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Knowledge of material properties is of great importance when developing new types of concrete and construction methods for road building, and for quality control and quality assurance. Physical material characteristics are likewise the basis for dimensioning and assessing the residual substance of concrete pavements. One relevant characteristic when examining thermally induced stress and deformation is the coefficient of thermal expansion (CTE) of concrete. This indicator, for example, significantly influences the longitudinal expansion of the pavement system as well as the degree of curling of slabs and joint movements. Extensive tests were conducted during the technical engineering assessment of the structural substance of concrete pavements in the German motorway network, including tests to determine the CTE of existing types of concrete. Because no standardised procedure currently exists in Germany for using tests to determine the CTE of concrete, the initial task was to develop a suitable test procedure from a road-building perspective, taking consideration of the national prevailing structural conditions. This article presents the results of selected status analyses, in which the CTE was determined for a total of 656 individual samples. The values calculated for the top and bottom drilled core layer are in the range 8.9 – 13.2 x 10-6/K, whereby the average CTE assumes a value of 10.7 x 10-6/K. The deviations of the CTEs from the bottom and top drilled core layer are in principle significantly below the limitation to a maximum of 2.50 x 10-6/K recommended in literature.
Die Kenntnis von Materialeigenschaften spielt bei der Entwicklung oder Optimierung von Betonen und Bauweisen für den Straßenbau sowie der Qualitätskontrolle und -sicherung eine bedeutende Rolle. Gleichermaßen bilden physikalische Materialkennwerte die Grundlage für die rechnerische Dimensionierung und die Restsubstanzbewertung von Betonfahrbahndecken. Einen relevanten Kennwert bei der Untersuchung thermisch induzierter Spannungs- und Verformungszustände stellt der thermische Ausdehnungskoeffizient von Beton dar. Dieser beeinflusst beispielsweise maßgeblich das Längsdehnungsverhalten des Deckensystems sowie das Ausmaß von Plattenkrümmungen und Fugenbewegungen. Im Zuge der systematischen Weiterentwicklung der rechnerischen Dimensionierung aber auch im Zusammenhang mit der gezielten Verbesserung der Gebrauchseigenschaften von Fahrbahndecken gilt es zu hinterfragen, ob lastunabhängige Formänderungseigenschaften, wie z. B. der thermische Ausdehnungskoeffizient der verwendeten Betone, aktuell ausreichend Beachtung finden, ob allgemeine Literaturwerte für die heutigen Fahrbandeckenbetone stets Gültigkeit besitzen und ob deren Implementierung in moderne Rechenmodelle zu validen Ergebnissen führt. Für eine empirische Herangehensweise ist die Verfügbarkeit adäquater Prüfverfahren von entscheidender Bedeutung. In Deutschland existiert aktuell jedoch kein standardisiertes oder genormtes Verfahren für die prüftechnische Bestimmung des thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Beton. Daher wurden unter Beachtung straßenbauspezifischer Gesichtspunkte zwei Prüfansätze entwickelt, die in diesem Beitrag vorgestellt und hinsichtlich möglicher Messunsicherheiten und Messungenauigkeiten diskutiert werden. Außerdem erfolgt die Darstellung ausgewählter Ergebnisse aus Analysen an Bestandsbetonen aus dem BAB-Netz. Im Ergebnis sollen die Untersuchungen einen Beitrag zur Schaffung der prüftechnischen Voraussetzungen für eine abgesicherte Quantifzierung der thermischen Dehnung von Fahrbahndeckenbetonen leisten.
