Erfahrungsbericht zu Versuchsstrecken mit Warmasphalt unter Verwendung von Schaumbitumen
Test routes in warm asphalt using foam bitumen
Dr.-Ing. M. Witt; A. Goldbrunner, M. Sc., München
N. Stolz; Dipl.-Ing. (FH) B. Stranninger, Neuburg/Donau
Die Autobahn GmbH des Bundes, Niederlassung Südbayern ließ durch die Richard Schulz Tiefbau GmbH & Co. KG in den Jahren 2022 und 2023 auf den Bundesautobahnen A 9 und A 96 acht Versuchsstrecken mit stetig gestuften Asphaltbinderschichten AC 22 B S SG bzw. AC 16 B S SG mit Warmasphalt unter Verwendung von polymermodifizierten Schaumbitumen und 50 M.-% Asphaltgranulat und zum Vergleich eine Versuchsstrecke mit stetig gestufter Asphaltbinderschicht AC 22 B S SG mit viskositätsverändertem polymermodifiziertem Bitumen herstellen. Die Referenzstrecke wurde in konventioneller Heißasphaltbauweise hergestellt. Gegenüber der Referenzbauweise aus Heißasphalt konnte die Herstellungs- und Verdichtungstemperatur im Mittel um 30 K reduziert werden. Die Prozesssicherheit der Warmasphaltbauweise unter Anwendung der Schaumbitumentechnologie wurde nachgewiesen. Die Untersuchungsergebnisse der Kontrollprüfungen erfüllen die Anforderungen des Regelwerks. Ergänzend wurden zur Erfahrungssammlung die zusätzlichen Prüfungen gemäß dem Allgemeinen Rundschreiben Straßenbau Nr. 9/2021 durchgeführt. Die Ergebnisse lassen auf ein der Heißbauweise vergleichbares Gebrauchsverhalten schließen. Temperaturmessungen in Kombination mit zerstörungsfreien Dichtemessungen in situ zeigten, dass bei gegenüber der Heißasphaltbauweise unveränderten Einstellungen des Asphaltfertigers mit abnehmender Einbautemperatur eine geringere Vorverdichtung des Asphaltmischguts erzielt wird, mehr Walzenübergänge zur Hauptverdichtung erforderlich werden und ein kurzes Zeitfenster zur Verdichtung des Asphaltmischguts zur Verfügung steht. Bei zukünftigen Baumaßnahmen sind somit zwingend Anpassungen an das Logistik-, Einbau und Verdichtungskonzept sowie an die Qualitätssicherungen erforderlich. Bei den im Rahmen von zwei Versuchsstrecken während des Einbaus durchgeführten Expositionsmessungen konnte der zukünftig geltende Arbeitsplatzgrenzwert für Dämpfe und Aerosole aus Bitumen nicht eingehalten werden.
The Autobahn GmbH des Bundes, Southern Bavaria branch, let the Richard Schulz Tiefbau GmbH & Co. KG carry out test routes in warm asphalt on the federal highways A 9 and A 96 in 2022/23 using polymer-modifi ed foam bitumen and 50 % by mass of asphalt granulate on continuously graded AC 22 B S SG asphalt binder layers and, for comparison, a test section with a continuously graded asphalt binder layer AC 22 B S SG with viscosity-modifi ed polymer-modifi ed bitumen. The reference route was constructed using conventional hot asphalt. Compared to the reference construction method made of hot asphalt, a reduction in the production and compaction temperature of an average of 30 K was achieved and the process reliability of warm asphalt construction using foamed bitumen technology could be proven. The results of the control tests meet the requirements of the regulations. Furthermore, to gather experience, the additional tests were carried out in accordance with the General Road Construction Circular No. 9/2021. The results suggest a usage behaviour comparable to that of hot construction. Temperature measurements in combination with non-destructive density measurements in situ showed that with the asphalt paver settings unchanged compared to the hot asphalt construction method, less pre-compaction of the asphalt mix is achieved as the paving temperature decreases, more rolling passes are required for further compaction and a short time window is available for compaction of the asphalt mix. Future constructions will therefore require adjustments to the logistics, installation and compaction concept as well as quality assurance. The exposure measurements carried out during construction of two test routes showed that the future applicable workplace limit value for vapors and aerosols from bitumen could not be fulfi lled.
doi.org/10.53184/STA11-2024-1
Das Verfahren zur Substanzbewertung nach den RSO Beton (Entwurf)
The procedure for substance evaluation according to the RSO Beton (draft)
Dr.-Ing. Axel Riwe, Anklam
Die Richtlinien zur Bewertung der strukturellen Substanz des Oberbaus von Verkehrsflächen mit unbewehrter Betondecke (RSO Beton – Entwurf) befinden sich zurzeit in der Bearbeitung. Mit einer abgestimmten Textfassung aus dem zuständigen Arbeitskreis der Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen ist im kommenden Jahr zu rechnen. Kernstück dieser neuen Richtlinien ist eine Methodik zur rechnerischen Prognose der Lebensdauer einer Fahrbahn. Das Verfahren basiert auf der Methodik der rechnerischen Dimensionierung nach (RDO Beton 09), ergänzt und modifiziert diese aber in vielen Punkten. Eine wesentliche Neuerung ist die Beschreibung des Nutzungszeitraums der Fahrbahn als Schädigungsprozess. Hiermit ergeben sich völlig neue Möglichkeiten für die adäquate Erfassung von Einflüssen, welche die Lebensdauer der Fahrbahn in relevanter Weise beeinflussen.
The guidelines for assessing the structural substance of traffic areas with unreinforced concrete pavements (RSO Beton – draft) are currently being finalized. A harmonized version of the text from the responsible working group is expected in the coming year. The core of these new guidelines is a method for calculating the service life of a pavement. The procedure is based on the method of computational dimensioning according to (RDO Beton 09), but supplements and modifies it in many respects. A significant innovation is the description of the service life of the pavement as a damage process. This opens up completely new possibilities for the adequate recording of influences that affect the service life of the pavement in a relevant way.
doi.org/10.53184/STA11-2024-2
Wiederaufbau der Ahrbrücken
Reconstruction of the bridges over the Ahr River
Dipl.-Ing. A. Jackmuth, Koblenz
Die Flutkatastrophe im Sommer 2021 hat zu erheblichen Schäden an der Straßeninfrastruktur in den Hochwassergebieten geführt. Eine besondere Rolle kommt dabei den Ahrbrücken zu: Zum einen wurden sie in vielen Fällen „Opfer“ der Wassermassen, zum anderen beeinflussten sie als Querbauwerke das Flutgeschehen selbst. Aufgrund der ungeheuren Treibgutmengen verklausten die Abflussquerschnitte vieler Brücken, sodass sie zeitweise wie unterströmte Wehre fungierten – so lange, bis sie geschwächt durch Auskolkungen kollabierten oder umläufig wurden. Infolgedessen entstanden zusätzliche Schwallwellen, die auf die Hochwasserwelle aufsattelten. Nach der Flut mussten die zerstörten Brücken aufgrund ihrer strategischen Netzbedeutung für die Erschließung der Katastrophengebiete schnellstmöglich ersetzt werden. Dazu wurden zunächst militärische und anschließend zivile Behelfsbrücken eingesetzt, sodass für ein zerstörtes Bauwerk bis zum dauerhaften Wiederaufbau oft insgesamt drei Brücken errichtet werden müssen. Die Analyse der Ereignisse hat gezeigt, dass die Ahr ein spezielles Hochwasserrisikoprofil besitzt, welches sich insbesondere dadurch ausdrückt, dass der Wasserspiegel bei den sehr seltenen, aber regelmäßig auftretenden Extremhochwässern besonders weit über dem Bemessungswasserspiegel HW100neu liegt und extreme Fließgeschwindigkeiten auftreten können. Da Wasserstände wie im Sommer 2021 aus technisch/wirtschaftlichen Gründen von den neuen Ahrbrücken nicht überspannt werden können, wird beim Wiederaufbau – neben der hydraulischen Leistungsfähigkeit – die Standsicherheit unter Fluteinwirkungen besonders berücksichtigt. Dazu wurde ein im Regelwerk nicht vorgesehener Lastfall „Flut“ kreiert. Aus Sicht der Straßenbauverwaltung ist damit ein hochwasserresilienter Wiederaufbau der Brücken im Ahrtal technisch möglich.
The catastrophic flooding in Germany's Ahr Valley in the summer of 2021 caused significant damage to the road infrastructure in the areas affected by the floods. The bridges over the Ahr River played a very specific role in all this. On the one hand, many of them ‘fell victim‘ to the floodwaters. On the other hand, as transverse structures, they themselves had an impact on the flooding. The incredible volume of flotsam blocked the flow section of many bridges, which meant that at times they acted like underflowed weirs. The resulting scouring either weakened the bridges, causing them to collapse or the water to flow around them instead of beneath them. This caused abrupt waves in addition to the flood waves. After the flood, the destroyed bridges had to be replaced as quickly as possible because of their strategic importance in order to reconnect the flood-hit areas to the network. To this end, military bridges and later temporary bridges were constructed. In many cases, up to three bridges have to be constructed ahead of a permanent replacement of the structure. An analysis of the events has shown that the Ahr River has a very specific flood risk profile. One striking feature of this profile is that the water level that occurs during the very rare but regular extreme floods is far higher than the design water level (HW100neu), and that extremely high water flow speeds can occur. Because water levels like the ones that occurred in the summer of 2021 cannot be spanned by the new Ahr bridges for technical/economic reasons, special attention is being paid to stability
and hydraulic performance in the event of flooding for the reconstruction of the bridges. To this end, a new load category, ‘Flood’, which does not feature in existing technical standards and specifications, was created. From the perspective of the road administration, it will therefore be technically possible to construct flood-resilient bridges in the Ahr Valley.
doi.org/10.53184/STA11-2024-3
Einwirkungen aus Anprall auf Fahrzeug- Rückhaltesysteme auf Straßenbrücken in Deutschland
Road Infrastructure: How Digital is the Future?
Dr.-Ing. V. Boros MBA; Dipl.-Ing M. Kwapisz, A-Wien
M. Eng. N. Steeb; Dipl.-Ing J. Gass, Horb am Neckar
Dr. I. Hindersmann, Bergisch Gladbach
Im Rahmen eines Forschungsvorhabens wurden die Messergebnisse von 26 Anprallprüfungen analysiert, um ein robustes, herstellerunabhängiges Einwirkungsmodell für die Belastungen auf neu errichteten Straßenbrücken aus dem Anprall auf Fahrzeug-Rückhaltesysteme auf dem Bauwerk zu entwickeln. Im Vorhaben wird aufgezeigt, wie die aus den Anprallprüfungen abgeleiteten Einwirkungen, unter Beachtung von statistischen Daten zu Fahrzeuggewicht, Geschwindigkeit und Anprallwinkel bei beobachteten Unfallereignissen, für die realen Bedingungen auf deutschen Bundesfernstraßen adaptiert werden können, um ein definiertes Sicherheitsniveau zu erreichen. An drei Beispielbauwerken wird die Praxistauglichkeit des Einwirkungsmodells verifiziert und im Rahmen einer Wirtschaftlichkeitsuntersuchung eine Abschätzung des Einflusses auf die Bemessung vorgenommen. Ein einheitliches Lastmodell erleichtert nicht nur die Ausschreibung, sondern beugt auch potenziellen Schwierigkeiten beim späteren Austausch der Schutzeinrichtung vor.
In a research project, measurements of 26 crash tests were analyzed in order to develop a robust, manufacturer-independent load model for vehicle impact on vehicle restraint systems located on newly constructed road bridges. The paper shows how, by taking into account statistical data on vehicle weight, speed and impact angle in observed accidents, the actions derived from crash tests can be adapted to resemble the actual conditions on German roads, also considering a defined level of safety. The suitability of the impact load model for practical implementation is verified based on three case studies. Finally, the influence of the model on the final design and thus the economic feasibility is assessed. A standardized impact load model not only simplifies the tendering process for new bridges, but also facilitates the replacement of the vehicle restraint systems at a later date..
doi.org/10.53184/STA11-2024-4