Im Zuge der Überarbeitung der DIN 18300 soll in Zukunft die bisherige Einstufung von Boden und Fels entsprechend des Zustands beim Lösen in Boden- und Felsklassen durch eine Einteilung entsprechend ihrem Zustand vor dem Lösen in Homogenbereiche ersetzt werden. Demnach müssen zukünftig für Boden andere Eigenschaften und Kennwerte ermittelt werden als für Fels. In der Baupraxis treten jedoch oftmals natürliche Übergangsbereiche zwischen Boden / Lockergestein und Fels / Festgestein auf. Für diese Übergangsbereiche fehlt ein geeignetes Kriterium für eine Zuordnung zu Boden oder Fels. Bei vorhergehenden Untersuchungen an bindigen Böden wurde einerseits festgestellt, dass der ermittelte Wassergehalt an der Schrumpfgrenze nicht geeignet ist zur Unterscheidung zwischen halbfester und fester Konsistenz. Andererseits war ebenso der einaxiale Druckversuch bedingt geeignet, da die Prüfkörper in vielen Fällen bei der Herstellung zerbrochen sind. Der daraufhin entwickelte Eindringversuch mittels Konusspitze und Proctornadel sollte im Rahmen der vorliegenden Forschungsarbeit an weiteren ungestörten Probekörpern am Übergangsbereich Boden / Fels erprobt werden. An über 25 Probekörpern aus unterschiedlichen geologischen Formationen Deutschlands, die aus Lagerstätten, im Rahmen von Bauprojekten sowie aus Rückstellproben vergangener Projekte gewonnen wurden, wurden neben den bodenmechanischen Parametern, insbesondere die Konsistenz, die einaxiale Druckfestigkeit und die Eindringkraft mittels Konusspitze und / oder Proctornadel ermittelt. Insgesamt war die Durchführung der Eindringversuche einfach. Im Gegensatz zu den einaxialen Druckversuchen waren auch bei leicht zerbrechlichen Proben, an denen aus diesem Grund keine einaxialen Druckversuche möglich waren, gerade noch Probekörper herstellbar. Damit kann der Eindringversuch als Alternative zum einaxialen Druckversuch Hinweise zur einaxialen Druckfestigkeit eines Boden- oder Gesteinskörpers liefern. Andererseits treten in der Praxis immer wieder Fälle auf, bei denen Böden und Gesteine im Übergangsbereich liegen, aber bereits so stark verwittert oder geschichtet sind, dass keine Prüfkörper hergestellt werden können, weder für Druck- noch für Eindringversuche. Für diese Übergangsbereiche müssten grundsätzlich andere Zuordnungswerte gefunden werden. Außerdem wird bei beiden Versuchsarten die Festigkeit des Einzelprobekörpers und nicht die des Gesteinsverbandes ermittelt. Die Auswertung der Laborversuche hat gezeigt, dass keine exakte Grenze zwischen Boden und Fels definiert werden kann. Vielmehr ist die Definition eines Übergangsbereiches erforderlich, für den sowohl Boden- als auch Felsparameter bestimmt werden müssen. Für Böden mit einer Konsistenzzahl von ca. lc > 1,15 müssen ergänzend Felsparameter ermittelt werden. Sofern der einaxiale Druckversuch nicht durchgeführt werden kann, kann auch mit dem Eindringversuch eine Abschätzung der einaxialen Druckfestigkeit erfolgen. Bei Festgesteinen bzw. Fels, bei denen eine einaxiale Druckfestigkeit von ca. qu< 1 MPa bzw. eine Eindringspannung von ca. σ20 < 10 MPa ermittelt wird, müssen neben den Felsparametern auch die Bodenkennwerte ermittelt werden. Der ermittelte Korrelationsansatz zwischen der Eindringspannung und der einaxialen Druckfestigkeit von σ20 ≈ 10 • qu ergibt sich hier näherungsweise aus den durchgeführten Eindring- und einaxialen Druckversuchen.

Bankettmaterialien müssen zwei Anforderungen erfüllen, die von verschiedenen Bestandteilen der Böden gewährleistet werden. Aufgrund der Verkehrssicherheit müssen sie eine dauerhaft hohe Tragfähigkeit aufweisen, damit von der Fahrbahn abkommende Fahrzeuge nicht einsinken und verunfallen. Die Tragfähigkeit und Standfestigkeit der Böden wird hauptsächlich durch den Kiesanteil der Böden erreicht. Da im Bereich des Banketts Straßenoberflächenwasser versickert, müssen sie andererseits ein möglichst hohes Schadstoffrückhalte- und -bindevermögen aufweisen, um den Untergrund und das Grundwasser zu schützen. Dies wird durch die Sand- und Feinanteile der Böden erreicht. Bei den bestehenden Bauweisen besteht nach Auffassung einiger Straßenbauverwaltungen der Länder ein Optimierungsbedarf. Im Rahmen dieser Forschungsarbeit sollten diese Bauweisen überprüft und ggf. weiter entwickelt werden, um noch stärker den bau-, als auch den umwelttechnischen Ansprüchen gerecht zu werden. Dabei werden die Bankette aus einem Gemisch von Gesteinskörnungen bzw. rezyklierten Baustoffen der Körnung 0/32 mm mit Feinkorn bzw. Oberboden hergestellt. Geeignete Zusammensetzungen waren durch Untersuchungen im Labor- und Technikumsmaßstab zu ermitteln. 18 Gemische von Gesteinskörnungen und Baustoffen der Körnung 0/32 mm mit unterschiedlichen Feinkorn- bzw. Oberbodenanteilen wurden in Bezug auf ihre Tragfähigkeit (CBR-Versuche) und Durchlässigkeit im Labor untersucht. Unter Berücksichtigung der Laborergebnisse wurden im Technikumsmaßstab Versuche mit vier Mischungen zur Ermittlung der Tragfähigkeit und des Verformungsverhaltens mittels statischen und dynamischen Verformungsmoduln durchgeführt. Basierend auf den Versuchsergebnissen sollte der Feinkornanteil der Bankettmaterialien einen Wert von 15 M.-% nicht übersteigen. Mit solchen Materialien sollte ein Verformungsmodul Ev2 ≥ 60 MN/m2 bzw. Evd ≥ 30 MN/m2 bei einem Verdichtungsgrad von DPr = 100 % sicher erreichbar sein. Falls eine höhere Tragfähigkeit für Bankette erforderlich ist, sollte der Feinkornanteil der Materialien ggf. weiter beschränkt werden.

Zeitweise fließfähige, selbstverdichtende Verfüllbaustoffe (ZFSV) sind Baustoffe, die i.d.R. aus einem Basismaterial (z. B. Bodenaushub, rezyklierte oder industrielle Gesteinskörnungen), Zement, Tonmehl, Wasser und evtl. Zusatzstoffen bestehen und im Einbauzustand in flüssiger Konsistenz vorliegen. Diese ermöglicht es dem Baustoff, allein unter Einwirkung der Schwerkraft zu fließen und Hohl- und Zwischenräume auszufüllen. Durch die Zugabe von Zusatzstoffen wie z.B. Beschleuniger und Plastifikatoren kön-nen die Eigenschaften des Gemisches angepasst werden. Durch die Hydratation des Zementes gewinnt der Baustoff mit der Zeit an Festigkeit. Die Endprodukteigenschaften können mit den in der Bodenme-chanik üblichen Kennwerten für die Scherfestigkeit (Reibungswinkel und Kohäsion) und die Steifigkeit beschrieben werden (Sandig, 2015). Je nach Anwendungsbereich sind unterschiedliche Anforderungen an die zeitlich veränderlichen mechanischen und rheologischen Eigenschaften von ZFSV zu stellen, die durch die Wahl geeigneter Mischverhältnisse erzielt werden können. ZFSV sind vergleichsweise neue Baustoffe und werden deswegen nur teilweise im erdbautechnischen Regelwerk berücksichtigt. Die Zu-sätzlichen Technischen Vertragsbedingungen und Richtlinien für Erdarbeiten im Straßenbau (ZTVE-StB17, FGSV 2017) geben dabei lediglich vor, dass die Übereinstimmung der Baustoffeigenschaften mit den vorab festgelegten Anforderungen an das zulässige Größtkorn, die Fließfähigkeit, die Tragfähigkeit, die Druckfestigkeit, sowie die Volumen- und Raumbeständigkeit nachzuweisen sind. In den Hinweisen für die Herstellung und Verwendung von zeitweise fließfähigen, selbstverdichtenden Verfüllbaustoffen im Erd-bau (H ZFSV, FGSV 2012) werden nur geeignete Baustoffe zur Herstellung von ZFSV und Prüfverfahren zur Bestimmung der Frisch- und Endprodukteigenschaften genannt. Unter dem Begriff Dauerhaftigkeit versteht man die Fähigkeit eines Baustoffes, seine Eigenschaften (z. B. Festigkeit) über lange Zeiträume trotz der auftretenden Einwirkungen (z. B. witterungsbedingte Einwirkungen wie Austrocknung, Wiederbe-feuchtung oder Frost-Tau-Wechsel) aufrechtzuerhalten. Die Frostbeständigkeit sowie die Beständigkeit gegenüber Trocken-Feucht-Wechsel von ZFSV wurde bisher vereinzelt anhand von Prüfverfahren, die für Beton bzw. bindemittelbehandelte Böden entwickelt worden sind, untersucht. Dabei stellte sich jedoch heraus, dass die Versuche insbesondere bei Frostbanspruchung frühzeitig abgebrochen werden muss-ten, da die Proben zumeist zu stark beansprucht wurden und bereits während der Versuchsdurchführung zerfielen. Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens wurden ZFSV aus drei unterschiedlichen Basismateri-alien (Bodengruppe SE, TL und SU nach DIN 18196) hinsichtlich ihrer Dauerhaftigkeit untersucht. Dabei wurde ein reiner Portlandzement als Bindemittel und Na-Bentonit als Additiv verwendet. Zunächst wurden im Rahmen der Vorversuche Dauerhaftigkeitsversuche in Anlehnung an bestehende nationale und interna-tionale Prüfverfahren für Boden-Bindemittel-Gemische an einem ZFSV aus dem grobkörnigen Basismate-rial durchgeführt. Dabei stellte sich heraus, dass diese Verfahren für ZFSV nicht geeignet sind. Die Prüf-verfahren wurden dann stufenweise angepasst, bis ein geeignetes Verfahren zur Prüfung der Dauerhaf-tigkeit von ZFSV gegenüber Frost-Tau-, Trocken-Feucht-Wechsel und Wasserlagerung entwickelt wurde. Im Rahmen weiterer Untersuchungen wurden die drei Prüfverfahren an zwei weiteren ZFSV aus einem feinkörnigem Basismaterial und an drei ZFSV aus dem gemischtkörnigen Basismaterial erfolgreich ange-wendet. Die Ermittlung des CBR-Wertes war immer möglich, selbst an stark beschädigten Proben (z. B. an einem ZFSV aus dem feinkörnigen Basismaterial mit hohem Ausgangswassergehalt nach drei Frost-Tau-Zyklen). Es war deshalb nicht erforderlich, die im Rahmen der Vorversuche entwickelten Prüfverfah-ren zu ändern bzw. anzupassen. Für die drei entwickelten Verfahren zur Prüfung der Dauerhaftigkeit von ZFSV gegenüber Frost-Tau- bzw. Trocken-Feucht-Wechsel und Wasserlagerung wurde ein Entwurf für eine Prüfvorschrift in Anlehnung an die TP BF-StB Teil B 7.1 formuliert. Im Entwurf sind nicht nur die Prüfverfahren ausführlich beschrieben, sondern es wird auch auf die Probenherstellung und die -lagerung eingegangen. Abschließend wurden unterschiedliche Kriterien zur Bewertung der Dauerhaftigkeit von ZFSV auf Grundlage der Ergebnisse der Dauerhaftigkeitsversuche an den neun untersuchten ZFSV vor-geschlagen.