1 Aufgabenstellung Das Ziel des Forschungsvorhabens ist die Analyse der Auswirkungen dynamischer Achslasten auf die Messwerte des TSD. Hierbei werden sowohl reale Messwerte als auch modellbasierte simulierte Daten verwendet. Die Achslastschwankungen sollen einzelnen Einflussparametern zugeordnet und die Einsatzgrenzen des TSD bei großen Längsunebenheiten definiert werden. Zudem wird die Validität der 10-m-Mittelwerte hinsichtlich einzelner Unebenheiten untersucht, und es wird überprüft, ob ein Zusammenhang zwischen Schadensmerkmalen und dynamischen Achslasten besteht. Bei Verifizierung eines solchen Zusammenhangs soll eine Methodik zur netzweiten Erfassung dieser Schäden entwickelt werden. Abschließend sollen Normierungsfaktoren für die TSD-Messwerte in Abhängigkeit von den Achslasten erarbeitet werden. 2 Untersuchungsmethodik Die Methodik stützt sich auf Messdaten des Messfahrzeugs MESAS, die etwa 15.000 km umfassen. Die Daten beinhalten TSD-Daten, Frontbilder, Längsprofile und geometrische Daten. Da nicht alle Daten untersucht werden können, erfolgt eine Streckenauswahl basierend auf Kriterien wie Zustandserfassung, Längsunebenheiten (IRI-Werte), geometrische Eigenschaften, Straßenklasse und Alter sowie der Anzahl der Wiederholungsmessungen. Zusatzmessungen am Flughafen Erfurt erweitern die Datengrundlage, damit der Einfluss von Längsunebenheiten auf das Messsystem, die Verformungsmulden und die Tragfähigkeit analysiert werden kann. Hierbei werden künstlich erzeugte Unebenheiten, verschiedene Achslasten und unterschiedliche Messgeschwindigkeiten getestet. Die Rohdaten werden in 1-m- und 10-m-Intervallen ausgegeben, mit den Zustandsdaten der ZEB überlagert und einer Qualitätskontrolle unterzogen. Die 1-m-Daten sind präziser in der Darstellung von Unebenheiten, weisen jedoch hohe Streuungen auf. Die 10-m-Daten bieten plausiblere Verläufe, sind jedoch nicht detailliert genug. Die aufbereiteten Messdaten werden hinsichtlich der Projektfragestellungen analysiert, wobei mögliche Korrelationen zwischen Längsebenheit, Oberflächenschäden, Radlasten und TSD-Messdaten untersucht werden. Die Simulation der dynamischen Achslasten erfolgt in zwei Phasen: Zuerst wird der Einfluss der Längsunebenheiten auf die Achslasten und danach der Einfluss der Achslasten auf die Deflexionen abgebildet. Das Fahrwerksverhalten wird getrennt in einem Längs- und einem Quermodell untersucht und anschließend überlagert. Für die Simulation der Deflexionen wird das Programm ALVA verwendet, das eine bewegliche Last auf einer viskoelastischen Asphaltschicht und elastischen Schichten darunter abbildet. Die Simulationsergebnisse werden mit TSD-Messdaten einer Teststrecke validiert. Zudem wird eine Parameterstudie zur Normierung der TSD-Messwerte in Abhängigkeit von verschiedenen Lasten und verschiedenen Randbedingungen des Aufbaus, der Temperatur und der Geschwindigkeit durchgeführt. 3 Untersuchungsergebnisse Das entwickelte Modell zur Simulation der dynamischen Radlast zeigt eine hohe Übereinstimmung mit den gemessenen 1-m-Daten. Statistische Größen wie der Dynamic Load Co-efficient (DLC) bestätigen die Validität des Modells. Es wird festgestellt, dass das Fahrwerk viele durch Unebenheiten verursachte Lastspitzen kompensiert. Die Simulation der Verformungen zeigt, dass die Schätzungen höher liegen als die gemessenen TSD-Werte, was möglicherweise auf Annahmen zu den Materialeigenschaften zurückzuführen ist. Die TSD-Signale zeigen eine hohe Streuung, insbesondere bei den 1-m-Messungen. Ein Vergleich mit den simulierten Verformungen war daher nicht zielführend. Ein Zusammenhang zwischen den 10-m-Mittelwerten und der Dynamik (DLC) wurde erkannt, jedoch ist eine Korrektur aufgrund größerer Einflussfaktoren nicht sinnvoll. Es wird festgestellt, dass die Einflüsse typischer Längsunebenheiten auf die dynamische Radlast geringer sind als erwartet, wobei die Dynamik vorwiegend im kurzwelligen Spektrum auftritt. Die Tragfähigkeitskenngrößen liefern keine verwertbaren Erkenntnisse zu Schadensmerkmalen der Oberfläche, während Hilfsgrößen bessere Korrelationen zu den Zustandswerten zeigen. Zukünftige Forschung könnte die Kombination von TSD, Georadar und anderen Systemen durch den Einsatz von KI zur Mustererkennung und Schadensidentifikation vertiefen. Die Visualisierung der TSD-Daten in Form eines interaktiven Streckenbands ermöglicht eine detaillierte Analyse von Wechselwirkungen und kann nützliche Informationen zur Beurteilung von Tragfähigkeitsvariationen liefern. 4 Folgerungen für die Praxis Basierend auf den Untersuchungsergebnissen wird empfohlen, die Messwerte im 1-m-Intervall oder in kleineren Intervallen nur für spezielle Fragestellungen zu verwenden. Wenn trotz der geringen Lastschwankungen von in der Regel ± 5 % der mittleren Radlast und den resultierenden geringen Abweichungen in der Verformung eine Lastnormierung vorgenommen werden soll, ist dies abhängig von der Belastungsklasse bzw. dem Aufbau des Oberbaus, der Geschwindigkeit und der Asphaltkörpertemperatur durchzuführen.

Im Rahmen der ZEB auf Bundesfernstraßen werden zur Ermittlung der Substanzmerkmale (Oberfläche) die digitalen Oberflächenbilder derzeit an Bildschirmarbeitsplätzen visuell beurteilt und manuell ausgewertet. Den Auswertungen liegen die in den ZTV ZEB-StB enthaltenen Auswerteregeln zugrunde. Technische Prüfvorschriften zur Regelung technischer Spezifikationen bezüglich der Messsysteme und der Auswerteplätze stehen inzwischen ebenfalls zur Verfügung. Ziel des Forschungsprojektes war, durch die Ermittlung von Vergleichs- und Wiederholstreubereichen die Einflüsse auf das Auswerteergebnis zu untersuchen und die vorhandenen Toleranzvorgaben für die vorgeschriebenen Prüfungen zu bestätigen oder bei Bedarf neue Grenzwerte dafür zu vorzuschlagen. Das Projekt bestand in einer umfänglichen Analyse der derzeitigen Vorgehensweise bei der Erfassung und Bewertung der Substanzmerkmale (Oberfläche) im Teilprojekt 3 der ZEB sowie einer tiefgreifenden statistischen Analyse hinsichtlich der Wiederhol- und Vergleichbarkeit unter verschiedenen Rahmenbedingungen. Zunächst wurden Messfahrten auf einem nach bestimmten Kriterien ausgewählten Streckenkollektiv und nach bestimmten (Mess-)Szenarien durchgeführt. Das Bildmaterial wurde nach dem geltenden Regelwerk in verschiedenen (Auswerte-)Szenarien ausgewertet. Zusätzlich zur manuellen Inspektion der Oberflächenbilder wurden die Daten auf Strecken in Asphaltbauweise (BAB) mit Hilfe künstlicher Intelligenz ausgewertet. Abschließend erfolgten die statistischen Auswertungen hinsichtlich Wiederhol- und Vergleichbarkeit und es ergingen Vorschläge für die Neufestlegung der entsprechenden Grenzwerte. Die Literaturrecherche zum Stand der Technik bei der Zustandsdatenerfassung auf nationaler und internationaler Ebene ergab keine grundlegend neuen Erkenntnisse. Hervorzuheben ist, dass eine Zertifizierung der Messsysteme durch eine offizielle Stelle und explizit definierte Anforderungen an die Qualität der Erfassungstechnologie und der Erfassungsergebnisse international nicht erfolgt. Die im Teilprojekt 3 gewonnenen Ergebnisse werden von vielen verschiedenen Faktoren beeinflusst, im Wesentlichen aber durch den Faktor Mensch (Wissenstand, Erfahrung, Tagesleistungskurve u.a.). Auch zwischen Auswertern mit großem Erfahrungshintergrund (Referenzauswerter, Qualitätssicherer) weichen die Ergebnisse in Einzelfällen deutlich voneinander ab, was große Auswirkungen auf die Wiederholbarkeit haben kann. Die weiteren Einflüsse, wie das eingesetzte Messsystem, verschiedene Umgebungsbedingungen (Witterung) und die Qualität der Oberflächenbilder, ordnen sich diesem Haupteinfluss unter. Dies konnte auf Basis eines statistischen Modells mathematisch nachgewiesen werden. Für die statistischen Berechnungen wurden für jede Zustandsgröße Referenzwerte generiert, d.h. möglichst nahe an der Wahrheit liegende Werte für jeden einzelnen Auswerteabschnitt. Die Erwartung aufgrund der langjährigen Erfahrungen war, dass die durchgeführten Auswertungen nur geringe Streuungen aufweisen, was sich nur teilweise bestätigt hat. Zur Ableitung der zu erwartenden Toleranzen bei den Zustandswerten und zur Festlegung von Grenzwerten wurden anhand der ZEB-Auswerteergebnisse Prüfungen auf 2-km-Teilabschnitten simuliert und deren Ergebnisse klassifiziert und bewertet. Daraus wurden für Strecken in Asphalt- und Betonbauweise praxisnahe Toleranzen abgeleitet und modifizierte Grenzwerte vorgeschlagen. Diese liegen höher als die bisher nach ZTV ZEB-StB geltenden Werte. Seitens des Forschungsnehmers wurde die Empfehlung unterbreitet, abhängig von der Prüfungsart (Zulassungsprüfung, Kontrollprüfung) die bisherigen Grenzwerte nach oben anzupassen. Aufgrund der im Forschungsprojekt gewonnenen Erkenntnisse über die Einflussfaktoren im Teilprojekt 3 sollte auch der Einsatz von künstlicher Intelligenz zur Schadenserkennung auf Oberflächen- und Frontbildern auf Basis von Deep-Learning durch weitere intensive Forschung und Entwicklung vorangetrieben und zur Praxisreife gebracht werden.

In diesem Forschungsprojekt wurde eine Prüfsystematik für eine ganzheitliche (rheologische und chemische) Charakterisierung und systematische Materialbewertung von bitumenhaltigen Bindemitteln für den Asphaltstraßenbau entwickelt. Die neue Prüfsystematik basiert auf Prüfungen im Dynamischen Scherrheometer (DSR) zur Charakterisierung des rheologischen Materialverhaltens im gesamten Gebrauchstemperaturbereich unter Berücksichtigung der viskoelastischen Eigenschaften, des Verformungsverhaltens, des Kälteverhaltens und des Alterungsverhaltens. Die Prüfsystematik wird vervollständigt durch Fourier-Transformations-Infrarotspektroskopie (FTIR-Spektroskopie) zur Bestimmung chemischer Materialeigenschaften. Zunächst wurden rheologische und chemische Prüfverfahren zusammengestellt und an einer repräsentativen Auswahl an bitumenhaltigen Bindemitteln systematisch analysiert und anhand von Parameterstudien weiterentwickelt. So wurde aus einem Set an verschiedenen Prüfverfahren eine neue, ganzheitliche Prüfsystematik entwickelt. Die rheologische Prüfsystematik besteht im Wesentlichen aus dem Bitumen-Typisierungs-Schnell-Verfahren (BTSV), einem 8 mm Temperatur-Sweep (T-Sweep), einem 25 mm Single Shear Creep Test (SSCT) und einer 4 mm Relaxationsprüfung. Diese wird ergänzt durch FTIR-Analysen insbesondere für die Identifikation verschiedener Bindemittelmodifizierungen sowie der weitergehenden Bewertung des Alterungszustandes. Die neue Prüfsystematik ist für die Anwendung in der Praxis gut geeignet. Sie kann bei einer Einfachbestimmung innerhalb eines Arbeitstages mit einem DSR und bei einer Mehrfachmessung mit dem FITR innerhalb von 30 Minuten durchgeführt werden. Es folgten systematische Reihenuntersuchungen der neuen Prüfsystematik an 102 verschiedenen repräsentativen bitumenhaltigen Bindemitteln in unterschiedlichen Alterungszuständen. Daraus wurden geeignete Bewertungsparameter für die Erstellung einer Charakterisierungsmatrix identifiziert. Die aus den Prüfverfahren abgeleiteten Bewertungsparameter sind einfach interpretierbar und in der Praxis sofort anwendbar. Sie umfassen das Materialverhalten im gesamten Temperaturbereich des Gebrauchsverhaltens sowie die chemische Zusammensetzung und weisen eine gute Wiederholbarkeit für eine eindeutige Differenzierbarkeit unterschiedlicher Bindemittel auf. Auf Grundlage der untersuchten 102 Materialvarianten und einer systematischen Auswertung unter Berücksichtigung des aktuellen Technischen Regelwerks, konnten Orientierungswerte für unterschiedliche Anwendungszwecke in Abhängigkeit von der zu erwartenden Schwerverkehrsbeanspruchung der Straße abgeleitet werden. Dies umfasst Vorschläge an Orientierungswerte für die Äqui-Schermodultemperaturen T(G*=15 kPa) und T(G*=5 MPa) sowie an die Änderung der jeweiligen Kennwerte durch Alterung. Außerdem werden beanspruchungsabhängige Orientierungswerte an die Kriechrate zur Beurteilung des Verformungswiederstands und an die prozentuale Spannungsrelaxation zur Beurteilung des Widerstands gegen Kälterissbildung vorgeschlagen. Ergänzt werden diese durch Orientierungswerte für Indexwerte aus dem FTIR. Die neue Prüfsystematik wurde abschließend zusammen mit den vorgeschlagenen Orientierungswerten anhand von Erprobungsstrecken in der Praxis validiert. Dafür wurden sieben Bauvorhaben mit zehn verschiedenen Asphaltschichten identifiziert und an unterschiedlichen Stellen Asphaltproben entnommen. Die vorgeschlagenen Orientierungswerte konnten anhand der Proben aus den Erprobungsstrecken validiert werden. Außerdem konnte die laborübergreifende und herstellerunabhängige Anwendbarkeit der Prüfsystematik und der Orientierungswerte in der Baupraxis demonstriert werden. Die Prüfverfahren weisen eine zufriedenstellende und zuverlässige Wiederholbarkeit und Vergleichbarkeit auf und sind in der Baupraxis lückenlos anwendbar.

Rechnerische Analysen im Zuge der Dimensionierung und Substanzbewertung gewinnen im Betonstraßenbau zunehmend an Bedeutung. Eine hinreichende Kenntnis über das im nationalen Betonstraßenbau spezifische thermische Ausdehnungsverhalten des Baustoffs Beton ist für eine adäquate Berücksichtigung bei der Modellbildung essenziell. Den aktuellen Ansätzen liegen ingenieurtechnische Annahmen zugrunde, die auf allgemeinen Richtwerten aus den 1960er Jahren basieren. Eine systematische und gezielte Verknüpfung mit aktuelleren Erkenntnissen sowie auf den nationalen Betonstraßenbau ausgerichtete labortechnische Untersuchungen fehlen. Derzeit existieren national und europäisch jedoch keine standardisierten oder genormten Verfahren zur experimentellen Bestimmung der Wärmedehnzahl von Beton. Diese Arbeit verfolgt zusammenfassend folgende konkrete Zielstellungen: a) Erstellung einer geschlossenen Abhandlung zur Thematik der Wärmedehnzahl von Betonen mit spezifischer Ausrichtung auf den nationalen Straßenbau und die Verwendung des Kennwertes für rechnerische Analysen b) Schaffung von Grundlagen für die Aufnahme eines Prüfverfahrens zur Bestimmung der Wärmedehnzahl in die TP B-StB [1] c) Überprüfung vorhandener Literaturwerte hinsichtlich der spezifischen Verwendbarkeit im Betonstraßenbau d) Bewertung des aktuellen Dimensionierungsansatzes in den RDO Beton [2] In Kontext der Verwendung von Wärmedehnzahlen für rechnerische Analysen im Betonstraßenbau ergibt sich eine sehr hohe Bedeutung in Bezug auf zwei Komplexe, die für die Dauerhaftigkeit von Fahrbahndecken aus Beton entscheidend sind. Zum einen beeinflusst die Wärmedehnzahl maßgeblich das Längs- und Querdehnungsverhalten der Decke. Zum anderen stellt sie einen maßgebenden Parameter für die rechnerische Dimensionierung [2] dar. Darüber hinaus hängt der maßgebende Anteil der mechanischen Beanspruchung von Fugenfüllsystemen bei Decken in Plattenbauweise insbesondere auch von der Wärme-dehnzahl des Betons ab. Zur Bewertung der Genauigkeit experimentell bestimmter Wärmedehnzahlen wurden in [3] Sensitivitätsanalysen mit den rechnerischen Verfahren zur Dimensionierung und Subs-tanzbewertung durchgeführt. Im Ergebnis sollte bei der Bestimmung von Wärmedehnzahlen zur Nutzung als Eingangsdaten in die Berechnungen eine relativ hohe Genauigkeit von ± 0,3 ∙ 10-6/K angestrebt werden. Es wurden zwei Prüfansätze zur experimentellen Bestimmung der Wärmedehnzahl entwickelt, angewendet und kritisch analysiert. Zur Messung der thermisch bedingten Längen¬änderung werden ein Setzungsdehnungsmesser mit digitaler Messuhr (Prüfansatz 1) sowie induktive Wegaufnehmer (Prüfansatz 2) verwendet. Es zeigt sich, dass insbesondere unter Verwendung von induktiven Wegaufnehmern eine sehr gute Reproduzierbarkeit der Mess¬ergebnisse erzielt werden kann. Um die Richtigkeit der Prüfergebnisse beurteilen zu können, wurden Bezugswerte an Referenzmaterialien anhand von Dilatometermessungen an verschiedenen Instituten ermittelt. Für den hier betrachteten Temperaturbereich zwischen 0 °C und 40 °C ergeben sich mittlere Wärmedehnzahlen für eine Edelstahl- bzw. Aluminium-Legierung in Höhe von 15,40 · 10-6/K bzw. 21,69 · 10-6/K. In Vergleichsuntersuchungen wurde eine sehr gute Annäherung der Prüfergebnisse bei Verwendung von Prüfansatz 1 (PA1) sowie von Prüfansatz 2 (PA2) mit einer Aluminium-Legierung als Kalibriermaterial an die Bezugswerte erzielt. Die Abweichungen liegen zwischen 0,07 bis 0,21 · 10-6/K. Eine erste allgemeine Einschätzung zur Genauigkeit der Prüfergebnisse zeigt, dass bei Verwendung von PA2 die geforderte Genauigkeit des Prüfergebnisses von ± 0,3 · 10-6/K bei einem Konfidenzniveau von 95 % auch bei sehr kleinen Stichproben erfüllt wird. Bei PA1 kann bei größeren Stichproben dieser Genauigkeitsanforderung entsprochen werden. Vor dem Hintergrund einer höheren Praktikabilität wird der PA1 für die umfassenden Bestandsuntersuchungen herangezogen. Den Bestandsuntersuchungen lag eine Stichprobe von 58 Bestandsstrecken aus dem BAB-Netz zugrunde. Die Probekörper wurden auf den maßgebenden lufttrockenen Zustand konditioniert. Es ergaben sich Wärmedehnzahlen der Straßenbetone für die einzelnen untersuchten Schichten zwischen 7,4 – 12,2 ∙ 10-6/K, wobei – wie zu erwarten – die niedri-gen Dehnungswerte bei kalkreichen Gesteinskörnungen und die höheren Werte bei Kiesen mit einem hohen Anteil an Quarzgestein festgestellt wurden. Der aktuell für den Regelfall in der rechnerischen Dimensionierung vorgesehene Richtwert für die Wärmedehnzahl von 11,5 ∙ 10-6/K wird in 7,5 % der untersuchten Betone überschritten. Die verfügbaren Literaturwerte können in Form der angegeben Mittelwerte nur als Orientierung herangezogen werden. Für die im Straßenbau zum Einsatz kommenden Kiese, welche hinsichtlich der Gesteinsart heterogen zusammengesetzt sind, liegen keine Literaturwerte vor. Orientierungsmessungen zum Einfluss der Betonfeuchte auf die Wärmedehnzahl zeigen, dass bei wassergesättigten Proben im Vergleich zu lufttrockenen die Wärmedehnzahl durchschnittlich um 2,7 ∙ 10-6/K geringer ausfällt. Bei der Bestimmung der Wärmedehnzahl an wassergesättigten Probekörpern sollte das Prüfergebnis nach aktuellem Wissensstand um 25 % erhöht werden. Aufbauend auf dieser Arbeit sollte zur Überführung eines Prüfverfahrens in die TP B-StB zunächst eine Arbeitsanleitung für einen Prüfansatz oder mehrere Prüfansätze erarbeitet und anschließend ein Ringversuch zur Bestimmung der Präzisionskenndaten durchgeführt werden. Zur Qualitätssicherung wird es als zwingend erforderlich angesehen, durch eine zentrale Stelle Referenzprismen aus Metall mit zugehörigem Bezugswert für die Wärme¬dehnzahl zur Verfügung zu stellen. Perspektivisch sollten die Bestandsuntersuchungen systematisch fortgesetzt werden, um zum einen ein verbessertes Verständnis zur zeitlichen Entwicklung der Wärmdehnzahlen von Straßenbetonen in situ zu erlangen und zum anderen die Datenbasis insbesondere von Betonen mit hohem thermischen Dehnungsvermögen zu erhöhen. Darüber hinaus sollten vor dem Hintergrund des hohen Einflusses aus dem Feuchtegehalt des Betons die realen Feuchteverteilungen über die Deckenhöhe sowie innerhalb einer Fahrbahnplatte (Platten¬mitte, Plattenrand) eruiert werden, um Rückschlüsse auf die feuchtebedingten Streuungen der Wärmedehnzahl im Bauteil ziehen zu können. Bei der vorliegenden Veröffentlichung handelt es sich um eine von der „Fakultät für Bau- und Umweltingenieurwissenschaften der Universität Stuttgart“ genehmigte Dissertation zum Erwerb des Doktorgrades. Die mündliche Prüfung fand am 12.04.2024 statt. Gutach¬ter waren Herr Prof. Dr.-Ing. Harald Garrecht und Herr Prof. Dr.-Ing. Rolf Breitenbücher.

Fahrbahndeckenbetone sind frei bewitterte Verkehrsflächen und werden der Expositionsklasse XF4 „Frostangriff mit Taumittel“ zugeordnet. Zur Sicherstellung der Dauerhaftigkeit wird ein hoher Frost-Tausalz-Widerstand gefordert. Dazu werden luftporenbildende Zusatzmittel eingesetzt. Zur frühzeitigen Qualitätskontrolle werden die Luftgehalte auf der Baustelle mit Luftgehaltsprüfgeräten am Frischbeton geprüft. Dazu muss ihre Messgüte sichergestellt sein. Auf Basis von theoretischen und praktischen Studien wurde die Konzeption einer Prüfmethode erarbeitet, die eine Beurteilung der Messgüte der unterschiedlichen LP-Gehaltsprüfer ermöglicht. Dazu wurden im Zuge gerätetechnischer Vergleichsuntersuchungen die Luftporengehalte an zuvor festgelegten Betonrezepturen mit ausgewählten national und international genormten Luftporengehaltsprüfern sowie nicht-genormten Alternativen nach einem einheitlichen Prüfregime bestimmt. Vorgeschaltet waren die Konzepterstellung für die Bewertung der Messgüte von Luftgehaltsprüfern, die Erarbeitung eines einheitlichen Prüfregimes, die Festlegung von Grundrezepturen (jeweils ein Ober- und ein Unterbeton) und deren betontechnologischen Variationen. Bei den Laboruntersuchungen erfolgte zur parallelen Datenauswertung und Präzisionsbestimmung einzelner Luftgehaltsprüfer die Erfassung maßgeblicher Frischbetonkennwerte. An ausgewählten Rezepturen wurden zusätzlich Luftporenkennwerte am Festbeton ermittelt und ebenfalls extern mit dem Ziel kontrolliert, eine Übertragbarkeit von Luftporengehalts-Messergebnissen am Frischbeton auf den Luftporengehalt im Festbeton valide einschätzen zu können. Die Erfassung ausgewählter Festigkeitskennwerte ermöglichte weiterhin die Reflexion zu den in der Baupraxis eingesetzten Ober- und Unterbetonen. Die konventionell mit dem Druckausgleichsverfahren ermittelten Luftporengehalte wurden durch die Art der Prüfausführung, z. B. die Verdichtungsart und -intensität, die Anzahl der verdichteten Betonlagen und die Fertigkeit des Laboranten, beeinflusst. Zudem spielten die Mischtechnik und die Temperatur sowie die Behandung des Frischbetons beim Transport und Einbau eine maßgebende Rolle. Bei den Ergebnissen der Vergleichsuntersuchungen zeigte sich, dass die betontechnologischen Kennwerte, wie Zementgehalt, Größtkorn, anzustrebender LP-Gehalt und w/z-Wert zum Teil eine erhebliche Auswirkung auf die Qualität der Messwertbildung besaßen. Ein gerätetechnischer Vergleich bei der praxisüblichen konventionellen Prüftechnik verschiedener Hersteller ergab, dass trotz gleicher Nutzungsdauer und Kalibrierungsrate bei baugleichen Modellen individuelle Unterschiede in der Messwertgüte festgestellt wurden. Alternative Prüftechnik wie das HYDRO_5, die auf dem Wassersäulenprüfverfahren und einem Arbeitsdruck von 2 bar basiert und das Super Air Meter (1 bar Arbeitsdruck) erwiesen sich in der Regel als hinreichend präzise.

Im Rahmen des vorliegenden Forschungsvorhabens FE 05.0195 wurden eine Fallstudie, Feld- und Laboruntersuchungen, Berechnungen und Technikumsversuche durchgeführt, um den Einfluss von temporär auftretendem Grund- oder Schichtwasser auf die Böschungsstandsicherheit zu untersuchen. Ziel war es, anhand dieser Ergebnisse zum einen die maßgeblichen Einflüsse auf die Böschungsstandsicherheit zu erkennen, Empfehlungen für Erkundungsmaßnahmen aufzustellen sowie Empfehlungen für die Planung herauszuarbeiten. Die Datenbank, welche zur Fallstudie erstellt wurde, gibt als Schadensursache häufig eine dedizierte Scherfläche bzw. das Versagen auf einer meist bindigen, aufgeweichten Zone einer Schichtgrenze an. Dies deutet nicht nur auf ein temporäres Abfließen von Wasser auf Schichtgrenzen mit Durchlässigkeitsunterschieden hin, sondern auch auf eine gewisse Einwirkzeit des Wassers in der Böschung. Bei der Beschreibung größerer Schichtpakete hat sich im Zuge der Felduntersuchungen herausgestellt, dass es nicht ausreichend ist, die Begrifflichkeit „Wechsellagerung“ zu verwenden. Vielmehr wird eine feingliedrige Betrachtung der einzelnen Schichtglieder bzw. deren Erstreckung und Neigung erforderlich. Bei einigen der für dieses Forschungsvorhaben ausgewählten Projekte konnten auf diese Weise eine Wasserführung auf bindigen Schichtgliedern sowie korrespondierende Wasseraustritte aus der Böschung in Zusammenhang gebracht werden. Die Veränderung des Wassergehaltes und damit auch der Scherparameter in bindigen und an wasserführende Schichten angrenzenden Böden konnte sowohl in Labor- wie Technikumsversuchen bestätigt werden. So konnte beispielsweise infolge eines simulierten Wasseraufstaus in einer Schicht und des damit ausgelösten erhöhten Drucks auf die Andeckung stellenweise eine erhebliche Durchfeuchtung mit Anzeichen eines beginnenden Böschungsversagens festgestellt werden. Ferner konnten auch Effekte wie Ausschwemmung bzw. Erosion festgestellt werden. Die Berechnungen, bei denen verschiedene direkte und indirekte Einflüsse aus strömendem oder stauendem Wasser in wasserführenden Schichten untersucht worden sind, zeigen, dass eine Durchströmung von einzelnen Schichten einer Böschung nur zu einer mäßigen Verringerung der Standsicherheit führen. Ebenfalls haben geringfügige Abminderungen der Scherparameter nur einen untergeordneten Einfluss auf die Standsicherheit der Böschung und wirken sich erst bei großen Abminderungen aus. Zu einem deutlichen Einfluss auf die Standsicherheit kommt es jedoch bei einem Aufstau von Schichtwasser in einzelnen Horizonten, der zum Beispiel durch eine undurchlässige Böschungsandeckung ausgelöst werden kann und wird noch verstärkt, wenn es aufgrund von Durchnässungen zu einer Abnahme von Scherparametern kommt. Die Kombination aus numerischer Strömungsberechnung mit einer konventionellen Standsicherheitsberechnung dient somit zur Prognose von Standsicherheitsdefiziten unter Berücksichtigung von Schichtwasservorkommen. Auftretendes Grundwasser wird in der Geotechnik meist in Grundwassermessstellen oder über Tensiometer gemessen. Bei Vorhandensein von geschlossenen Grundwasservorkommen ist dies recht zuverlässig ausführbar, bei temporär auftretenden Schichtwasservorkommen sind jedoch grundsätzlich andere Anforderungen gegeben, da Höhenlage und Mächtigkeit zumeist unbekannt sind. Als Alternative zu den direkten Messverfahren können indirekte Messverfahren mit Feuchtemesssensoren eingesetzt werden. Indirekte Messverfahren messen nicht das Wasser selbst, sondern vom Wasser abhängige Substanzeigenschaften und bedürfen zur Herstellung eines funktionalen Zusammenhangs zwischen gemessenem Signal und dem Wassergehalt einer Kalibrierung. Als geeignetes Verfahren ist das Mikrowellen-Verfahren anzusehen. Es hat sich jedoch im Zuge des Forschungsvorhabens herausgestellt, dass das Messverfahren für den angestrebten Einsatzzweck noch nicht marktreif vorliegt. Auf Basis der gewonnenen Erkenntnisse wurden abschließend Empfehlungen zur Erkundung aufgestellt, um kritische Baugrundkonstellationen ermitteln zu können. Hierbei handelt es sich im Wesentlichen um Aspekte wie die detaillierte Betrachtung von Wechsellagerungen, Ausführung großkalibriger Kernbohrungen, Untersuchungen der Veränderlichkeit des Gesteins, Abschätzung der Fließgefährdung. Ebenso wurden Empfehlungen erarbeitet, die wesentliche Aspekte benennen, welche im Rahmen der Planung zu berücksichtigen sind. Dabei sind insbesondere die Empfehlungen des Baugrundgutachtens sorgfältig auszuwerten. Die Ergebnisse der Standsicherheitsberechnungen sind mit dem geotechnischen Bericht zusammenzuführen. In den Standsicherheitsberechnungen sind die Porenwasserdrucklinien in möglichen Schichtwasserhorizonten zu berücksichtigen, ggf. werden Variationsrechnungen erforderlich.

In einer Vielzahl von bereits existierenden Regelwerken werden Teilaspekte der Kompositbauweise behandelt. Eine exakte Übernahme der einzelnen Regelungen in ein Gesamtwerk ist jedoch nicht möglich, da die vorhandenen Regelungen auf die Besonderheiten der Kompositbauweise „zugeschnitten“ werden müssen. Eine Katalogisierung bestehender Strecken zeigte, dass alle durchgehend bewehrten Betonfahrbahndecken (DBBD) im öffentlichen deutschen Straßennetz mit Asphalt überbaut wurden und bisher ohne nennenswerte Schäden unter Verkehr sind. Die im Ausland gewonnenen Erfahrungen mit DBBD sind ebenfalls überwiegend positiv. Die Übertragung der dort gewonnenen Erkenntnisse zur Kompositbauweise und deren Verankerung im deutschen Regelwerk erscheinen zielführend. Wichtige Erkenntnisse zum Schichtenverbund zwischen Beton und Asphalt wurden in einer Versuchsreihe an Bohrkernen aus den Versuchsstrecken durch statische und dynamische Abscherversuche gewonnen. Im Ergebnis haften die Asphaltmischgutsorten MA, SMA LA und SMA am besten auf einer Betonunterlage. Durch numerische Simulationen mit Hilfe der Methode der Finiten Elemente wurden Spannungen und Verformungen in der Konstruktion untersucht. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen bildeten die Basis für die Herstellung großformatiger Kompositprobekörper, die im Überrollversuchsstand vertieft hinsichtlich ihrer Tragfähigkeit und Dauerhaftigkeit untersucht wurden. Zur Ausführung einer Versuchsstrecke in Kompositbauweise auf der BAB A5 bei Bruchsal im Jahr 2015 wurde ein umfangreiches Anforderungskonzept erarbeitet. Die Baumaßnahme wurde begleitet und dokumentiert. Zur Untersuchung der Stahlspannungen, der Temperaturverteilung in der Fahrbahndecke sowie der Bewegung der Endbereiche wurden zwei Messstellen errichtet. Die Entwicklung der Erprobungsstrecke kann somit umfassend während ihrer Liegedauer messtechnisch dokumentiert werden und weitere Erkenntnisse zur Kompositbauweise und der durchgehend bewehrten Betonfahrbahndecke gewonnen werden.

Gegenstand des Forschungsvorhabens ist die Etablierung des Elastizitätsmoduls als Parameter, der qualitative Aussagen über den Schädigungszustand des Baustoffes Straßenbeton ermöglicht. Zu diesem Zweck erfolgte eine systematische Ermüdung sowohl labor- als auch großmaßstäblicher Beton-Probekörper bei zeitgleicher Messung des Elastizitätsmoduls mithilfe von unterschiedlichen Verfahren. Im ersten Schritt wurde ein Versuchsprogramm entwickelt, mit dem Straßenbeton-Probekörper mittels des Spaltzug-Schwellversuchs gezielt in einen definierten Ermüdungszustand versetzt werden können. Hierfür wurde der Parameter des Grenz-Elastizitätsmoduls definiert, welcher, wenn er unterschritten wird, zum Pausieren des Versuchs führt. In diesen systematisch eingehaltenen Lastpausen erfolgten begleitende Untersuchungen der Ultraschalllaufzeit und der Eigenfrequenz zur Bestimmung des Elastizitätsmoduls der untersuchten Probekörper während des Ermüdungsvorganges. Im zweiten Schritt wurden die Untersuchungen auf eine Betonplatte und einen Betonplattenstreifen ausgeweitet. Hierfür kam mit der Phase-Shift-Methode ein Verfahren zum Einsatz, das auf der Multichannel Analysis of Surface Waves (MASW) basiert und mithilfe dessen die Degradation großformatiger Straßenbetonelemente in Form der Verminderung des Elastizitätsmoduls messtechnisch nachgewiesen werden kann. Anhand von FEM-Simulationen konnte gezeigt werden, dass eine Verminderung des Elastizitätsmoduls infolge der Ermüdung zu einer lokalen Konzentration der Beanspruchungen einer Betonplatte unter Last führt. Weiterhin ergab sich, dass die Verminderung der Beanspruchung der Betonplatte infolge eines ermüdungsbedingt verringerten Elastizitätsmoduls in einer Erhöhung der Beanspruchung der Beton-Unterlage resultiert. Dadurch bedingt kann es zu einer Verschlechterung der Auflagerungsbedingungen der Betonplatte kommen, was sich wiederum auf deren Beanspruchung und somit auf die Nutzungsdauer auswirken kann. Es zeigt sich zwischen den Ergebnissen aller untersuchten Verfahren eine sehr gute Synchronität hinsichtlich des qualitativen ermüdungsbedingten Verlaufs des Elastizitätsmoduls. Die vier angewandten Verfahren, die sich voneinander unabhängiger physikalischer Phänomene bedienen, ermöglichen neben einer qualitativen Aussage über die Schädigung des Materials die Bestimmung von Absolutwerten des Elastizitätsmoduls. Je nach verwendetem Verfahren weichen die absoluten Werte des Elastizitätsmoduls leicht voneinander ab. Der Elastizitätsmodul bestätigt sich als geeigneter Parameter zur Beschreibung der Degradation des Baustoffs Straßenbeton im Zuge des Ermüdungsprozesses. Die eingesetzte Phase-Shift-Methode kann in Kombination mit der Bestimmung charakteristischer Verläufe für die Verminderung des Elastizitätsmoduls im Zuge der Ermüdung potentiell die Basis für die zerstörungsfreie Bewertung der strukturellen Substanz von Betonfahrbahndecken in situ bilden. Perspektivisch kann dies die einfache und zielsichere Bewertung vorhandener Betonfahrbahndecken hinsichtlich ihrer Restnutzungsdauer und neuer Betonfahrbahndecken in Bezug auf ihre Dauerhaftigkeit ermöglichen

In den letzten Jahren zeigte sich die Verfügbarkeit und reale Lebensdauer von Betonfahrbahndecken, insbesondere im BAB-Netz, im Vergleich zur designten Lebensdauer in zunehmendem Maße als unbefriedigend. Dies ist sicherlich auf die stetige Zunahme des Schwerverkehrs zurückzuführen, die eine höhere Belastung der Konstruktion nach sich zieht, nicht zuletzt aber auch auf die mangelnde Funktionsfähigkeit und Dauerhaftigkeit der Fugen- und Fugenfüllungssysteme zwischen benachbarten Betonfahrbahnplatten. Fugenkonstruktionen und darin angeordnete Fugenfüllsysteme müssen dauerhaft flexibel, lagestabil und robust gegenüber den maßgebenden äußeren Einwirkungen und Beanspruchungen sein und den Fugenspalt vor dem Eindringen von Wasser, Verschmutzungen, Tausalzbeanspruchungen, Öl und sonstigen Substanzen schützen. Es ist nunmehr Stand der Erkenntnisse, dass mangelhafte Fugen-Performance und unzureichendes Gebrauchsverhalten sowie Dauerhaftigkeit von Fugenfüllsystemen direkt mit beeinträchtigter Fahrbahn-Performance und Lebensdauer des Beton-Fahrbahnbelages einhergehen. Geschädigte Betonautobahnen zeigen oftmals Anzeichen einer zuvor eingeschränkten bzw. mangelhaften Funktionalität und Dauerhaftigkeit der Fugenkonstruktion und Fugenfüllung. Eine wesentliche Ursache für diese Erscheinungsbilder sind in den veralteten Dimensionierungs- und Bemessungsregelungen sowie den zu erbringenden Eignungsnachweisen für Fugenkonstruktionen zu suchen. So beruhen die derzeitigen Konstruktions- und Validierungsgrundsätze auf Erkenntnissen, die auf den Wissenstand vergangener Jahrzehnte zurückzuführen sind. Sind spiegeln nicht in ausreichendem Maße den aktuellen Stand der Beton- und Straßenbautechnologie wider. Um diese Wissenslücke zu überbrücken, müssen auf dem Weg zu dauerhaft leistungsfähigen Fugen und Fugenfüllsystemen zunächst die realen Einwirkungen im Bereich der Fugen von hoch beanspruchten Betonfahrbahndecken unter den aktuellen Straßenbaubedingungen und Nutzungsbedingungen aufgeklärt werden. Neben klimatischen und straßentypischen Einwirkungen stellen insbesondere quasistatische saisonale und verkehrsinduzierte dynamische Fugenbewegungen wesentliche Beanspruchungen dar. Voraussetzung zur Aufklärung dieser Fugenbewegungen ist ein neues, innovatives und sensitives Sensorsystem, welches unter den Bedingungen der Autobahnpraxis schnell und sicher in entsprechend beanspruchte Bereiche installiert werden kann und in der Lage ist, stabile und hochaufgelöste Bewegungen in mehrere Raumrichtungen zu erfassen. Das durch die BAM neu entwickelte Sensorsystem ist geeignet, um direkt in die Betonfahrbahndecke integriert zu werden und sowohl über saisonale Messbereiche als auch in hoher Auflösung entsprechende Messwerte online zu erfassen und bereit zu stellen. Das für diesen Zweck entwickelte innovative Sensorsystem kann direkt in die Rollspur auf beiden Seiten der Fuge eingebaut werden und ist dafür ausgelegt, Lkw-Überfahrungen zu widerstehen. Es ist schnell und präzise genug, um die realen Bewegungen in allen drei Raumachsen in Echtzeit erfassen zu können. Die wesentlichen technischen Eigenschaften sind eine Messfrequenz von bis zu 2000 Hz, eine Auflösung von bis zu einem Mikrometer und eine widerstandsfähige Sensorumhausung, die der direkten Überrollung durch Lkw sowie allen chemischen und klimatischen Beanspruchungen in der Praxis standhalten kann. Dieser Forschungsbericht beschreibt das Funktions- und Wirkschema des Sensorsystems und seine Validierung im Labor- und Feldmaßstab. Die mit dem Sensorsystem gewonnenen Daten können eine Grundlage für die Konzeption einer performance-basierten Bewertung von Fugenfüllsystemen in Betondecken von Bundesautobahnen bieten. Sie sind geeignet, die Funktionsmechanismen der verschiedenen Betonfahrbahnkonstruktionen besser zu verstehen und zielgerichtet konstruktive und materialtechnische Optimierungen und Fortentwicklungen von Fugenkonstruktionen und Fugenfüllsystemen in gebrauchsbezogener Weise zu entwickeln. Durch weitere Datenerhebung, -fusion und -analyse können Instandsetzungsintervalle und Lebensdauerzyklen besser abgeschätzt und geplant 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.

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.

Die bodenmechanischen Eigenschaften von feinkörnigen Böden und gemischtkörnigen Böden mit Feinkornanteilen über 15 M.-% werden maßgeblich von der Konsistenz und der Plastizität des Feinkorns bestimmt. Mittel- und langfristig können an Erdbauwerken, die aus diesen Bodenarten errichtet wurden, Schäden entstehen, wenn Wasserzutritte eine Verringerung der Konsistenz der feinkörnigen Anteile bewirken. Um eine verminderte Scherfestigkeit, Sackungen und Setzungen zu vermeiden, wurden in den ZTV E-StB 09 Verdichtungsanforderungen festgelegt, die neben dem Verdichtungsgrad auch den Luftporenanteil beinhalten. Im Rahmen der vorliegenden Forschungsarbeit sollte untersucht werden, welchen Einfluss der Luftporenanteil auf das Verformungsverhalten der o.g. Böden hat und inwieweit eine Verschärfung der Anforderungen an den Luftporenanteil eine Verbesserung der dauerhaften Tragfähigkeit und der Gebrauchstauglichkeit unter Berücksichtigung eines erhöhten Verdichtungsaufwandes bewirkt. Es wurde zunächst herausgearbeitet, welche Anforderungen hinsichtlich des Luftporenanteils bereits bestehen und inwieweit der Luftporenanteil als Verdichtungsanforderung geeignet ist. Der Luftporenanteil wird hierbei lediglich in Deutschland und Großbritannien als Verdichtungsanforderung genannt. Anhand von fünf Versuchsböden, die nach DIN 18196 den Bodengruppen UL, TM, TA, SU* und GU* zuzuordnen sind, wurde anschließend das Last-Verformungsverhalten bei oedometrischer Belastung und bei Wasserzutritt bei unterschiedlichen Spannungsniveaus untersucht. Die weiteren Laboruntersuchungen umfassten Triaxial- und Wasserdurchlässigkeitsversuche. An einem Probefeld wurden Feldversuche zur Entwicklung des Luftporenanteils bei einer zunehmenden Anzahl an Walzenübergängen durchgeführt. Eindeutige Aussagen zum Einfluss des Luftporenanteils auf das Verformungsverhalten der untersuchten Böden waren anhand der Laboruntersuchungen nur schwer zu treffen. Die Streuung der Versuchsergebnisse ließ zumeist keine eindeutige Systematik hinsichtlich des Einflusses des Einbauzustandes erkennen. Überwiegend wiesen die Versuche, deren Einbaubedingungen innerhalb der nach ZTV E-StB 09 festgelegten Grenzen an Verdichtungsgrad, Wassergehalt und Luftporenanteil lagen, jedoch nur geringe Verformungen auf. Die Ergebnisse der Laboruntersuchungen belegen somit die Eignung der in den ZTV E-StB enthaltenen Verdichtungsanforderungen für Erdbaumaßnahmen. Die Notwendigkeit einer Anpassung bzw. Verschärfung der Anforderungen an den Luftporenanteil lässt sich aus den Laboruntersuchungen nicht ableiten. Bei den Feldversuchen zeigte sich, dass mit den auf der Baustelle zur Verfügung stehenden Walzenzügen eine stetige, signifikante Erhöhung der Trockendichte und eine Verringerung der Luftporenanteile nur bis zu einem bestimmten Grad erreicht werden konnte, indem die Verdichtungsarbeit durch eine Erhöhung der Walzenübergaenge gesteigert wurde. Teilweise bewirkten zusätzliche Walzenübergänge sogar eine Auflockerung des Bodens.

Die messtechnische Erfassung der Längsebenheit ist Bestandteil der Zustandserfassung und -bewertung von Fahrbahnoberflächen der Bundesfernstraßen (ZEB). Zur Steigerung der Prozesssicherheit und Gewährleistung der Vergleichbarkeit unterschiedlicher Messsysteme wurde innerhalb dieses Forschungsprojektes ein einheitlicher Auswertealgorithmus zur Ermittlung des Höhenlängsprofils aus den Lasermessdaten entwickelt sowie Anforderungen an die Güte der verwendeten Sensorik abgeleitet. Der entwickelte Auswertealgorithmus basiert auf dem TRRL LR 922, wobei anhand von theoretischen Überlegungen Vereinfachungen und Ergänzungen abgeleitet wurden, um u.a. das HRM-Verfahren an das spezifische Messsystem anzupassen. Empfohlen wird eine Messbalkenlänge von 2m oder 4m. Die algorithmische Höhenlängsprofilbestimmung erfolgt anhand bereits auf ein 10-cm-Raster gemittelter Lasermesswerte und führt in einem abschließenden Schritt eine Trendbereinigung mit einer Grenzwellenlänge von 150m aus. Zur Ableitung der Anforderungen an vorangehende Prozessschritte wurden existierende Messgeräte miteinander verglichen sowie virtuelle Messsysteme simuliert und eine Sensitivitätsanalyse durchgeführt. Anhand der Betrachtung gemessener Höhenlängsprofile konnten Rückschlüsse auf die zugrundeliegende Genauigkeit der Wegerfassung und der Spurtreue gezogen werden. Je nach Fahrbahnbeschaffenheit kann sich eine schlechte Spurtreue oder eine fehlerhafte Wegerfassung stärker auf die Genauigkeit des erfassten Höhenlängsprofils auswirken als der Einfluss des Einzelfehlers der Laserabstandsmessung. Anhand typischer Eigenschaften der Fahrbahnlängsprofile (Unebenheit (Phi(Index h) und Welligkeit w) konnten Vorschläge für die Anforderungen an die Messtechnik abgeleitet werden. So ist eine Lasermessgenauigkeit von unter 0,1mm nicht erforderlich. Die Mittelung der Laserwerte über einen 10cm-Abschnitt erfordert nicht mehr als 10 Werte. Eine Fehlertoleranz der Wegerfassung von 1% ist für die Berechnung des Höhenlängsprofils ausreichend.