Beton für Straßendecken
Betonzusammensetzung
Der Beton für Straßendecken wird durch Verkehr und Witterung hoch beansprucht. Zudem muss er auch Eigenschaften aufweisen, die die Verkehrssicherheit bei Regen und Dunkelheit gewährleisten. Dementsprechend hoch sind auch die Anforderungen an den Festbeton und der fertigen Fahrbahndecke [1]:
- Hohe Druck- und Biegezugfestigkeit (Verformungsstabilität)
- Hoher Verschleißwiderstand
- Hoher Frost- und Frost-Tausalz-Widerstand
- Günstige Oberflächeneigenschaften hinsichtlich Ebenheit, Griffigkeit, Reifen-Fahrbahn-Geräusch, Farbe und Lichtreflexion sowie Ableitung des Oberflächenwassers
Die wichtigsten Planungsgrundlagen für den Aufbau eines Oberbaus mit einer Betondecke sind in der „Richtlinie für die Standardisierung des Oberbaus von Verkehrsflächen“(RStO 12) enthalten. Darin neu definiert sind die sogenannten „Belastungsklassen“, welche die in der RStO 01 aufgeführten „Bauklassen“ ersetzen. Eine Gegenüberstellung der Klasseneinteilung RStO 12 vs. RStO 01 beschreibt die folgende Tabelle und entspricht dem allgemeinen und aktuellen Stand der fachlichen Kenntnisse:
| Belastungsklasse | Dimensionierungsrelevante Beanspruchung B | Typisches Beispiel | Bauklasse nach RStO 01 |
|---|---|---|---|
| Bk100 | > 32 | Autobahnen, Schnellstraßen | SV |
| Bk32 | > 10 und ≤ 32 | Industriestraßen | I |
| Bk10 | > 3,2 und ≤ 10 | Hauptgeschäftsstraßen | II |
| Bk3,2 | > 1,8 und ≤ 3,2 | Verbindungsstraßen | III |
| BK1,8 | > 1,0 und ≤ 1,8 | Sammelstraßen, wenig befahrene Hauptgeschäftsstraßen | III |
| Bk1,0 | > 0,3 und ≤ 1,0 | Wohnstraßen | IV |
| Bk0,3 | ≤ 0,3 | Wohnwege | V und VI |
Die geforderten Frisch- und Festbetoneigenschaften sind nur mit normgerechten Betonausgangsstoffen und einer geeigneten Betonzusammensetzung zu erreichen. Dazu gehört auch eine sorgfältige Ausführung und Überwachung bei der Herstellung und Verarbeitung des Betons. Grundlagen sind DIN EN 206-1/DIN 1045-2, ATV DIN 18316 und TL Beton-StB [2], ZTV Beton-StB [3] sowie TP Beton-StB [4].
Vor Beginn der Arbeiten hat der Auftragnehmer anhand von Erstprüfungen mit den vorgesehenen Ausgangsstoffen den Nachweis zu erbringen, dass die vorgesehene Betonzusammensetzung die gewünschten Betoneigenschaften zielsicher erreicht.
Dabei darf bei Fahrbahndecken der Belastungsklassen Bk100 bis Bk1,8 gemäß RStO 12 (RStO 01:Bauklassen SV, I bis III) ein Wasserzementwert von 0,45 und bei Fahrbahndecken der Belastungsklassen Bk1,0 bis Bk0,3 gemäß RStO 12 (RStO 01: Bauklassen IV bis VI) ein Wasserzementwert von 0,50 nicht überschritten werden. Der erforderliche Mindestzementgehalt richtet sich nach der Belastungsklasse und nach der Art der Oberflächentextur. Er muss bei Fahrbahndecken der Belastungsklassen Bk100 bis Bk1,8 (RStO 01: Bauklasse SV, I bis III) mindestens 340 kg/m3 verdichteten Frischbetons betragen. Wird der Beton für eine Fahrbahndecke verwendet, bei welcher der Oberflächenmörtel entfernt wird (Waschbeton), muss der Zementgehalt mindestens 420 kg/m3 verdichteten Frischbetons betragen. Für die Herstellung des Fahrbahndeckenbetons sind Zemente nach DIN EN 197-1 oder nach DIN 1164-10 zu verwenden, an die über die Norm hinausgehende Anforderungen z.B. bezüglich Erstarrungsbeginn, Mahlfeinheit und Festigkeitsentwicklung gestellt werden. Für die Herstellung von frühhochfestem Straßenbeton mit Fließmittel ist ein Zement der Festigkeitsklasse 42,5 R zu verwenden. Bei zweischichtigen Decken müssen Ober- und Unterbeton mit Zement der gleichen Art und Festigkeitsklasse hergestellt werden [5]. Gesteinskörnungen zur Herstellung von Fahrbahndeckenbeton müssen der TL Gestein-StB, Anhang G entsprechen. Bezüglich der durch die Feuchtigkeitsklasse WS geltenden Anforderungen sind für die Belastungsklassen Bk100 bis Bk1,8 die Regelungen des ARS 04/2013 zu beachten. [5].
Gesteinskörnungen zur Herstellung von Fahrbahndeckenbeton müssen der TL Gestein-StB, Anhang G entsprechen.
Der Beton muss eine bestimmte Menge an feinkörnigen Bestandteilen enthalten, damit er gut verarbeitbar ist, ein geschlossenes Gefüge bilden kann und nicht zum Entmischen neigt.
Der Gesamtanteil an feinkörnigen Bestandteilen darf 450 kg/m³ verdichteten Frischbeton, bei Beton mit 8 mm Größtkorn 500 kg/m³ nicht überschreiten, sofern der Beton nicht für einen Oberbeton verwendet wird, bei dem der Oberflächenmörtel (Waschbeton) entfernt wird [5].
Um dem Beton einen ausreichend hohen Frost-Tausalz-Widerstand zu verleihen, werden über die Zugabe von Luftporenbildner so genannte Mikroluftporen in ausreichender Menge, Größe und im richtigen Abstand zugeführt. Sie schaffen dem beim Tausalzeinsatz schockartig gefrierendem Wasser im Beton den Platz sich auszudehnen und unterbrechen die Kapillarwirkung innerhalb des Zementsteines [5].
Für Fahrbahndeckenbeton ist eine Werkseigene Produktionskontrolle (WPK) entsprechend DIN EN 206-1, DIN 1045-2 und TL Beton-StB durchzuführen. Wird der Beton nicht von einem Transportbetonwerk geliefert, sondern durch den Einbauer hergestellt, entfällt die Überwachung und Zertifizierung durch eine anerkannte Überwachungs- und Zertifizierungsstelle. An ihre Stelle tritt die Kontrollprüfung durch den Auftraggeber [5].
Einbau des Betons für Fahrbahndecken
In der Regel werden Fahrbahndecken aus Beton mit Gleitschalungsfertigern eingebaut, die bis zu 16 m breite Bahnen herstellen können. Tagesleistungen bis zu 1 000 m Einbaulänge bei Einbaubreiten von 12 m sind möglich. Sie ermöglichen einen exakten Beton-, Dübel- und Ankereinbau. Die Fertiger verdichten den Beton zuverlässig und erzeugen eine hohe Betonqualität [2].
Anschließend wird die Oberfläche von Betondecken geglättet und mit der für die Griffigkeit und Lärmminderung erforderlichen Textur versehen. Als Glätteinrichtung dient im Allgemeinen ein Querglätter, bei Decken der Belastungsklassen Bk100 bis Bk1,8 gemäß RStO 12 (RStO 01:Bauklassen SV, I bis III) zusätzlich ein Längsglätter.
Die Textur wird heute im Regelfall als Waschbetonoberfläche dadurch hergestellt, dass
- zur Verzögerung des Erstarrens und der Anfangserhärtung des Zementleims auf die geglättete Betonoberfläche ein dünner Film eines Oberflächenverzögerers gleichmäßig aufgesprüht und mit einer Folie abgedeckt wird,
- nach ausreichender Erhärtung (Befahrbarkeit) das Gerüst der groben Gesteinskörnungen an der Oberfläche durch trockenes oder nasses Ausbürsten freigelegt wird.
Die Texturtiefe soll zwischen 0,6 und 1,1 mm liegen. Diesem Waschbeton ist ein DSTRO-Wert für die Berechnung des Beurteilungspegels für den Verkehrslärm von -2 dB(A) zugeordnet.
Die Betonoberfläche muss sofort nach der Herstellung gegen Austrocknen geschützt werden. Gebräuchlich ist das Aufsprühen eines Nachbehandlungsmittels, das den TL NBM-StB entsprechen muss. Die Dauer der Nachbehandlung hängt von der Witterung und der Festigkeitsentwicklung des Betons ab.
Zum Zeitpunkt des Schneidens der Scheinfugen muss der Beton soweit erhärtet sein, dass beim Schneiden keine Gesteinskörnung mehr aus dem Gefüge herausgerissen werden kann.
Die Betonstraße kann dem Verkehr übergeben werden, sobald die Druckfestigkeit des Straßenbetons 26 N/mm² erreicht hat. Bei der Verwendung von frühhochfestem Beton kann dies je nach vorherrschenden Umgebungsbedingungen schon nach 8 bis 10 Stunden der Fall sein.
Die Videos „Verkehrsflächen aus Beton“ und „Straßenbau mit Transportbeton“ zeigen anschaulich die einzelnen Bauphasen im Betonstraßenbau.
Verkehrsflächen aus Beton
Arbeitsschritte beim Bau von Verkehrsflächen aus Beton. (Fertiger, Betonmischanlage, Einbau, Dübel und Anker, Oberflächenbehandlung, ...)
Straßenbau mit Transportbeton
Am Beispiel einer Ortsumgehung (B3 bei Friedberg in Hessen), wird der Aufbau der Fahrbahn vom Aufbringen der HGT bis zum Fugenschnitt erläutert.
Weiterführende Literatur
[1] Oesterheld, Rene; Peck, Martin; Villaret, Stephan: Straßenbau heute – Betondecken
[2] Zement-Merkblatt S02 Der Bau von Betonfahrbahndecken auf Straßen, 06-2007
[2] Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen e.V.: Technische Lieferbedingungen für Baustoffe und Baustoffgemische für Tragschichten mit hydraulischen Bindemitteln und Fahrbahndecken aus Beton, Ausgabe 2007 (TL Beton-StB 07)
[3] Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen e.V: Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien für den Bau von Tragschichten mit hydraulischen Bindemitteln und Fahrbahndecken aus Beton, Ausgabe 2007 (ZTV Beton-StB 07)
[4] Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen e.V.: Technische Prüfvorschriften für Baustoffe und Baustoffgemische für Tragschichten mit hydraulischen Bindemitteln und Fahrbahndecken aus Beton, Ausgabe 2010 (TP Beton-StB 10)
[5] Zement-Merkblatt S01 Fahrbahndecken für Straßen, InformationsZentrum Beton 11.2015
[6 ] Allgemeines Rundschreiben Straßenbau (ARS) Nr. 04/2013:
Vermeidung von Schäden an Fahrbahndecken aus Beton in Folge von Alkali-Kieselsäure-Reaktion (AKR)
[7] FGSV-Merkblatt für Planung, Konstruktion und Bau von Verkehrsflächen aus Beton (M VaB)
