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Im Vorhaben wurde das Verhalten von offenporigen Fahrbahnbelägen in Bezug auf brennbare Flüssigkeiten im Vergleich zu dichten Fahrbahnoberflächen untersucht und analysiert inwieweit die speziellen Eigenschaften von offenporigen Asphalten Auswirkungen auf die Sicherheitsannahmen für risikobasierte quantitative Untersuchungen für Tunnel oder teilgeschlossene Bauwerke aufweisen. Hierzu wurden umfangreiche Versuche an großflächigen Versuchsplatten (80 x 80 cm) mit Deckschichten aus offenporigem Asphalt (PA) und Splitt-Mastix-Asphalt (SMA) sowie ergänzende CFD-Berechnungen durchgeführt. Die Ermittlung des Durchfluss- und Ausbreitverhaltens erfolgte bei konstanter Flüssigkeitsaufgabe auf die Versuchsplatten und Fassung der an den Plattenseiten austretenden Flüssigkeit in Messzylindern. Über diese wurde für die verschiedenen Deckschichten das zeitliche und räumliche Ausbreitungsverhalten analysiert. Die Ermittlung des Einflusses einer Oberflächenneigung erfolgte durch Variation der Ableitversuche mit zwei unterschiedlichen Plattenneigungen. Die Ermittlung des Brandverhaltens erfolgte in zwei Schritten. In einer ersten Versuchsreihe wurden auf die Platten verschiedene zuvor definierte Kraftstoffmengen aufgegeben und anschließend gezündet, so dass bei Brandbeginn beim SMA ein übersättigter und beim PA, je nach Aufgabemenge ein übersättigter, gesättigter oder teilgesättigter Asphalt vorlag. In der zweiten Versuchsreihe erfolgte während des Abbrands ein kontinuierlicher Benzinzufluss. Die Analyse der umfangreichen Daten aus den Versuchsreihen ermöglichte die Bereitstellung detaillierter Eingangsgrößen für die CFD-gestützte Modellierung und Validierung des zeitlichen und räumlichen Ausbreitungs- und Abbrandverhaltens für die betrachteten Fahrbahnoberflächen. In der sich anschließenden Wirkungsanalyse wurden die sich aus der Modellierung ergebenden Auswirkungen der unterschiedlichen Fahrbahnoberflächen (PA und SMA) ermittelt und unter Anwendung des Verfahrens für die Bewertung der Sicherheit von Straßentunneln miteinander verglichen. Der quantitative Sicherheitsvergleich zeigte, dass offenporige Asphaltbeläge in Einhausungs- und Tunnelbauwerken unter risikoorientierten Gesichtspunkten nicht ungünstiger als dichte Fahrbahnbeläge einzustufen sind.
Bei Arbeitsstellen kürzerer Dauer kommt es häufig zu Auffahrunfällen auf die fahrbare Absperrtafel. Unfallursachen sind oftmals Übermüdung oder Unachtsamkeit der Fahrer ("Sekundenschlaf"), die zu ungebremsten Auffahrunfällen führen. Auf Grund dieser Tatsache ist es erforderlich, geeignete Sicherungsmaßnahmen zu suchen, die sowohl einen flüssigen und sicheren Verkehrsablauf gewährleisten als auch das Risikopotenzial für die Arbeitskräfte durch Vermeidung von Unfällen deutlich verringern. Einen möglichen Lösungsansatz stellen hier vor allem die so genannten Andreasstreifen dar, die sich bereits in den Niederlanden im Praxiseinsatz bewährt haben und dort zur Erhöhung der Sicherheit bei kurzfristigen Arbeitsstellen beigetragen haben. Diese werden 150 m vor der fahrbaren Absperrtafel auf dem gesperrten Fahrstreifen verlegt, um unachtsame Fahrer (durch die mechanische Wirkung) vor der Arbeitsstelle zu warnen. Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens sollten neue Methoden zur Sicherung von Arbeitsstellen kürzerer Dauer auf Autobahnen erprobt werden, mit dem Ziel, hieraus Empfehlungen zur unmittelbaren Umsetzung dieser Maßnahmen in der Praxis abzuleiten. Hierzu wurden in einer Grundlagenanalyse die vorhandenen Erfahrungen hinsichtlich des Einsatzes von Andreasstreifen systematisch aufbereitet und auf dieser Basis Arbeitsstellenanordnungen zum Einsatz dieser Absicherungsmethode auf deutschen Autobahnen abgeleitet. Im Rahmen von Pilotversuchen in Nordrhein-Westfalen und Rheinland-Pfalz wurde der Einsatz von Andreasstreifen dann praktisch erprobt. Insgesamt haben die Untersuchungen gezeigt, dass der Einsatz von Andreasstreifen bei stationären Arbeitsstellen kürzerer Dauer auf zweistreifigen Richtungsfahrbahnen uneingeschränkt empfohlen werden kann. Dies gilt somit für Arbeitsstellen mit Sperrung des rechten und mit Sperrung des linken Fahrstreifens sowie auch für Arbeitsstellen auf dem Seitenstreifen. Insbesondere bei letzteren ist die zusätzlich Absicherung mit Andreasstreifen aus verkehrlichen wie betrieblichen Aspekten unkritisch, gleichzeitig sind hiervon ausschließlich positive Effekte zu erwarten. Ein Über-fahren der Andreasstreifen ist grundsätzlich für alle Fahrzeugarten, auch für Motorräder, unproblematisch. Die Analyse der betrieblichen Abläufe bei Verwendung der Andreasstreifen hat zudem belegt, dass keine zusätzliche Gefährdung durch Auf- und Abbau für das Betriebspersonal gegeben ist. Auf Grund der gewonnenen Erkenntnisse wurden Regelpläne ausgearbeitet, die in die RSA bzw. deren Fortschreibung übernommen werden können. Ergänzend wurden Hinweise zum Auf- und Abbau bei der Arbeitsstelleneinrichtung gegeben und die erforderlichen Änderungen im technischen und sonstigen Regelwerk, dies sind neben den RSA vor allem die StVO, aber z. B. auch die ZTV-SA, aufgezeigt. Zur Einführung dieser Absicherungsmethode als Standardabsicherung von Arbeitsstellen kürzerer Dauer besteht jedoch noch Handlungs- und vor allem Regelungsbedarf, auch in juristischer Hinsicht. Unabhängig davon ist eine kurzfristige Einführung von Andreasstreifen prinzipiell und ohne großen Aufwand möglich. Eine Einführung der Andreasstreifen ist deshalb möglichst bald anzustreben. Begleitend zu der Einführung der Andreasstreifen in die Praxis sollte eine entsprechend angelegte Informationskampagne für die Verkehrsteilnehmer durchgeführt werden.
Ziel des Forschungsvorhabens war die Herstellung von „Nanoasphalt“ aus mit polymerbeschichteten, plättchenförmigen Nanopartikeln dotierten Bitumenbindemitteln und die Untersuchung des Alterungsverhaltens der neuen Materialklasse.
Theoretische Voruntersuchungen zeigten, dass statistisch im Volumen verteilte, mplättchenförmige Partikel mit Aspekverhältnissn D/H > 100 als effektive Diffusionsbarrieren wirken und sowohl die oxidative Alterung als auch den Verlust weichmachender Bestandteile aus Bitumenbindemitteln um den Faktor 2 - 3 verlangsamen können.
Es wurde eine lösemittelfreie Synthese für Alkyl-Quat-Primer-Polymere entwickelt und ein Verfahren ausgearbeitet, um Natrium-Montmorillonit (NaMMT) in einem einstufigen Verfahren zu exfoliieren und die entstehenden Silikatblättchen mit den Polymeren zu beschichten. Hochverzweigte Polymere auf Basis von Polyethylenimin mit einem Quarternisierungsgrad von ca. 5 mol% und einem Alkylierungsgrad von 80 mol% unter Verwendung von C12-Substituenten adsorbieren irreversibel auf Montmorrilonit und wirken zugleich als Dispergiermittel. Es konnten Nanopartikel-Bitumen-Komposite (NPBK) hergestellt werden, die bis zu 10 M.-% Nanopartikel mit Dicken von 10-50 nm und Durchmessern von ca. 1-10 μm enthielten. Zur Herstellung eines Demonstrators wurden die Synthesen in den Halbtechnikumsmaßstab hochskaliert (11 kg Polymer → 22 kg modifizierte Nanopartikel → 440 kg Nano-Bitumen → 6.200 kg Nano-Asphalt).
Die Einmischung der Nanopartikel in das Bitumen erfolgte einmal mit dem bereits in der Pilotstudie eingesetzten Schnecken-Extruder und mit Blick auf eine spätere Hochskalierung des Herstellungsprozesses mittels Hochschermischer. Die auf diese Weise hergestellten NPBKs wurden in unterschiedlichen Alterungsstufen (frisch, kurz- und langzeitgealtert) anhand von konventionellen und rheologischen Prüfungen beurteilt.
Mit ausgewählten NPBK-Varianten wurden auf Laborebene Asphalte hergestellt, die ebenfalls umfangreichen Testreihen unterzogen wurden. Den Projektabschluss bildete die großmaßstäbliche Mischgutherstellung in einer Asphaltmischanlage sowie das Anlegen und Beproben einer Demonstratorfläche.
