Während bei Brücken mit großen Spannweiten Fahrbahnübergänge aus Stahl zur Anwendung kommen, können für Brücken mit Dehnlängen bis ca. 50m seit den 1980ern auch Fahrbahnübergänge aus Asphalt eingesetzt werden, die seit 2003 in den „Zusätzlichen Technischen Vertragsbedingungen und Richtlinien für Ingenieurbauten“ (ZTV-ING Teil 8 Abschnitt 2) [1] geregelt sind. Neben den geringeren Kosten liegen die Vorteile dieser Bauweise vor allen Dingen in der Schnelligkeit beim Einbau, der Möglichkeit der fahrstreifen-weisen Erneuerung sowie in der geringen Geräuschentwicklung und dem Fahrkomfort bei den Überrollungen durch die Kraftfahrzeuge. Nachteilig ist die begrenzte Standfestigkeit des Fahrbahnübergangssystems, weshalb diese Fahrbahnübergänge nur begrenzt für Lkw-Fahrstreifen auf hochbelasteten Strecken geeignet sind. Um diesen Nachteil auszugleichen wurden in den letzten Jahren Fahrbahnübergänge aus Polyurea oder Polyurethan entwickelt. Bei Fahrbahnübergängen aus Polyurethan handelt es sich um elastische Belagsdehnfugen, die in ihrer Funktionsweise weitgehend den in den ZTV-ING Teil 8 Abschnitt 2 geregelten Fahrbahnübergängen aus Asphalt entsprechen. Anstatt bitumenhaltiger Massen werden jedoch elastische Polymere auf der Basis von Polyurea oder Polyurethan verwendet. Auf diese Weise wird bei einer hohen Elastizität eine gute Standfestigkeit erreicht, die im Gegensatz zu Fahrbahnübergängen aus Asphalt weitgehend unabhängig von der Temperatur ist. Bisher kommen Fahrbahnübergänge aus Polyurethan auf Brücken im Zuge von Bundesfernstraßen nur mit Zustimmung im Einzelfall des BMVI zum Einsatz. Grundlage für die Zustimmung im Einzelfall ist der prüftechnische Nachweis der Gleichwertigkeit zu den Fahrbahnübergängen aus Asphalt. Für die in diesem Projekt untersuchten Fahrbahnübergänge aus Polyurethan erfolgte dies durch die ETA-12/0260 [2]. In anderen Ländern wie z. B. Österreich, Schweiz oder den Niederlanden wird diese Bauart bereits seit einigen Jahren verwendet. In dem nachfolgenden Bericht werden die Bauart sowie die Besonderheiten beim Einbau detailliert beschrieben. Grundlage ist eine Erfahrungssammlung an 21 ausgesuchten Baumaßnahmen, die in den letzten fünf Jahren ausgeführt wurden. Bei sechs Baumaßnahmen wurde der Einbau begleitet, ebenso die spätere Instandsetzung an zwei dieser Bauwerke. An weiteren 11 Bauwerken wurden die Fahrbahnübergänge aus Polyurethan nach mehrjähriger Liegezeit inspiziert und bei den vier restlichen Bauwerken erfolgte die Erfahrungssammlung auf der Grundlage von Erfahrungsberichten der zu-ständigen Verwaltungen. Fahrbahnübergänge aus Polyurethan sind eine Alternative zu Fahrbahnübergängen aus Asphalt bei Bauwerken mit hoher Verkehrsbelastung bzw. ruhendem/stockendem Verkehr. Sie wurden außerdem als Ersatz für kleine, nicht mehr funktionstüchtige Fahrbahnübergänge aus Stahl eingesetzt, wenn eine schnelle Ausführung oder ein fahrstreifenweiser Einbau gefordert war bzw. ein Eingriff in den Konstruktionsbeton vermieden werden sollte. Aber auch wenn eine Lärmminderung gefordert wird, stellen Fahrbahnübergänge aus Polyurethan eine Alternative zu Fahrbahnübergängen aus Stahl dar. Von den 21 untersuchten Bauwerken mit Fahrbahnübergängen aus Polyurethan musste an sechs Bauwerken bereits nach kurzer Zeit eine Instandsetzung vorgenommen werden. Darunter befanden sich fünf Bauwerke im Zuge von Bundesautobahnen. Dies stellt eine Schadenshäufung bei Baumaßnamen im Zuge von Bundesautobahnen dar. An den restlichen 15 Bauwerken sind bisher keine Schäden aufgetreten. Wie die Erfahrungssammlung gezeigt hat, sind bei dem Einbau oftmals Fehler bzw. Ungenauigkeiten aufgetreten, die bei dem überwiegenden Teil der Schäden eine Rolle spielen. Diese wurden dokumentiert und sollen bei zukünftigen weiteren Pilotprojekten berücksichtigt werden. Eine endgültige Beurteilung der Praxistauglichkeit dieser Bauart ist daher erst nach Vorliegen der Ergebnisse dieser weiteren Pilotprojekte möglich. Literatur [1] Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien für Ingenieurbauten, Teil 8 Bauwerksausstattung, Abschnitt 2 Fahrbahnübergänge aus Asphalt (ZTV-ING Teil 8 Abschnitt 2) Stand 01/2003 [2] Europäische technische Zulassung ETA-12/0260, Gültigkeitsdauer 26.07.2012 – 25.07.2017

Als Fugenfüllungen für die Fugen zwischen dem Asphaltbelag und dem Schrammbord werden in den ZTV Fug-StB 01 heiß verarbeitbare elastische Fugenmassen vorgeschrieben. Bei Fugenspaltbreiten ab 15 mm sind zwischen den Fugenfüllungen neben der Schutzschicht und den Fugenfüllungen neben der Deckschicht als Unterfüllstoff rechteckige Profile oder Trennstreifen vorzusehen. Dieser eingelegte Unterfüllstoff oder Trennstreifen soll die Drei-Flanken-Haftung der Fugenfüllung verhindern, da hierdurch die Spannungen an den Fugenflanken vergrößert würden, was zu einem Ablösen der Fugenflanken führen könnte. Die Verwendung der Unterfüllstoffe und Trennstreifen ist aber nicht unproblematisch, da Wasser, welches durch kleine Schäden in die Fugen eindringt, sich entlang des Unterfüllstoffes verteilen kann. Der Schrammbord wird über große Längen geschädigt, wobei diese Schädigung evtl. lange Zeit unerkannt bleibt. Im Rahmen des Forschungsprojektes 98222 "Bewegungen der Randfugen auf Brücken" hat sich aus der Gegenüberstellung der tatsächlich gemessenen mit den sich aus den Abmessungen der Randfugen ergebenden theoretisch möglichen Fugenbewegungen gezeigt, dass die Fugenfüllungen der Randfugen auf Brücken bei weitem nicht bis an die Grenze ihrer Dauerfestigkeit belastet werden. Ein Weglassen der Unterfüllstoffe sollte daher theoretisch möglich sein, ohne die Dauerhaftigkeit der Fugenfüllung zu gefährden. Allerdings sind die Bedingungen auf der Baustelle in den meisten Fällen nicht mit den Bedingungen bei der Prüfung der Dauerfestigkeit der Fugenfüllungen im Labor zu vergleichen. Daher treten in der Praxis oftmals Schäden auf. Durch Feldversuche sollte daher im Rahmen dieses Projektes überprüft werden, welche Auswirkungen das Weglassen des Unterfüllstoffes in der Praxis haben kann. Die Ergebnisse der Zustandsbewertung nach circa dreijähriger Liegezeit der Fugenfülllungen zeigen, dass die Unterschiede in der Dauerhaftigkeit der Ausführung der Fugenfüllungen mit und ohne Unterfüllstoff eher geringfügig sind. Eine weitere sporadische Beobachtung der Fugenfüllungen über die nächsten Jahre erscheint angebracht. Eine eindeutige und in allen Fällen zutreffende Beantwortung der Frage, ob die Fugenfüllungen der Randfugen mit oder ohne Unterfüllstoff ausgeführt werden sollen, ist dennoch zurzeit noch nicht möglich. Die bisherigen Ergebnisse machen jedoch deutlich, dass die Sorgfalt beim Einbau den weitaus größten Anteil an der Dauerhaftigkeit der Fugenfüllungen hat.

Reaktionsharzgebundene Dünnbeläge (RHD-Beläge) können als Beläge bis zu einer Dicke von 15 mm auf stählernen Fahrbahnplatten und Dienststeg-, Geh- und Radwegflächen aufgebracht werden. Ihre bevorzugten Anwendungsbereiche sind Fahrbahnen auf beweglichen Brücken (zum Beispiel Klappbrücken), auf Festbrückengeräten (zum Beispiel D-Brücken), Fußgängerbrücken und auf Nebenbereichen von stationären Brücken (zum Beispiel Geh- und Radwegen, Dienststegen, Schrammborden und Mittel- und Randkappen). Die Begehungen und Untersuchungen zu diesem Projekt konzentrierten sich auf die Begutachtung von Schadensfällen. In diesem Bericht werden daher hauptsächlich die Schwachstellen der RHD-Beläge aufgezeigt, die zum überwiegenden Teil in der Ausführung der Belagsarbeiten liegen. Dies sagt keinesfalls etwas über die grundsätzliche Qualität der RHD-Beläge aus. Ordnungsgemäß unter den vorgeschriebenen Witterungsbedingungen ausgeführte RHD-Beläge sind von sehr hoher Qualität und können durchaus eine Lebensdauer von 15, 20 oder mehr Jahren erreichen, ohne die Notwendigkeit von Instandsetzungsmaßnahmen. Diese Lebensdauer kann sich zukünftig bei der Verwendung von Chromerzschlacke und Korund als Zuschlag und Abstreuung für befahrene Beläge noch verlängern. Wenn Belagsschäden auftreten, so werden diese fast ausschließlich durch Mängel in der Ausführung hervorgerufen. Reaktionsharze sind bei ihrer Aushärtung sehr empfindlich gegenüber verschiedenen äußeren Einflüssen, weshalb die Hauptursache für Schäden an RHD-Belägen der Einbau unter ungünstigen meteorologischen Bedingungen ist. Daher befasst sich ein Hauptteil dieses Berichtes mit einer statistischen Untersuchung meteorologischer Daten zur Feststellung, in welchen Monaten RHD-Beläge mit welcher Sicherheit unter den geforderten Einbaubedingungen eingebaut werden können. Zu diesem Zweck wurden die Wetterdaten der Jahre 1995 - 1997 von sechs verschiedenen über Deutschland verteilten Wetterstationen ausgewertet, die vom Deutschen Wetterdienst in Offenbach zur Verfügung gestellt wurden.

Bei Fahrbahnoberflächen von Brücken und insbesondere von Stahlbrücken besteht gegenüber dem Straßenverlauf vor und hinter der Brücke die Gefahr einer vorzeitigen Glättebildung, da die relativ dünnen Fahrbahntafeln schnell auskühlen, während der dickere Belagsaufbau und der Untergrund auf der freien Strecke wie ein Wärmespeicher wirken. Insbesondere bei Brücken an ungünstigen Standorten, wie in der Nähe von Gewässern oder in Einschnitten, besteht vor allem im Spätherbst und am Beginn des Frühjahrs eine besondere Gefahr für die Verkehrsteilnehmer. Dieser besonderen Gefährdung des Verkehrs wird derzeit entweder durch Frühwarnsysteme mit vorsorglichem Streudienst oder durch Taumittelsprühanlagen begegnet. Eine weitere Möglichkeit die besondere Gefährdung aus dem Vereisungsverhalten der Brückenfahrbahn zu beseitigen, ist die, den Fahrbahnbelag der gefährdeten Brücken in den kritischen Zeiträumen zu beheizen. Dadurch wird die Salzbelastung für die Umwelt und auch für das Bauwerk reduziert. Im BASt"Bericht B87 "Vermeidung von Glättebildung auf Brücken durch die Nutzung von Geothermie" [2] wird diese umweltfreundliche Alternative ausführlich erläutert. Im Rahmen des hier beschriebenen Projekts wurden ergänzende Untersuchungen durchgeführt, um weiterführende Erkenntnisse über das Verbundverhalten und die Dauerhaftigkeit von Gussasphalt mit integrierten Rohrregistern zu gewinnen und daraus Empfehlungen für die Praxis abzuleiten. Zum einen handelt es sich um Abreissversuche an zwei D-Brückenmodulen mit Fahrbahntemperierung, zum anderen um Langzeitmessungen auf einer Straßenbrücke, bei der im Rahmen einer Erneuerung des Fahrbahnbelags probeweise Rohrregister eingebaut wurden. Es wurden verschiedene Systeme untersucht, die eine sichere Befestigung der Rohrregister auf der Unterlage gewährleisten und gleichzeitig den Einbau der Deckschicht möglichst wenig behindern. Desweiteren wurde die Ausrichtung der Rohre untersucht und die Dauerhaftigkeit überprüft. Großflächige Befestigungsgitter haben sich zur Fixierung von Rohrregistern für die in Deutschland üblichen Fahrbahnbeläge als ungeeignet erwiesen, da sie einen ausreichenden Schichtenverbund behindern. Für die Befestigung der Rohrregister sind daher wenig störende Befestigungsmittel wie z.B. halbseitige Rohrschellen zu empfehlen. Für quer zur Fahrtrichtung ausgeführte Rohrregistern konnte die grundsätzliche Praxistauglichkeit hinsichtlich des Einbaus und der Dauerhaftigkeit unter Verkehrsbelastung nachgewiesen werden. Als entsprechender Nachweis für längs zur Fahrtrichtung ausgeführte Rohrregister dient die erfolgreiche Pilotanwendung bei der Kanalbrücke Berkenthin. Im Hinblick auf die Dauerhaftigkeit konnten im Untersuchungszeitraum von 5 Jahren keine Einschränkungen festgestellt werden. Es wurden weder Risse noch Verformungen im Fahrbahnbelag indiziert. Für eine weitere Beurteilung des Langzeitverhaltens sollten auch zukünftig regelmäßige Begehungen und Messungen erfolgen.

Das Merkblatt für die Fugenfüllungen in Verkehrsflächen aus Beton einschließlich der Lieferbedingungen für bituminöse Fugenvergussmassen (TL-bit Fug 82) aus dem Jahr 1982 wurde überarbeitet. Es entstanden die Zusätzlichen Technischen Vertragsbedingungen und Richtlinien für Fugenfüllungen in Verkehrsflächen (ZTV Fug-StB 01) mit den Technischen Lieferbedingungen (TL Fug-StB 01) und den Technischen Prüfvorschriften (TP Fug-StB 01), die mit dem Allgemeinen Rundschreiben Straßenbau Nr. 29/2001 vom 31. Juli 2001 für den Bereich der Bundesfernstraßen eingeführt wurden. Als Fugenfüllungen für die Fugen zwischen dem Asphaltbelag und dem Schrammbord auf Brücken werden in den ZTV Fug-StB 01 verarbeitbare elastische Fugenmassen vorgeschrieben. Diese elastischen Fugenmassen sind für Änderungen der Fugenspaltbreite bis 35 % ausgelegt. Bei Fugenspaltbreiten ab 15 mm sind zwischen der Fugenfüllung neben der Schutzschicht und der Fugenfüllung neben der Deckschicht als Unterfüllstoff rechteckige Profile oder Trennstreifen vorzusehen. Die Vergusstiefe muss mindestens das 1,5-fache der Fugenspaltbreite betragen. Der bei den Randfugen auf Beton- und Stahlbrücken zwischen dem Fugenverguss in der Schutzschicht und dem Fugenverguss in der Deckschicht eingelegte Unterfüllstoff oder Trennstreifen soll die Drei-Flanken-Haftung verhindern, da durch sie die Belastung der Fugenflanken vergrößert wuerde, was zu einem Ablösen der Fugenflanken führen könnte. Die Verwendung des Unterfüllstoffes ist aber auch mit Nachteilen verbunden. Wird die Fuge an irgendeiner Stelle undicht, so dringt Wasser, im Winter Salzwasser, in die Fuge ein und verteilt sich entlang des Trennstreifens. Der Schrammbord wird über große Längen geschädigt, wobei diese Schädigung lange Zeit nicht erkannt werden kann. In den Arbeitskreisen 7.10.1 "Beläge auf Betonbrücken" und 7.10.2 "Beläge auf Stahlbrücken" der Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen (FGSV) wurde erwogen, den Unterfüllstoff oder Trennstreifen bei den Fugen vor Schrammborden oder Bordsteinen auf Brücken wegzulassen, um die Schädigung des Bauwerks bei einem örtlichen Versagen der Fugenfüllung zu minimieren. Dies würde jedoch voraussetzen, dass die Fugenbewegungen in diesen Bereichen ausreichend klein sind, damit die erhöhte Beanspruchung der Fugenflanken aufgrund der Drei-Flanken-Haftung keine Auswirkungen hat. Zu diesem Zweck wurden im Rahmen dieses Projektes sowohl kurzfristige als auch langfristige Fugenbewegungen an 2 Beton- und 3 Stahlbrücken gemessen. Die Mindestbreite der Randfugen auf Brücken entlang der Schrammborde beträgt 2 cm. Daraus ergibt sich, dass bei Verwendung der elastischen Fugenmassen nach den ZTV Fug-StB 01 Änderungen der Fugenspaltbreite von mindestens 6,5 mm aufgenommen werden können. Die Messungen ergaben, dass die tatsächlich auftretenden Fugenbewegungen nur ca.10 % der theoretisch möglichen Fugenbewegung betragen. Ein Weglassen des Unterfüllstoffes bzw. des Trennstreifens bei Fugenfüllungen der Randfugen entlang des Schrammbordes sollte daher möglich sein. Es ist geplant, die Randfugen von etwa 10 Brücken ohne Unterfüllstoff auszuführen und die Bewährung dieser Randfugen über einen Zeitraum von 4 Jahren zu beobachten. Bei positivem Ergebnis dieses Bewährungsnachweises könnte dann die obligatorische Verwendung eines Unterfüllstoffes oder eines Trennstreifens bei Randfugen auf Brücken entfallen. Desweiteren kann aus den Messergebnissen ein praxisgerechtes Belastungskollektiv für Prüfungen oder Untersuchungen an Fugenfüllungen abgeleitet werden, welches sowohl die temperaturbedingten tages- oder jahreszyklischen Fugenbewegungen als auch die Fugenbewegungen aus Verkehr simuliert. Zur Vereinfachung des Kollektivs und da die jahreszyklischen Fugenbewegungen kleiner als die tageszyklischen Fugenbewegungen sind, reicht es aus, nur die tageszyklischen Fugenbewegungen zu simulieren. Die Frequenz muss unter Berücksichtigung der Materialeigenschaften festgelegt werden. Die Amplitude der Fugenbewegung sollte 0,45 mm betragen. Die Fugenbewegungen aus Verkehr können praxisgerecht mit einer Frequenz von ca. 1 Hz bei einer Amplitude von 30 -µm für den Lkw-Verkehr oder 0,50 -µm für Schwerlasttransporte simuliert werden. Gegebenenfalls sollte zu den vorgenannten Amplituden noch ein Zuschlag für an den hier untersuchten Brücken nicht erfasste Effekte hinzugerechnet werden.