Fugenausteilung bei Fahrbahnen aus Walzbeton

Abstract

Heutzutage stehen viele Verkehrsingenieure vor der Herausforderung einer dauerhaften und qualitativen Erhaltung von Straßen. Der Bedarf an durchzuführenden Erhaltungsmaßnahmen ist groß und die Kosten für Instandsetzung von beschädigten Asphaltstraßen steigen mit dem Alter der Straße an. Eine dauerhafte Sanierungsmöglichkeit beschädigter Asphaltstraßen ist die Überbauung mit Walzbeton in der sogenannten Whitetopping-Bauweise. In der vorliegenden Arbeit wurde ein Überblick über die technischen Eigenschaften und Anforderungen, Betonzusammensetzung, Anwendungsbereiche, Einbauweisen und Fugenausbildung der Betonfahrbahnen in der herkömmlichen Bauweise, in der Whitetopping-Bauweise und in der Bauweise mit Walzbeton gegeben. Das Hauptziel ist Erkenntnisse aus der vorhandenen Literatur über die Betonfahrbahnen aus Walzbeton mit einem Schwerpunkt auf die Fugen zugewinnen. Der Walzbeton stellt eine neue Technologie zur Herstellung von Betondecken mit Asphaltstraßenbauverfahrenstechnik dar die Walzbetonschicht wird mit einem Asphaltfertiger hergestellt und durch Vibrationenund Gummiradwalzen verdichtet. Der Walzbeton zeichnet sich mit einer Konsistenz aus, die die frühe Verkehrsfreigabe nach dem Verdichten erlaubt. Schwerpunkt dieser Arbeit ist die Fugenausteilung bei Fahrbahnen aus Walzbeton. Die Walzbetondecken werden durch Schein-, Raumund Pressfugen unterteilt, die in der Regel aufgrund der Einbaumethode des Walzbetons nicht verdübelt oder verankert ausgeführt werden. Im letzten Kapitel wurden zwei Modelle zur Berechnung der Fugenabstände bei Fahrbahnen aus Walzbeton vorgestellt. Danach wurde eine Parameterstudie mit Hilfe der Software StreetPave [23] durchgeführt, in der zwei Fälle bzw. Einbauvarianten zur Instandsetzung beschädigter Asphaltstraßen betrachtet wurden. Im ersten Fall wird angenommen, dass die neue Betondecke aus Walzbeton ohne Verbund zu der alten Asphaltschicht hergestellt wird. Hier wurde der Einfluss von drei Parametern analysiert die Restdicke und das Elastizitätsmodul der Asphaltschicht und die Biegezugfestigkeit des Betons. Im zweiten Fall wird angenommen, dass die Betondecke aus Walzbeton mit Verbund zu der Asphaltschicht hergestellt wird. Die vorliegende Arbeit kann als eine gute Grundlage für zukünftige Forschungsarbeiten über die Dimensionierung und Optimierung der Einbaumethode bei Fahrbahnen aus Walzbeton dienen. Weitere Punkte mit Entwicklungspotential sind die Verbesserung der Betonrezeptur, so dass zufriedenstellende Oberflächeneigenschaften erzielt werden können.

Nowadays many transport engineers face the challenge of the quality and long-term maintenance of the roads. The need for new maintenance solutions is high and the maintenance costs are constantly growing along with the aging of the roads. One option for long-term maintenance of deformed asphalt pavements is the laying of a wear layer with roller compacted concrete (RCC) under the so-called Whitetopping method A review of the technical properties and requirements, concrete composition, application areas and the way of construction and making the joints in three types of concrete pavement - classical concrete pavements, concrete overlays under the Whitetopping method and roller compacted concrete, is presented in the current study. The main purpose is to provide information on roller compacted concrete pavements with a focus on the joints. Roller compacted concrete represents a new technology for laying concrete onto the asphalt road construction with an asphalt finisher like in the placement of traditional asphalt layers then the finished pavement is further compacted by vibratory and pneumatic rollers. RCC is characterized by its consistency, which allows immediate opening of the road right after the compaction of the pavement. The emphasis in this work is the design and implementation of joints distribution in roller compacted concrete pavements The overlay is divided into warping, expansion and contraction joints, which are generally not fixed with dowels or anchorages. In the last chapter, two models are considered to calculate the distance between joints in the roller compacted concrete pavement. A study of the parameters that effect the thickness and distance between the joints using the StreetPave software [23] has been carried out. Two cases are examined for repairing a deformed asphalt road. In the first case it is assumed that the new concrete overlay is unbonded to the old asphalt layer. The effect of the three parameters is analyzed - the remaining thickness of the asphalt, the elastic modulus of the existent asphalt layer and the flexural strength of the concrete obtained on the 28th day after its application. In the second case it is supposed that the RCC concrete layer is bonded to the asphalt layer and the effect of the same three parameters is analyzed. The present work can serve as the basis for future studies on designing and optimization of the methods for the application of RCC pavements. There is study potential in the area of developing and improving of the concrete recipe, so that satisfactory surface qualities can be achieved.