Das Ziel dieses Forschungsvorhabens war die Verbesserung des Nutzungsverhaltens Offenporiger Asphalte durch eine gezielte Optimierung der Zusammensetzung. Dazu wurde systematisch der Einfluss der Mischgutzusammensetzung in Hinblick auf das Alterungsverhalten Offenporiger Asphaltdeckschichten untersucht. Die Mischgutzusammensetzung wurde anhand von Kornform, Kornanteilen der einzelnen Kornklassen sowie Mastixzusammensetzung variiert. Die Bewertung der akustischen Eigenschaften der verschiedenen PA-Varianten wurde anhand des Strömungswiderstandes und des Schallabsorptionsgrades überprüft. Zudem wurden ausgewählte PA-Varianten bezüglich der zu erwartenden bautechnischen Dauerhaftigkeit überprüft. 40 Sieblinienvarianten wurden theoretisch aus den Lieferkörnungen abgeleitet und mittels computerbasierter Modellberechnung der zu erwartende Hohlraumgehalt der PA-Varianten ermittelt. Das Ergebnis der computerbasierten Modellberechnung zeigt, dass diese noch keine zielsichere Vorhersage des experimentell ermittelten Hohlraumgehaltes ermöglicht. Durch die Variation der Sieblinie konnten große Unterschiede der akustischen Eigenschaften der PA-Varianten nachgewiesen werden, wohingegen ein eindeutiger Einfluss auf den Kornverlust PL nicht festgestellt werden konnte. Die Variation der Kornform hatte in dem hier geprüften Rahmen keinen eindeutigen Einfluss auf den Hohlraumgehalt und auf die akustischen Eigenschaften der PA-Varianten. Die Variation der Mastixkomponente zeigte deutliche Einflüsse auf den Hohlraumgehalt, den Schallabsorptionsgrad und auf den Kornverlust PL. Die Ergebnisse und die Differenzierbarkeit der Oberflächenverschleißprüfung vor und nach Alterung sollten kritisch hinterfragt werden. Insgesamt konnten durch die Ergebnisse der Untersuchungen Optimierungspotentiale aufgezeigt werden. Durch gezielte Variation der Sieblinie und der Mastixzusammensetzung können die akustischen Eigenschaften und die Nutzungsdauer Offenporiger Asphalte verbessert werden.

Zur Prüfung fertiger Straßenbauleistungen werden Bohrkerne/Ausbauproben entnommen, die prinzipiell eine Schwächung der Straßenkonstruktion verursachen. Qualitativ minderwertige Verschlüsse von Bohrkernentnahmestellen führen häufig zu offenen Löchern in der Straßenbefestigung bzw. zu Schäden an der umgebenden Originalkonstruktion. Um eine fachgerechte und qualitativ hochwertige Ausführung des Verschlusses zu erzielen, wurden Recherchen zu unterschiedlichen Verfahren und Materialien durchgeführt und eine Auswahl von 14 Verschlussvarianten evaluiert. Die Varianten bestehen aus einem Deckschicht-/Deckenersatz und einer Unterkonstruktion. Sie wurden mit zweckmäßig modifizierten und angepassten Prüfverfahren hinsichtlich Dichtigkeit und Dauerhaftigkeit unter zyklischer Last untersucht. Im Labor hergestellte Heißmischgutverschlüsse (HMG) sind dicht und ermöglichen einen guten Verbund zur Originalkonstruktion wohingegen im Labor hergestellte Kaltmischgutverschlüsse (KMG) undicht waren. Trotz gleichartiger Verdichtung sind die Oberflächenbilder zwischen den im Labor und den in situ hergestellten Verschlüssen unterschiedlich. Die Dauerhaftigkeitsprüfungen (zyklische Belastung) verformen die Bohrkernverfüllungen im Verlauf der Konsolidierungsphase unterschiedlich und korrelieren mit der Steifigkeit der Unterkonstruktion bzw. der Verdichtungswilligkeit der eingesetzten Materialien. Zwei Verschlussvarianten (HMG, KMG) wurden auf dem duraBASt in ein Versuchsfeld eingebaut und mit dem MLS30 belastet. Es wurden kontinuierlich Querebenheits- und FWD-Messungen durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen, dass bei einem fachgerechten Verschluss der Bohrkernentnahmestelle keine Beeinträchtigung der Tragfähigkeit zu erwarten ist. Des Weiteren wurde ein Dokumentationskonzept entwickelt, das eine Georeferenzierung von Bohrkernentnahmestellen per GPS ermöglicht. In die Entnahmestelle werden RFID-Transponder eingesetzt, auf denen vor Ort Daten gespeichert und abgerufen werden können. Durch eine vorgesehene Verknüpfung der Entnahmestelle mit einer Datenbank kann auf weitere Daten des Asphaltaufbaus zugegriffen werden. Abschließend sind die Erkenntnisse in einem Entwurf für eine Verfahrensanweisung zusammenfassend dargestellt worden.

Für die erweiterte grafische Darstellung der KiST-Zonen ist ein einfaches Verfahren zur Berechnung stündlicher Werte der Fahrbahnoberflächentemperatur entwickelt worden, das mit meteorologischen Beobachtungen der Lufttemperatur, der Globalstrahlung und der Luftfeuchte arbeitet. Die Berechnungsgleichungen wurden anhand der Messwerte von Glättemeldeanlagen ermittelt. Aus den Fahrbahnoberflächentemperaturen lassen sich sog. KiST-Raten, die äquivalent zu den Schadenssummen sind, ableiten. Diese KiST-Raten, berechnet für 380 Standorte und den Zeitraum 2001 bis 2015, sind auf Gitterpunkte im Abstand von 1 km in W-O und in N-S-Richtung unter Berücksichtigung der Höhenabhängigkeit interpoliert worden. Sie bilden die Grundlage für die flächendeckende Ausweisung von KiST-Zonen in der Bundesrepublik. KiST-Zonen sind Zonen mit ähnlichen KiST-Raten, die sich untereinander durch die Dicke der Asphaltschicht unterscheiden, die nötig ist, um dieselbe KiST-Rate (bzw. Schadenssumme) zu erreichen. Daher ist die Einteilung der Bundesrepublik in KiST-Zonen so vorgenommen worden, dass zwischen den Zonen bei Anwendung der Kalibrierasphalte jeweils eine Schichtdickendifferenz von mindestens ± 1 cm auftritt. Das Ergebnis unterscheidet sich deutlich von der bestehenden Zonen-Karte. Das liegt im Wesentlichen daran, dass die Schadenssummen für die bestehende Karte mit Fahrbahnoberflächentemperaturen aus einem Modell berechnet wurden, das den Austausch der Luft über der Fahrbahn mit der Umgebungsluft in Abhängigkeit von der Windgeschwindigkeit bestimmt. Das hier benutzte Verfahren geht hingegen von einem konstanten Austausch durch den fließenden Verkehr aus. Daher ergeben sich vor allem für Süddeutschland, wo es warm und windstill ist, höhere Schadenssummen als KiSTRaten. Aus diesem Grunde sind die Häufigkeitsverteilungen der Temperaturzustände für die KiSTZonen neu berechnet worden. Auch die Anpassungsfaktoren (Harmonisierung mit den Erfahrungen der RStO) sind neu zu bestimmen.

Jährlich fallen bei Erdbauarbeiten mehrere Millionen Tonnen Bodenaushub an, die nicht wieder eingebaut werden. Die als bautechnisch schwierig eingestuften Böden, wie beispielsweise Böden mit hohem Feinkornanteil, werden oft als mineralische Restmassen deponiert. Aus ökonomischen und ökologischen Gründen ist der qualifizierte Wiedereinbau anzustreben. Um die Anforderungen an Hinterfüllbereiche von Bauwerken zu erfüllen, werden jedoch im Regelfall grob- und gemischtkörnige Böden mit ≤ 15 M.-% Feinkornanteil verwendet. Für die Untersuchung der Eignung bindemittelbehandelter, bindiger Böden für Hinterfüllbereiche wurden ein fein- und ein gemischtkörniger Boden mit einem Feinkornanteil > 15 M.-% der Bodengruppe TL bzw. ST* gemäß DIN 18196 gewählt. Die Böden wurden mit je zwei Bindemitteln und drei Bindemittelgehalten (3 %, 5 %, 7 %) untersucht. Die Untersuchungen an Boden TL erfolgten mit einem Weißkalkhydrat und einem Mischbindemittel 50/50 (50 % Kalk/50 % Zement). Boden ST* wurde mit den Mischbindemitteln 50/50 und 30/70 untersucht. Mit einem Laborprogramm aus insgesamt ca. 360 Laborversuchen aus einer Kombination von einaxialen Druckversuchen, CBR-Versuchen, Triaxialversuchen und Ödometerversuchen an den Ausgangsböden und den Boden-Bindemittel-Gemischen wurde deren Festigkeit und Verformungsverhalten bestimmt, um die Gleichwertigkeit mit herkömmlichen, grobkörnigen Böden nachzuweisen. Mit den Laborergebnissen und über Setzungsberechnungen konnte bei allen untersuchten Boden-Bindemittel-Gemischen die Gleichwertigkeit zu herkömmlichen Hinterfüllmaterialien nachgewiesen werden. Es wurden Handlungsempfehlungen für die Praxis erarbeitet. Diese beinhalteten die Ermittlung der Scherparameter auf Basis von einaxialen Druckversuchen über empirisch abgeleitete Grenzwerte und der Angabe von prinzipiell erreichbaren Scherparametern für eine Anwendung im Regelfall. Weiterhin wird eine Empfehlung für die Ableitung des Steifemoduls aus den Ergebnissen einaxialer Druckversuche gegeben.

Durch die 2005 im deutschen Bundes-Immissionsschutzgesetz [BImSchG] verpflichtend umgesetzte EU-Umgebungslärmrichtlinie kommt lärmmindernden Bauweisen eine zunehmende Bedeutung zu. Der PMA hat solche lärmmindernden Eigenschaften, die über die Beschaffenheit der Oberflächentextur entstehen [BECKENBAUER, 2008]. Er gilt als selbstverdichtend und lässt durch seine überwiegend dichte Struktur neben seinen lärmtechnischen Vorzügen auch eine längere Nutzungsdauer erwarten. Ziel dieses Forschungsvorhabens war die nachhaltige und wirtschaftliche Optimierung der Bauweise PMA anhand der prozesssicheren Ansprache seiner besonderen Materialeigenschaften. Dieses Gesamtziel sollte durch die Entwicklung und/oder Anpassung einer Prüfsystematik erreicht werden, mit der eine zielsichere Mischgutoptimierung erzeugt wird. Die temperaturabhängige Mörtelsteifigkeit wurde hierbei besonders betrachtet, um den Effekt der Mörtelsedimentation und somit die selbstverdichtende Wirkung beim Einbau hinreichend prozesssicher zu erreichen. Durch gezielte Untersuchung der Mörtelkomponente konnte eine Kenngröße der Mörtelsteifigkeit analysiert werden, welche Auskunft über die zu erwartende Sedimentation und die damit verbundene selbstverdichtende Wirkung gibt. Kenngröße hierfür ist die Ausflussmenge nach 20 Sekunden, die im Ausflussviskosimeter bei einer Prüftemperatur von 160 °C und 180 °C zu ermitteln ist. Als bewertungsrelevante Probekörper erwiesen sich Bohrkerne aus Asphaltprobeplatten. Hierzu wurde ein Herstellungsablauf entwickelt, welcher es ermöglicht eine homogene Ausprägung der zwei Phasen des PMA über die gesamte Fläche des Probekörpers zu gewährleisten. Als maßgebendes Prüfverfahren zur Beurteilung des Verformungswiderstandes wurde die dynamische Stempeleindringtiefe an Bohrkernen unter seitlicher Einspannung in einen Edelstahl Zylinder und Prüfung auf der hohlraumreichen Seite herausgearbeitet.

Für die Herstellung von Betonfahrbahndecken ist für Ober- und Unterbeton ein Zement der gleichen Art und Festigkeitsklasse zu verwenden. Durch eine flexiblere Handhabung von Bindemitteln im Ober- und Unterbeton können sich ökologische und wirtschaftliche Vorteile eröffnen. Ein sinnvoller Ansatz ist die Verwendung von Zementen mit hohem Klinkeranteil für den hochbelasteten, dünnen Oberbeton in Verbindung mit Zementen mit reduziertem Klinkeranteil für den Unterbeton. So kann die Ökobilanz der Betonstraße verbessert und die Gefahr einer schädigenden Alkali-Kieselsäure-Reaktion (AKR) im Unterbeton vermindert werden. Vorteile können sich ebenfalls aus einem teilweisen Zementersatz durch Steinkohlenflugasche im Ober- sowie Unterbeton ergeben. Da die Anrechnung der Flugasche auf den Wasser/Zement-Wert des Fahrbahndeckenbetons nicht gestattet ist, wird Flugasche in der Regel nicht für den Bau von Verkehrsflächen aus Beton verwendet. Im Rahmen des Forschungsvorhabens sollten die notwendigen betontechnologischen Kenntnisse gewonnen werden, um eine kritische Bewertung der genannten Einschränkungen in der Bindemittelanwendung im Betonstraßenbau vornehmen zu können. Im Ergebnis wurde eine Modifizierung der Einschränkungen angestrebt. Es galt nachzuweisen, dass sich unter den spezifischen Randbedingungen von Fahrbahndecken aus Beton weder für Herstellung, Nutzung sowie Dauerhaftigkeit (insbesondere Frost-Taumitteleinwirkung) Nachteile oder Beeinträchtigungen ergeben. Insbesondere war dabei das Verbund- und Verformungsverhalten von Ober- und Unterbeton zu berücksichtigen. Weiterhin wurde untersucht, inwiefern durch die Verwendung von hüttensandhaltigen Zementen bzw. von Flugasche im Unterbeton das Risiko einer AKR vermindert wird und dadurch die Anzahl an verwendbaren Gesteinskörnungen im Unterbeton vergrößert werden kann. Aus labortechnischer Sicht sowie auf Basis theoretischer Betrachtungen wurden die angestrebten Vorteile der Verwendung unterschiedlicher Bindemittel in Ober- und Unterbeton bei vertretbaren technologischen Risiken erzielt. Insbesondere das AKR-Schadenspotential ausgewählter kritischer Gesteinskörnungen konnte durch Einsatz hüttensandhaltiger Zemente sowie auch durch Steinkohlenflugasche deutlich gesenkt werden. Die Anrechnung von Steinkohlenflugasche auf w/z-Wert und Zementgehalt verursachte in Verbindung mit klinkerreichen Zementen (bis 15 % HÜS) keine nennenswerte Verminderung des Frost-Tausalz-Widerstandes. Auf Grundlage der gewonnenen Erkenntnisse kann die Beachtung der aufgezeigten Ansätze im Regelwerk empfohlen werden. Eine baupraktische Bestätigung dieser Ergebnisse, z. B. in Form einer Probestrecke ist zu empfehlen.

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.

Die Qualität und Gleichmäßigkeit der ungebundenen Schichten beeinflusst die Dauerhaftigkeit des gesamten Oberbaus einer Straße deutlich. Eine mangelnde Tragfähigkeit dieser Schichten und die daraus entstehenden Verformungen aufgrund von zyklischer Beanspruchung führen allmählich zu Schäden an der Straßenoberfläche. Die Tragfähigkeit ungebundener Schichten wird bisher ausschließlich punktuell durch statische oder dynamische Plattendruckversuche ermittelt und kann somit nicht als maßgebend für die gesamte untersuchte Schicht angenommen werden. Das Ziel dieses Forschungsprojektes war es, Ideen für ein innovatives Messsystem zur möglichst flächendeckenden und zerstörungsfreien Erfassung der Gebrauchseigenschaften ungebundener Schichten im Straßenbau zu erarbeiten, um damit eine nachhaltige Steigerung der Nutzungsdauer einer Straßenbefestigung zu erreichen. Eine interdisziplinäre Literaturreche, die Auswertung und die theoretische Übertragung auf den ungebundenen Straßenbau führten zu zwei technisch sinnvollen Messmethoden, mit denen genaue Angaben über die tatsächliche Struktur und die relevanten Materialeigenschaften für die ungebundene Schicht erlangt und somit die ganzheitliche Qualität der ungebundenen Schicht beschrieben werden können. Beide Prüfmethoden, harmonische Deflektometrie und Reflexionsmessung, sind vergleichsweise einfach durchzuführende dynamische Messverfahren, bei denen die Messungen an sich jedoch stationär aber zerstörungsfrei stattfinden. Durch wiederholte Messungen in definierten Abständen können die Gebrauchseigenschaften ansatzweise flächendeckend abgeleitet werden. Um eine annährend flächendeckende Aussage zu bekommen, ließen sich beide Messmethoden theoretisch mit Georardarmessungen verknüpfen. Nach bisherigen Erfahrungen können moderne Georadarsysteme zur Überprüfung der Schichtdicken und bedingt zur Überprüfung der Gleichmäßigkeit der Eigenschaften der zu prüfenden Schicht (Dichte) angewendet werden.

Asphalttragschichten werden zunehmend mit hohen Anteilen an Ausbauasphalten hergestellt mit der Folge, dass diese dichter werden. Von oben eindringendes Wasser wird nicht ausreichend abgeführt, sondern bleibt auf der Asphalttragschicht stehen und zerstört die darüber liegende Asphaltbinderschicht. Aus diesem Grunde wurden alternative Asphaltbinder entwickelt, die dicht konzipiert sind und trotzdem eine gute Performance aufweisen und sich zudem möglichst entmischungsstabil beim Einbau verhalten. Zu dem eignen sich dichte Asphaltbinderschichten zum kurzfristigen Befahren, z. B. über Winter. In der Erprobung befinden sich drei Arten von Asphaltbindern. Im vorliegenden Forschungsprojekt wurden die drei Sorten der alternativen Asphaltbinder AC 16 B S - HSF, AC 16 B S - SG und AC 16 B S - SMA auf ihre Eignung systematisch untersucht und die Ergebnisse mit einem regelkonformen Asphaltbinder AC 16 B S gemäß TL Asphalt-StB verglichen. Das Kürzel HSF steht für "hoch standfest", SG für "stetig gestuft" und SMA für "Splittmastixasphalt-Prinzip". Die Untersuchungen gliedern sich in labortechnische und großtechnische. Zunächst wurden im Labor die Asphaltbinder bei systematischer Variation der Korngrößenverteilung und des Bindemittelgehaltes hergestellt, die Mischarbeit gemessen, der Verdichtungswiderstand festgestellt und Untersuchungen zur Wasserdurchlässigkeit, zum Haftverhalten, zum Verformungsverhalten, zur Kälteflexibilität und zu den Ermüdungseigenschaften durchgeführt. Darüber hinaus wurden die Entmischungsneigung und die Änderung der Performance aufgrund eines Alterungsangriffes nach dem Braunschweiger Alterungsverfahren (BSA) und nach der AASHTO-Designation R30-02 überprüft. Im großtechnischen Teil wurden die drei alternativen Asphaltbinder und ein regelkonformer AC 16 B S in eine konkrete Baumaßnahme bei Magdeburg eingebaut. Der Einbau wurde detailliert dokumentiert. An den Asphaltbindern wurden die Wasserdurchlässigkeit, die Hohlraum-Morphologie und die Entmischung des Asphaltbindermaterials durch die Querverteilung hinter der Einbaubohle untersucht. Ferner wurden an Bohrkernproben der Verformungswiderstand, der Widerstand gegen Kälterissbildung und der Entmischungswiderstand festgestellt. Bei einer summarischen Betrachtung aller Untersuchungsergebnisse ist festzustellen, dass die dicht konzipierten SG-Binder und SMA-Binder gegenüber dem konventionell zusammengesetzten Referenzbinder keine Nachteile und bei einigen Eigenschaften, wie z. B. Haftverhalten, leichte Vorteile aufweisen. Die Verformungseigenschaften sind differenziert zu betrachten. Der SG-Binder zeigte bei den hier getesteten Varianten teilweise eine leicht verbesserte Verformungsbeständigkeit im Vergleich zum SMA-Binder, woraus zum aktuellen Zeitpunkt aber noch keine allgemeinen Schlüsse gezogen werden können. Allerdings ist der SMA-Binder gegenüber der Referenz und den beiden anderen alternativen Asphaltbindern erkennbar "entmischungsstabiler". Der HSF-Binder stellt keine echte Alternative dar. Es wird empfohlen, den SG-Binder und den SMA-Binder in ein R-Regelwerk der FGSV aufzunehmen und das in situ-Projekt bei Magdeburg (B 81) systematisch zu beobachten.

Das vorliegende Forschungsprojekt (FE 89.0288/2013) hatte zur Aufgabe, die Eignung verschiedener Systeme zur flächendeckenden Verdichtungskontrolle beim Einbau von Schichten in Asphaltbauweise zu untersuchen. Auf einer Versuchsstrecke zwischen Pirmasens und Landau wurden hierzu insgesamt 5 Testfelder mit einer Länge von jeweils 1 km angelegt und unter Anwendung herstellerspezifischer Kontrollsysteme verdichtet. Ein Feld diente dabei als Referenz, in dem keine flächendeckende Verdichtungskontrolle vollzogen wurde. Alle zur Beurteilung des Verdichtungserfolgs notwendigen Randparameter wurden kontinuierlich aufgezeichnet und anschließend ausgewertet. Hierzu zählten beispielsweise die Temperatur des Mischguts und der Luft, aber auch die durch Kameraaufnahmen dokumentierten tatsächlichen Walzüberfahrten in jedem Abschnitt. Zusätzlich wurden im Nachgang umfangreiche Kontrollprüfungen und Druck-Schwellversuche zur Bewertung der erreichten Verdichtung durchgeführt. Zusammenfassend lassen sich aus den Ergebnissen des Forschungsprojekts folgende Erkenntnisse gewinnen: - Zwischen dem Referenzfeld und den Feldern mit flächendeckender Verdichtungskontrolle konnten keine gravierenden Abweichungen der erreichten Verdichtungsgrade festgestellt werden. - Die Streuungen der Verdichtungsgrade in den jeweiligen Testfeldern weisen keine signifikanten Unterschiede auf. Die erreichten Verdichtungsgrade werden bei Verwendung von Verdichtungskontrollsystemen mit weniger Walzübergangszahlen erreicht. - Bei Verwendung von Verdichtungskontrollsystemen stellen sich eine homogenere Verteilung von Walzübergängen und damit eine gleichmäßigere Flächenverdichtung ein. Insgesamt konnte dem Einsatz von Systemen zur flächendeckenden Verdichtungskontrolle ein positiver Effekt auf den erreichten Verdichtungserfolg nachgewiesen werden.

Die Dauerhaftigkeit der Straßen hängt maßgeblich vom Haftverhalten zwischen dem Bitumen und der Gesteinskörnung ab. Seit Jahrzehnten wird das Haftverhalten unterschiedlicher Gesteine und Bitumen mit diversen Prüfverfahren untersucht. Eine Quantifizierung der Einflussfaktoren konnte bisher nicht erreicht werden, jedoch hat das Gestein nach den Ergebnissen des AiF-Forschungsprojektes IGF 16639N einen größeren Einfluss auf die Adhäsion als das Bitumen [RADENBERG et al., 2014]. Im Rahmen dieses Projektes soll die Komponente Gestein genauer untersucht werden und der Einfluss der verschiedenen Gesteinseigenschaften auf die Adhäsion quantifiziert werden. Ein Fokus der Forschungsaufgabe ist dabei, zu untersuchen, ob der Parameter Zeta-Potential dazu dienen kann, die Wechselwirkung zwischen Bitumen und Gesteinsaggregaten zu beschreiben. Aus der Literatur geht hervor, dass niedrige Potenzialdifferenzen zwischen Bitumen und Gestein auf eine gering wirksame adhäsive Bindung / elektrostatische Wechselwirkung hindeuten und z.B. bei gleichsinniger Ladung sogar zur gegenseitigen Abstoßung von Gesteinsoberfläche und Bitumenmolekülen führen. Die Untersuchungen von [LABIB, 1992] zeigen, dass Bitumenemulsionen negative Zeta-Potentiale aufweisen. Bei den Rolling-Bottle-Versuchen konnte ein signifikanter Einfluss der Gesteinseigenschaften insbesondere des Zeta-Potentials und des Ca-Anteils der löslichen Salze auf den Umhüllungsgrad festgestellt werden. Der Schüttelabriebversuch hat sich mit den hier gewählten Randbedingungen als ungeeignet für die Quantifizierung möglicher Einflussfaktoren erwiesen. Ebenso konnten mit der Tropfenkonturanalyse weder Einflüsse aus den Gesteinseigenschaften noch aus den Bitumeneigenschaften als maßgeblich quantifiziert werden. Dennoch kann grundsätzlich eine Aussage über das Haftverhalten zwischen Bindemittel und Gestein getroffen werden. Weiterhin kann die Wirkung von Wasser auf das Haftverhalten messtechnisch erfasst werden. Die Versuche zur Haftgrenztemperatur zeigen, dass der pH-Wert des Wassers einen Einfluss auf die Haftgrenztemperatur (HGT) ausübt. Mit abnehmenden pH-Wert sinkt bei dem Diabas und der Grauwacke das Zeta-Potential (Betrag). Je höher das Zeta-Potential (Betrag) ist, desto geringer ist die Haftgrenztemperatur.

Das Säulenkurzverfahren nach DIN 19528 kann im Rahmen der Güteüberwachung zur Prüfung der Umweltverträglichkeit eines Baustoffs durchgeführt werden. Da feinkörnige Materialien z. T. sehr schlecht perkolierbar sind, ist in diesen Fällen eine Quarzsandzumischung von 80 % in DIN 19528 vorgesehen. Hier wird davon ausgegangen, dass sich Gleichgewichtskonzentrationen einstellen und somit die Zumischung für das Eluat irrelevant ist. Die Sandzumischung hat u.a. den Vorteil, dass eine Verkürzung der Versuchslaufzeit entsteht. Zielsetzung dieses Projekts war es, den Einfluss einer Quarzsandzumischung für unterschiedliche Baustoffe zu überprüfen und die Versuchsdurchführung zu konkretisieren und zu optimieren. Falls die Sandbeimischung die Ergebnisse nicht beeinflusst, wäre es möglich, auch gröbere Materialien unter Sandbeimischung zu untersuchen und so bei der Güteüberwachung Zeit einzusparen. Eine Versuchsreihe zur Optimierung der Prüfbedingungen mit einem bindigen Boden (Ton) sowie einem grobkörnigen RC-Material (Größtkorn 16 mm) zeigte, dass ein Sandanteil von 50 % einen guten Kompromiss darstellt, da das Wasser gleichmäßig durch das bindige Material (Ton) perkolieren konnte und beim groben Material (RC) keine Verdünnung auftrat. Die Sättigungsphase sollte von 2 h auf 5 h verlängert werden, weil sonst zu Versuchsbeginn für einige Parameter noch keine Gleichgewichtskonzentration erreicht ist. Mit dem optimierten Verfahren wurden 8-fach-Bestimmungen und Laborvergleichstests an zwei RC-Materialien mit und ohne Sandzumischung (50 %) durchgeführt. Die Ergebnisse wurden statistisch ausgewertet. Die Unterschiede aufgrund der Sandzumischung waren deutlich geringer als die Unterschiede zwischen den Ergebnissen der unterschiedlichen Labore. Wird die statistische Verteilung der Konzentrationen umweltrelevanter Parameter betrachtet, besteht kein Unterschied ob der Säulenversuch mit oder ohne Sandzumischung durchgeführt wurde. Eine Prüfserie an 16 unterschiedlichen mineralischen Abfällen und Nebenprodukten zeigte, dass der optimierte Säulenschnelltest mit einer Sandzumischung von 50 % keine statistisch signifikanten Abweichungen zum Säulenschnelltest am reinen Material aufweist und somit als Standard für den Säulenversuch eingeführt werden kann.

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.