Straßenbefestigungen aus dünnen Asphaltschichten auf qualitativ hochwertigen Tragschichten ohne Bindemittel für Bundesstraßen

Im Rahmen des Forschungsprojektes wurden Ansätze zur Konzeption von niedrig beanspruchten Straßenbefestigungen mit dünnen Asphaltdeckschichten (Low Volume Road - LVR) auf einer qualitativ hochwertigen Tragschicht ohne Bindemittel (ToB) für die Anwendung für Bundesfernstraßen mit geringer Verkehrsbelastung in Deutschland erarbeitet. Dafür war es zunächst erforderlich, das nicht-linear elastische und plastische Verformungsverhalten von ungebundenen Baustoffgemischen unter Berücksichtigung der zyklischen und zugleich hohen Beanspruchungen der ToB in Straßenbefestigungen mit dünnen Asphaltdeckschichten zu untersuchen. Anschließend erfolgte die Entwicklung eines analytischen Dimensionierungsansatzes für niedrig beanspruchte Straßenbefestigungen mit dünnen Asphaltdeckschichten. In einem ersten Schritt wurden zunächst anhand der Ergebnisse einer umfassenden Studie ausländischer Literatur die Erfahrungen in anderen Ländern mit dieser Bauweise zusammengetragen und geprüft, inwieweit diese Ansätze auf in Deutschland herrschende Bedingungen und Verhältnisse übertragbar sind. Im Anschluss erfolgte die Durchführung von Untersuchungen hinsichtlich der Auswahl geeigneter Baustoffgemische für diese Bauweisen, um Empfehlungen für die Festlegung von Auswahlkriterien zu formulieren. Im Ergebnis der durchzuführenden Laborversuche (insbesondere Triaxialversuche an ungebundenen Baustoffgemischen) wurden die untersuchten Baustoffgemische hinsichtlich ihres Verformungsverhaltens eingeschätzt und entsprechende Eingangsparameter für eine rechnerische Dimensionierung bestimmt. Dazu war es erforderlich, eine speziell abgestimmte Versuchsprozedur für die zu untersuchenden Baustoffgemische anzuwenden. Dabei sollten die Baustoffgemische im Versuch in den Beanspruchungsbereichen getestet werden, denen sie in-situ in Straßenbefestigungen mit dünnen Asphaltschichten unterliegen. In Auswertung der Versuche war es möglich, die Modellparameter für die numerische Modellierung des elastischen und plastischen Verformungsverhaltens der ToB in Straßenbefestigungen mit dünnen Asphaltschichten zu bestimmen. Im Rahmen des Vor¬habens wurden die entwickelten Ansätze für ein Dimensionierungsverfahren für LVR exemplarisch mit den Ergebnissen von Feldver¬suchen ver¬glichen, und so eine erfolgreiche Validierung der durchge¬führten Berechnungen ermöglicht. Für diese Untersuchungen wurden vom Swedish National Road and Transport Research Institute VTI in Linköping, Schweden, Ergebnisse und Materialparameter sowie das ungebundene Baustoffgemisch von einem ausgewählten HVS (Heavy Vehicle Simulator) Versuch zur Verfügung gestellt. Im Ergebnis des Forschungsprojektes wurde ein Dimensionierungsansatz für Befestigungen mit sehr dünnen Asphaltschichten, angepasst auf in Deutschland herrschende Bedingungen, erstellt. Im Rahmen des Forschungsprojektes konnten wertvolle Erkenntnisse hinsichtlich der analytischen Dimensionierung für LVR gewonnen werden. Anhand der Ergebnisse einer analytischen Dimensionierung können für den Einzelfall optimierte wirtschaftliche Lösungen für den Aufbau von LVR ermittelt werden. Es erscheint möglich, für LVR eine Reduzierung der derzeit in Deutschland vorgeschriebenen Mindestasphaltschichtdicke von 12cm vorzunehmen. Bei dieser Bauweise wird jedoch die ToB in hohem Maße beansprucht, so dass hier eine rechnerische Dimensionierung unter experimenteller und theoretischer Berücksichtigung des nicht-linear elastischen Verhaltens ungebundener Baustoffgemische unabdingbar ist. Anhand der experimentellen Ergebnisse (Trixialversuche) in Verbindung mit numerischen Berechnungen mit einem Finite-Elemente Programm kann eine wirtschaftliche Schichtdickenermittlung für Befestigungen mit dünnen Asphaltschichten erfolgen. Weiterhin kann auf der Grundlage der Ergebnisse des Forschungsprojektes ein wirtschaftlicher Einsatz von RC-Baustoffen bzw. Baustoffgemischen nachgewiesen/geprüft werden. Mit Hilfe der im Rahmen des Forschungsprojektes angewendeten Prozedur für Triaxialversuche ist es außerdem möglich, unterschiedliche ungebundene Baustoffgemische bzw. RC-Baustoffe bezüglich Ihrer Eignung als ToB-Material insbesondere für LVR zu beurteilen. Im Ergebnis dieses Projektes stehen somit die Grundlagen für die Dimensionierung von LVR im Rahmen einer rechnerischen Dimensionierung von Straßenbefestigungen zur Verfügung.

 

BMVI - Fb - 1132