im Vergleich zur designten Lebensdauer in zunehmendem Maße als unbefriedigend. Dies ist sicherlich auf die stetige Zunahme des Schwerverkehrs zurückzuführen, die eine höhere Belastung der Konstruktion nach sich zieht, nicht zuletzt aber auch auf die mangelnde Funktionsfähigkeit und Dauerhaftigkeit der Fugen- und Fugenfüllungssysteme zwischen benachbarten Betonfahrbahnplatten. Fugenkonstruktionen und darin angeordnete Fugenfüllsysteme müssen dauerhaft flexibel, lagestabil und robust gegenüber den maßgebenden äußeren Einwirkungen und Beanspruchungen sein und den Fugenspalt vor dem Eindringen von Wasser, Verschmutzungen, Tausalzbeanspruchungen, Öl und sonstigen Substanzen schützen. Es ist nunmehr Stand der Erkenntnisse, dass mangelhafte Fugen-Performance und unzureichendes Gebrauchsverhalten sowie Dauerhaftigkeit von Fugenfüllsystemen direkt mit beeinträchtigter Fahrbahn-Performance und Lebensdauer des Beton-Fahrbahnbelages einhergehen. Geschädigte Betonautobahnen zeigen oftmals Anzeichen einer zuvor eingeschränkten bzw. mangelhaften Funktionalität und Dauerhaftigkeit der Fugenkonstruktion und Fugenfüllung. Eine wesentliche Ursache für diese Erscheinungsbilder sind in den veralteten Dimensionierungs- und Bemessungsregelungen sowie den zu erbringenden Eignungsnachweisen für Fugenkonstruktionen zu suchen. So beruhen die derzeitigen Konstruktions- und Validierungsgrundsätze auf Erkenntnissen, die auf den Wissenstand vergangener Jahrzehnte zurückzuführen sind. Sind spiegeln nicht in ausreichendem Maße den aktuellen Stand der Beton- und Straßenbautechnologie wider. Um diese Wissenslücke zu überbrücken, müssen auf dem Weg zu dauerhaft leistungsfähigen Fugen und Fugenfüllsystemen zunächst die realen Einwirkungen im Bereich der Fugen von hoch beanspruchten Betonfahrbahndecken unter den aktuellen Straßenbaubedingungen und Nutzungsbedingungen aufgeklärt werden. Neben klimatischen und straßentypischen Einwirkungen stellen insbesondere quasistatische saisonale und verkehrsinduzierte dynamische Fugenbewegungen wesentliche Beanspruchungen dar. Voraussetzung zur Aufklärung dieser Fugenbewegungen ist ein neues, innovatives und sensitives Sensorsystem, welches unter den Bedingungen der Autobahnpraxis schnell und sicher in entsprechend beanspruchte Bereiche installiert werden kann und in der Lage ist, stabile und hochaufgelöste Bewegungen in mehrere Raumrichtungen zu erfassen. Das durch die BAM neu entwickelte Sensorsystem ist geeignet, um direkt in die Betonfahrbahndecke integriert zu werden und sowohl über saisonale Messbereiche als auch in hoher Auflösung entsprechende Messwerte online zu erfassen und bereit zu stellen. Das für diesen Zweck entwickelte innovative Sensorsystem kann direkt in die Rollspur auf beiden Seiten der Fuge eingebaut werden und ist dafür ausgelegt, Lkw-Überfahrungen zu widerstehen. Es ist schnell und präzise genug, um die realen Bewegungen in allen drei Raumachsen in Echtzeit erfassen zu können. Die wesentlichen technischen Eigenschaften sind eine Messfrequenz von bis zu 2000 Hz, eine Auflösung von bis zu einem Mikrometer und eine widerstandsfähige Sensorumhausung, die der direkten Überrollung durch Lkw sowie allen chemischen und klimatischen Beanspruchungen in der Praxis standhalten kann. Dieser Forschungsbericht beschreibt das Funktions- und Wirkschema des Sensorsystems und seine Validierung im Labor- und Feldmaßstab. Die mit dem Sensorsystem gewonnenen Daten können eine Grundlage für die Konzeption einer performance-basierten Bewertung von Fugenfüllsystemen in Betondecken von Bundesautobahnen bieten. Sie sind geeignet, die Funktionsmechanismen der verschiedenen Betonfahrbahnkonstruktionen besser zu verstehen und zielgerichtet konstruktive und materialtechnische Optimierungen und Fortentwicklungen von Fugenkonstruktionen und Fugenfüllsystemen in gebrauchsbezogener Weise zu entwickeln. Durch weitere Datenerhebung, -fusion und -analyse können Instandsetzungsintervalle und Lebensdauerzyklen besser abgeschätzt und geplant werden.

Analysen von Klimasimulationen des Deutschen Wetterdienstes zur Ableitung zukünftiger Klimarandbedingungen haben gezeigt, dass es in Deutschland bereits in naher Zukunft zu einer Erwärmung kommen wird. Die Intensität der Zunahme ist dabei regional unterschiedlich und nimmt in ferner Zukunft noch einmal zu. Um negativen Folgen der klimatischen Änderungen entgegenzuwirken, wurden Materialanpassungen hinsichtlich der thermophysikalischen und lichttechnischen Materialeigenschaften bei der Konzeption und Herstellung klimaoptimierter Asphalte umgesetzt. Eine Optimierung der lichttechnischen Eigenschaften wurde durch die Verwendung heller Gesteinskörnungen (Quarzit) und von synthetischem Bindemittel mit Pigmenten erzielt. Bezüglich der thermophysikalischen Eigenschaften wurden Asphaltmischgüter mit erhöhter (Quarzit, Kalkstein) und verringerter Wärmeleitfähigkeit (EO-Schlacke) für alle Asphaltschichten konzipiert. An Probekörpern der konzipierten Asphaltmischgüter wurden die Strahlungsreflexionsgrade sowie die thermophysikalischen Materialeigenschaften messtechnisch ermittelt. Anschließend fand eine praxisgerechte thermische Beanspruchung im Laboratorium an 24 cm dicken Asphaltaufbauten in einer Versuchsanlage zur Simulation der Globalstrahlung statt. Hierbei wurden Temperaturgradienten durch Messungen in verschiedenen Tiefen ermittelt. Zusätzlich wurde ein vereinfachtes eindimensionales Finite-Elemente-Modell erstellt, an dem Sensitivitätsanalysen zu thermophysikalischen Eigenschaften sowie Vergleiche zu den Laborergebnissen durchgeführt wurden. Erwartungsgemäß erreichten die Varianten mit heller Deckschicht und Gesteinskörnung mit höherer Wärmeleitfähigkeit die geringsten Erwärmungen im Asphaltoberbau. Der Temperaturanstieg in der ATS ist dabei abhängig von den Wärmeleitfähigkeiten der ABS und ATS. Abschließend wurden Asphalt- und Bindemittelprüfungen zur Bestimmung und Beurteilung der Performance der konzipierten Asphalte durchgeführt.

Das in Deutschland übliche Standardlösemittel Trichlorethylen (Tri) für die Bindemittelextraktion aus Asphaltmischgut darf aufgrund seiner krebserregenden Wirkung nur noch bis 2023 verwendet werden. Als alternatives Lösemittel wird das Pflanzenölester Octansäuremethylester (OME) als potenziell geeignet angesehen. In dem vorliegenden Forschungsprojekt wird das Vorgehen der automatischen Bindemittelextraktion soweit verbessert, dass OME mit vertretbarem Aufwand und ohne Gefährdung der Anwender angewandt werden kann. Dazu wird zunächst die Destillationsprozedur soweit optimiert, dass bei Überprüfung mittels Gaschromatografie mit Massenspektrometrie-Kopplung (GCMS) kein nachweisbarer Anteil OME im Bitumen verbleibt. Als Resultat ergeben sich zwei Destillationsphasen, ähnlich dem Vorgehen mit Tri, jedoch bei deutlich höheren Temperaturen (110 und 190 °C) und reduzierten Drücken (20 und 5 hPa). Polymermodifizierte Bitumen weisen gegenüber den mit Tri destillierten Bitumen nachweisbare Abweichungen der Ergebnisse im höheren Temperaturbereich auf. Mit einfachen Methoden kann nachgewiesen werden, dass OME einige Polymere stärker als Tri verändert und damit deren rheologische Eigenschaften beeinflusst. In einem weiteren Schritt wird über Modifikationen im Programmablauf einer automatischen Extraktionsanlage eine minimale Extraktionsdauer angestrebt. Die jeweiligen Modifikationen werden bzgl. Korngrößenverteilung und Bindemittelgehalt überprüft. Mit einer erhöhten Waschtemperatur (100 °C) und verkürzten Waschgängen kann eine Reduzierung der Extraktionsdauer erreicht werden. Diese kann mit dem untersuchten Asphaltmischgut der Sorte AC 11 D S von ca. 150 auf ca. 115 Minuten reduziert werden. Die Untersuchung weiterer Asphaltsorten ergibt eine Abhängigkeit von der Probenmenge, sodass die Dauer von 120 Minuten (AC 32 T S) bis 60 Minuten (SMA 8 S) variiert. Zur Beschleunigung wird außerdem empfohlen, vor Arbeitsbeginn einen automatisch startenden Nulldurchlauf durchzuführen. Weiterhin werden konstruktive Veränderungen empfohlen, um z. B. Fülleranteile besser auszuspülen. Zeitgleich mit der Optimierung der Extraktionsdauer wird die chemische Stabilität des OME überprüft. Auch nach 130 Extraktionsvorgängen kann mittels GCMS keine wesentliche Änderungen in der Zusammensetzung festgestellt werden. Bezüglich der Arbeitssicherheit wird eine einfache Gefährdungsanalyse durchgeführt, welche ergibt, dass ähnliche Schutzmaßnahmen, wie auch beim Umgang mit Tri, eingehalten werden müssen. In den Regelwerken wäre im Wesentlichen die Rückgewinnung des Bindemittels mittels Rotationsverdampfer zu ergänzen. Es ist festzuhalten, dass mit OME als Lösemittel Asphaltmischgut schneller als bisher analysiert und OME rückstandsfrei aus dem Bitumen destilliert werden kann. Die Extraktionsdauern reichen allerdings nicht an die Zeiten einer Extraktion mit Tri heran, so dass in der Praxis mit unpraktikabel langen Extraktionszeiten zu rechnen ist. Eine Gefährdung der Anwender kann unter Beachtung der Arbeitssicherheit nach bisherigem Stand des Wissens ausgeschlossen werden.

Eine wesentliche Gebrauchseigenschaft von Fahrbahndecken ist die Sicherstellung eines kurzen Bremswegs durch seine Griffigkeitseigenschaften. Aufgrund der Beanspruchung aus dem Verkehr nimmt die Griffigkeit im Laufe der Lebensdauer ab. Zur frühzeitigen Abschätzung des Griffigkeitsverhaltens einer Fahrbahnoberfläche wurde für Asphaltdeckschichten die Prüfanlage Wehner/Schulze (PWS) entwickelt und erprobt. Bisherige Untersuchungen ergaben Schwierigkeiten bei der Übertragbarkeit des Verfahrens auf Waschbetonoberflächen als derzeitige Regelbauweise im Betonstraßenbau. Im Rahmen des Forschungsvorhabens sollte daher in einem ersten Schritt die Prüfanlage Wehner/Schulze selbst sowie der zugehörige Prüfablauf derart angepasst werden, dass das Prüfverfahren auch für Waschbetonoberflächen anwendbar ist. Hierzu galt es, sowohl die Einheit zur polierenden Beanspruchung der Proben, als auch die Einheit zur Bestimmung des Reibbeiwerts als Maß für die Griffigkeit der Oberfläche zu optimieren. Zur Anpassung der Polierbeanspruchung wurden Untersuchungen mit unterschiedlichen Polierrollenhärten und Poliermittelkonzentrationen sowie unter Verwendung alternativer Poliermittel durchgeführt. Die Messeinheit wurde durch den Einsatz unterschiedlicher Messgummihärten und Messgummiflächen angepasst. Anschließend wurde mit der für Waschbetonoberflächen modifizierten PWS eine Parameterstudie zum Einfluss von betontechnologischen und ausführungstechnischen Kenngrößen auf das Griffigkeitsverhalten von Waschbetonen durchgeführt. Es wurde der Einfluss der Sieblinie, des Polierwerts, der Bruchflächigkeit, der Kornform sowie des Größtkorns der im Beton eingesetzten groben Gesteinskörnung sowie der Einfluss der Texturtiefe der Oberflächentexturierung analysiert. Weiterhin wurde die Möglichkeit des Einsatzes der modifizierten PWS zur Prüfung der Griffigkeitsentwicklung alternativer Betonoberflächen (Grindingoberflächen sowie offenporiger Betonoberflächen) getestet. Um eine Abschätzung über eine mögliche Korrelation zwischen der angepassten Prüfanlage Wehner/Schulze und einer Praxisbeanspruchung auf Bundesautobahnen (BAB) zu eruieren, wurden Bohrkerne aus mehreren BAB sowohl aus dem Standstreifen, als möglichst unbelastete Probe als auch aus der Rollspur des ersten Fahrstreifens entnommen und geprüft. Bei der Optimierung der Prüfanlage Wehner/Schulze konnte mit leicht realisierbaren Anpassungen vielversprechende Ergebnisse erzielt werden. So erwiesen sich die Verwendung eines alternativen Poliermittels bei gleichzeitig höherer Härte der Polierrollen sowie der Einsatz einer doppelten Messgummifläche als zielführend. Die hiermit durchgeführte Parameterstudie ergab einen dominanten Einfluss der Texturtiefe auf den Reibbeiwert der PWS. Bezüglich einer möglichen Korrelation zwischen der Praxisbeanspruchung und der im Labor mit der modifizierten PWS nachgestellten Beanspruchung konnten erste Tendenzen erkannt werden.

Die Spannungszustände in Betonfahrbahndecken werden von den Temperaturverläufen über den Querschnitt im Kontext mit den Klimadaten, den Materialkennwerten, der Nullspannungstemperatur und der Reibung zwischen Platte und Unterlage beeinflusst. Ziel des Projekts war die Entwicklung eines Informationssystems zur Ermittlung und Prognose dieser Spannungszustände. Zur Realisierung wurden folgende Arbeitsschritte durchgeführt: • Konzipierung eines geeigneten Messverfahrens mit den zu bestimmenden physikalischen Größen, • Recherche bisher in der Praxis angewendeter Mess- und Aufnahmesysteme, • messtechnische Ermittlung erforderlicher Daten und rechnerische Ermittlung der Spannungszustände in der Fahrbahn, • Entwicklung eines Ablaufschemas zur Datenerfassung, -übertragung und -speicherung, • Entwicklung eines Rechenalgorithmus und Softwaretools zur automatischen Datenauswertung mit Anbindung an Klimaprognosedaten sowie Definition von Grenzen, • Modul zur automatisierten Umsetzung von Maßnahmen (z. B. Warnsignale an die Autobahnmeistereien), • Herstellung eines Demonstrators unter Einsatz des gesamten Informations- bzw. Prognosesystems und wissenschaftliche Auswertung. Nach Eruierung der erforderlichen Daten wurden als Demonstratoren an drei Standorten Messstationen zur Erfassung von Fugenbewegungen, Betontemperaturen über den Querschnitt und Klimadaten konzipiert und errichtet bzw. erweitert, deren Daten automatisch in eine Datenbank übermittelt, normalisiert und weiterverarbeitet werden. Es wurde ein Softwaretool für die automatische Datenauswertung entwickelt, das auf Basis von Klimadaten den Temperaturverlauf und qualitative Spannungszustände in der Betondecke berechnet, um dann eine Risikobewertung durchführen zu können. Zur Entscheidungshilfe wurde ein Modul entwickelt, das in der Lage ist, aus der Klimaprognose und den vorliegenden Materialparametern realistische Spannungsprognosen zu berechnen und das jeweilige Niveau zu bewerten. Des Weiteren wurde die Möglichkeit einer automatisierten Deformationsanalyse auf einem 70 m langen Betonfahrbahnabschnitt mit einem Messsystem getestet, mit dem hochauflösende Lasermodelle zur Bewertung der momentanen Deformation im Kontext zu den umgebenden klimatischen Bedingungen erstellt werden.

Die Durchsickerung von Erdbauwerken, wie Straßendämmen und Schutzwällen, ist im Zusammenhang mit dem Einsatz von Ersatzbaustoffen im Erdbau von großer Relevanz. Bei der Bauweise E des „Merkblatts für Technische Sicherungsmaßnahmen im Erdbau“ (M TS E) der Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen (FGSV) werden Erdbauwerke mit Dammkernen aus Bodenmaterialien mit umweltrelevanten Inhaltsstoffen, industriellen Nebenprodukten oder Recyclingmaterialien ohne zusätzliches Abdichtungselement errichtet. Zur Reduktion der Durchsickerung zum Schutz des Grundwassers, werden dabei Anforderungen an die Wasserdurchlässigkeit der einzubauenden Böden bzw. Baustoffe gestellt (k ≤ 1 • 10-8 m/s). Zur Beurteilung und rechnerischen Überprüfung der Wirksamkeit dieser Sicherungsmaßnahme ist die Kenntnis des Wasserhaushalts von Straßendämmen erforderlich. Dazu wurden von der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) Böschungsausschnitte in verschiedenen Bauweisen mit unterschiedlichen Materialien in Lysimetern im Freien, sowie in der Halle unter Laborbedingungen untersucht. Gegenstand des vorliegenden Forschungsvorhabens ist die numerische Modellierung der Hallen-und Freilandlysimeter in instationären zweidimensionalen Finite-Elemente Berechnungen. Erstmals ist damit ein umfassender Vergleich zwischen messtechnisch erfassten und errechneten Sickerwassermengen von Straßendämmen möglich. Die Festlegung hydraulischer Bodenkennwerte erfolgt bei den Bodenmaterialien auf der Grundlage vorhandener Untersuchungsergebnisse bzw. durch Abschätzung anhand von Datenbanken. Mit einer Klimarandbedingung werden unter anderem Niederschlag Straßenabfluss, Sonneneinstrahlung, relative Luftfeuchtigkeit, Bewuchs etc. angesetzt und daraus Evapotranspiration, Infiltration und Oberflächenabfluss ermittelt. Bei den Hallenlysimetern werden Berechnungen mit tatsächlichem Regenregime mit Berechnungen unter Ansatz von Tagesmittelwerten verglichen. Für die Berechnungen der Freilandlysimeter werden Tagesmittelwerte angesetzt. Die hydraulischen Kennwerte der Schichten an der Oberfläche, wie Rollrasen, Oberboden, Bankettmaterial und Entwässerungsschicht werden zunächst abgeschätzt und in umfangreichen Voruntersuchungen durch inverse Modellierung angepasst bzw. anhand von Datenbankwerten abgeschätzt. Die Entwässerungsschichten, in vielen Fällen der Experimente als Dränmatte ausgeführt, besitzen in der Realität eine Dicke von ein bis zwei Zentimetern, was im Modell aus Gründen der Netzgenerierung nur bedingt abbildbar ist. In umfangreichen Sensitivitätsuntersuchungen wird hinsichtlich Geometrie und hydraulischen Eigenschaften eine Möglichkeit zur Abbildung einer Dränmatte im Modell in Form eines porösen Mediums erarbeitet. Die Sensitivitätsuntersuchungen zeigten, dass die Schichten an der Oberfläche einen großen Einfluss auf den Wasserhaushalt und damit auf die Berechnungsergebnisse haben. Eine weitere Fragestellung ist die Verteilung des Straßenabflusses auf der Dammoberfläche. Dazu wurden zwei Varianten näher untersucht. Die Anwendung einer fiktiven Kiesdeckschicht zur Umverteilung des Wassers an der Modelloberfläche wurde getestet, jedoch aufgrund zu großer Beeinflussung des Wasserhaushalts nicht weiterverfolgt. Zur möglichst realitätsnahen Abbildung des Oberflächenabflusses wurde stattdessen eine zweimalige Durchführung der Berechnung gewählt. Dabei wurde in der ersten Berechnung der Straßenabfluss zunächst vollständig als zusätzlicher Niederschlag im Bereich des Banketts aufgebracht. Der im Bereich des Banketts in der 1. Berechnung auftretende Oberflächenabfluss wurde anschließend auf den Böschungsbereich umverteilt. Mit dieser Methode konnten realistische Ergebnisse erzielt werden. Die Unterschiede zur 1.Berechnung waren jedoch zumeist relativ gering. Die Berechnungsergebnisse zeigen, dass bei den meisten verwendeten Böden und Baustoffen eine recht gute Übereinstimmung mit den Messergebnissen, insbesondere bei feinkörnigen Dammkernen und Dammaufbauten mit Entwässerungsschichten besteht. Tendenziell werden die Wassermengen, die den Kern durchsickern, in der Modellierung überschätzt. In Lysimeteraufbauten mit einer Dränmatte über grobkörnigem Kernmaterial war zumeist die Ausbildung einer Kapillarsperre zu beobachten, was sich auch bei den Modellberechnungen zeigte. Da die Qualität numerischer Modelle stark von der Güte der Eingangsparameter abhängig ist, erfordern Prognoseberechnungen eine gute Kenntnis der hydraulischen Bodeneigenschaften und der Randbedingungen.

Zur Reduzierung der Dämpfe und Aerosole gilt seit 2008 der Einbau von Gussasphalt unter Verwendung viskositätsverändernder Zusätze bei maximal 230 °C als Regelbauweise. Das Ziel des Forschungsprojektes bestand daher darin, die Möglichkeit zur Verarbeitung von verformungsbeständigem Gussasphalt bei maximal 230 °C ohne viskositätsverändernde Zusätze und die Emissionen der hierbei entstehenden Dämpfe und Aerosole zu untersuchen. Für eine aussagekräftige Ansprache der Gussasphalte im Labor wurde im Rahmen des Projektes ein Verfahren zur Herstellung von praxisgerechtem Gussasphalt mittels Labormischer entwickeln. Zudem wurde ein Bezugswert zur Quantifizierung des Verarbeitungsverhaltens ermittelt: durch einen Vergleich der Laboruntersuchungen mit den Praxiserfahrungen konnte nachgewiesen werden, dass bei Unterschreitung eines Rührwiderstandmoments von 100 Ncm (Bestimmung des Verarbeitungswiderstandes nach M TA, 2011) eine gute Verarbeitbarkeit sichergestellt ist. Eine systematische Optimierung der Komponenten Bitumen, Füller, feine und grobe Gesteinskörnung zeigt, dass hierzu wenige allgemeingültige Aussagen getroffen werden können. Neben einer kontinuierlichen Korngrößenverteilung ist lediglich der positive Einfluss schwach versteifender Kalksteinfüller auf die Verarbeitbarkeit, Verformungsbeständigkeit und Homogenität bei allen Gussasphalten festzustellen. Aus den durchgeführten Praxiserprobungen geht hervor, dass der Einbau von verformungsbeständigen Gussasphalten ohne viskositätsverändernde Zusätze bei maximal 230 °C möglich ist. Die Expositionsmessungen der Berufsgenossenschaft der Bauwirtschaft (BG Bau) haben darüber hinaus gezeigt, dass die Konzentration an Dämpfen und Aerosolen auch ohne den Einsatz viskositätsverändernder Zusätze deutlich unterhalb des früheren Grenzwertes von 10 mg/m³ liegen. Die Expositionen hängen somit nicht maßgeblich von dem Gebrauch viskositätsverändernder Zusätze ab.

Schäden an Betonfahrbahnen sind fast immer auf das Eindringen von Wasser unter die Betonplatte zurückzuführen. Für die Erprobung von Entwässerungseinrichtungen wurden Versuchsstrecken auf den Autobahnen A5 (Frankfurt -Mörfelden), A7 (bei Dorfmark und Soltau) sowie der A 29 (Bei Sage) eingerichtet, bei denen verschiedene Maßnahmen (Längsentwässerung, Punktentwässerung, Flachdrainage) auf ihr Verhalten beobachtet werden.

Während Betonfahrbahnen auch nach 10 Jahren unter Wetter- und Verkehrseinflüssen noch gute Oberflächeneigenschaften aufweisen, ist die Längsebenheit mancher schwerbelasteter Autobahnen weniger zufriedenstellend. Die Schäden sind fast immer auf das in die Straßenbefestigung eingedrungene Wasser zurückzuführen. Es wird über die Ergebnisse von Probestrecken zur Fernhaltung oder Ableitung des Wassers berichtet. Die Schäden entstehen durch das hydrodynamische Pumpen durch den Verkehr an undichten Fugen und Rissen mit der Folge von Erosion der Tragschicht. Verschiedentlich sind auch Schäden durch Frosthebungen entstanden, wenn die Durchlässigkeit der Frostschutzschicht geringer als 10 hoch -5 m/s ist. Für die Ableitung des Wassers gibt es drei Abflussebenen: Deckenoberfläche, Grenzschicht zwischen Decke und oberer Tragschicht und Erdplanum. Auch bei der einfachsten Lösung, Ableiten des Wassers über die Oberfläche, kann vollständiges Eindringen nicht verhindert werden. Bei wenig durchlässiger Tragschicht wird das Wasser durch eine flächige Drainage oder Längs- und Querdrainage abgeleitet. Vergleichende Versuche mit 50 m langen Probestrecken werden beschrieben. Hinsichtlich der Wirksamkeit ergibt sich folgende Reihenfolge: Längsentwässerung; Drainbeton, Dränasphalt und 10 mm dickes Geotextil; 3 bis 5 mm Geotextil, Punktdrainage mit Rohren; Flachdrain. Die Auswahl der aussichtsreichsten Maßnahme wird erörtert. Auf eine Dichtung der Fugen kann in keinem Fall verzichtet werden.

In der Arbeitsanleitung werden die Vorbereitung, Durchführung und Auswertung von Dichtemessungen auf heißen und kalten bituminösen Schichten dargestellt und praktische Hinweise für die Handhabung der Geräte gegeben. Berechnungsbeispiele weisen auf die Größe möglicher Störungseinflüsse hin. Es wird darauf hingewiesen, daß mit der Arbeitsanleitung eine verbesserte Grundlage für die Erfahrungssammlung geschaffen wird. Die zerstörungsfreie Prüftechnik kann für Kontrollprüfungen unter Reduzierung der Anzahl zu entnehmender Bohrkerne und für die laufende Verdichtungsüberwachung mit dem Ziel einer Optimierung des Geräteeinsatzes eingesetzt werden.

Dynamische Plattendruckversuche (Leichte (LFG) und mittelschwere (MFG) Fallgewichtsgeräte) dienen zur Prüfung der Tragfähigkeit ungebundener Böden und Tragschichten. Dabei wird die maximale Setzung s, die maximale Setzungsgeschwindigkeit v der Lastplatte, der dynamische Verformungsmodul Evd und das Verhältnis s/v für eine standardisierte Stoßbelastung ermittelt. In den ZTV E-StB ist die Aussagekraft des Evd-Wertes gemessen mit dem LFG in Bezug auf die Tragfähigkeit durch entsprechende Anforderungswerte bereits anerkannt. Für Verformungsmoduln Evd,MFG des MFG ist die Einführung von Prüfkriterien aufgrund wachsender Erfahrungen bald zu erwarten. Der Quotient s/v wird in der Baupraxis boden- oder projektspezifisch herangezogen, um entweder direkt auf den Verdichtungsgrad DPr oder um auf eine weitere mögliche Verdichtung zu schließen. Derartige Möglichkeiten zur Anwendung des Wertes s/v konnten jedoch in den durchgeführten umfangreichen Reihen von Feldversuchen nicht bestätigt werden. Es zeigte sich vielmehr, dass Korrelationen zwischen dem s/v-Werten und Evd-Werten oder EV2- Werten bodenspezifisch gut möglich sind. Der Evd- und der s/v-Wert sind aufgrund der vorliegenden Korrelationen als gegenseitige Alternative jedoch nicht als sich ergänzende Kriterien zu sehen. Letzteres wäre aus einer Zuordnung des s/v-Wertes zum EV2/EV1-Wert möglich. Eine derartige Korrelation zeigt jedoch für alle untersuchten Materialen nur sehr geringe Korrelationskoeffizienten. Weitere Untersuchungen hierzu sind erforderlich, da sowohl der Zusammenhang zwischen dem Verhältnis EV2/EV1 und dem Verdichtungsgrad DPr als auch zu den Messwerten s und v bodenmechanisch schwierig zu interpretieren sind. Es wurden gerätespezifische Unterschiede bei der Kalibrierung von LFG und MFG in verschiedenen anerkannten Kalibrierstellen festgestellt. Diese teilweise signifikanten gerätespezifischen Unterschiede sind jedoch offensichtlich für die Ergebnisse in Feldversuchen von untergeordneter Bedeutung.

Zunehmende Belastungen insbesondere der Bundesstraßen durch Schwerverkehr und Witterungsextreme führen dazu, dass viele Straßenabschnitte vor Ablauf der geplanten Nutzungsdauer erneuert werden müssen. Hinzu kommt die Herausforderung der Beseitigung von Investitionsstaus, das heißt die Erneuerung von Straßenabschnitten, deren substanzieller Zustand durch Überschreiten der geplanten Nutzungsdauer nicht mehr wirtschaftlich ist. Insbesondere bei extremen Witterungsbedingungen zeigen sich unter Umständen die Schwächen der verschiedenen Bauweisen. So kann es bei hohen Temperaturen und Stop-and-go-Verkehr bei Asphaltbauweisen zur erhöhten Spurrinnenbildung oder zur Schädigung der Längsnähte kommen. In der Betonbauweise können unter Umständen Hitzeschäden auftreten, wenn größere Imperfektionen – die direkt aus der Herstellung oder mangelnder/fehlerhafter Erhaltung resultieren – vorliegen. Aufgrund außergewöhnlicher klimatischer Situationen (Hitzeperioden) im Jahr 2013 kam es insbesondere im Bundesland Bayern zu einem vermehrten Auftreten von Hitzeschäden. Deshalb wurde im gleichen Jahr eine „Expertengruppe Hitzeschäden“ gegründet, die aus Vertretern des BMVI, der BASt, der Straßenbauverwaltungen und externer Experten bestand. Ziel war es, die Ursachen und Mechanismen von Hitzeschäden zu eruieren, um geeignete Maßnahmen zu deren Vermeidung ergreifen zu können. In diesem Zusammenhang wurde eine spezielle Messstation entwickelt, um die Temperatur über den Betondeckenquerschnitt, die Fugenbewegungen und weitere relevante Klimadaten ermitteln zu können. In enger Zusammenarbeit mit dem Bund und den Ländern wurden bisher 15 derartige Stationen aufgebaut. Somit besteht die Möglichkeit, in der Praxis auftretende witterungsinduzierte Spannungszustände im Kontext mit den verschiedenen Bauweisen sowie den zunehmend auftretenden Witterungsextrema zu analysieren. Die genaue Kenntnis über den Temperaturverlauf im Betonquerschnitt und zur Fugenbewegung, im zeitlichen und örtlichen Kontext zu den Witterungsbedingungen ist notwendig, um das Spannungsniveau im Deckensystem ableiten und prognostizieren zu können. Zudem ist die Kenntnis über konstruktive und materialtechnische Parameter aus dem zu betrachtenden Straßenoberbau erforderlich. Um Aussagen zur zeitlichen Entwicklung des Verhaltens des Plattensystems im Lebenszyklus treffen zu können, ist die kontinuierliche Erfassung, Speicherung und Analyse relevanter Daten von Bedeutung. Für die temporäre Spannungsprognose (z. B. über den Zeitraum einer Hitzeperiode) ist jedoch eine Analyse der Ausgangsdaten innerhalb weniger Stunden notwendig, um entsprechende Handlungsempfehlungen (z. B. Einrichtung von Tempolimits) treffen zu können. Durch die Verknüpfung mit weiteren Daten können ferner Aussagen zur Entwicklung wichtiger zeitlich veränderlicher Parameter über den Nutzungszeitraum gewonnen werden.