Auswirkungen dynamischer Beanspruchungen in Beton von Fahrbahndecken auf potentielle Gefügeschädigungen

Fahrbahndecken aus Beton müssen über ihre Lebensdauer vielfältigen Beanspruchungen widerstehen. Neben niedrigfrequent veränderlichen Spannungen infolge jahres- und tageszeitlich wechselnder Temperatur- und Feuchtegradienten wirken insbesondere auch hochfrequent eingetragene Verkehrslasten auf den Beton ein. Durch die Überlagerung dieser beiden zyklischen / dynamischen Belastungen werden unter anderem die Steifigkeit sowie die Festigkeit des Betons infolge einer fortschreitenden Degradation im Mikrogefüge herabgesetzt. In der Bemessung werden die Auswirkungen einer solchen Degradation bisher allenfalls über einen globalen Beiwert berücksichtigt, nicht zuletzt da bisher keine genaueren Untersuchungen zum Verhalten charakteristischer Fahrbahndeckenbetone unter realitätsnahen Biegeschwellbelastungen vorliegen. Vor diesem Hintergrund wurden im Rahmen dieses Forschungsprojektes Prismen (150 x 150 x 700mm³) aus charakteristischen Straßenbetonen bei Oberspannungen σo,i von 40%, 50% und 70% der Biegezugfestigkeit mit tlw. bis zu 10.000.000 Lastzyklen zyklisch belastet, wobei sukzessiv die Abnahmen des relativen dynamischen E-Moduls aufgezeichnet wurden. Nach Beendigung der Biegeschwellbelastung wurden an den vorgeschädigten Probekörpern die Rest-Festigkeiten und -Steifigkeiten und tlw. auch die kap. Wasseraufnahmen sowie die Rissbildung (lichtmikroskopisch) ermittelt. Bereits nach wenigen Millionen Lastzyklen war dabei ein Abfall des relativen dynamischen E-Moduls um rund 10% bis 15%, in Abhängigkeit der Oberspannung, zu verzeichnen, was auf eine fortgeschrittene Gefügeauflockerung hindeutet. Gleichzeitig führte ebendiese Degradation zu einer deutlichen Verringerung der Dichtigkeit des Gefüges gegenüber Wasser und Taumittellösungen. Der Abfall der Festigkeit sowie der Steifigkeit betrug ebenfalls rund 10% bis 15%, jedoch konnte hier kein eindeutiger Zusammenhang zur Lastwechselzahl und Oberspannung festgestellt werden.

 

BMVI - Fb - 1124