V4.12 Carbonbeton zur fugenlosen Instandsetzung geschädigter Betonfahrbahndecken

Foto: RUB, Lehrstuhl für Baustofftechnik - Biegeschwellbelastung von großformatigen Verbundprobekörpern im Mehrfachprüfstand

Betonfahrbahndecken werden i. d. R. unbewehrt ausgeführt. Dabei werden hygrisch und thermisch bedingte Verformungen weitgehend behindert, woraus Zwangsspannungen resultieren, die letztendlich zu Rissen führen. Zur Vermeidung einer wilden Rissbildung werden gezielt Querscheinfugen geschnitten, die als Sollbruchstellen eine kontrollierte Rissbildung ermöglichen. Diese Fugen stellen allerdings eine maßgebliche Schwachstelle dar und erfordern eine kontinuierliche Wartung und Instandhaltung.

Die massiven Beanspruchungen einer Fahrbahn durch den überrollenden Verkehr, aber auch die extremen witterungsbedingten Einwirkungen (Sonne, Frost, Taumittel usw.) machen es erforderlich, Fahrbahndecken nach geraumer Zeit instand zu setzen. Oftmals würde es bei Betonfahrbahndecken ausreichen, lediglich den Oberbeton zu erneuern, wenn der Unterbeton noch entsprechend intakt ist. Dabei erweisen sich insbesondere die Fugen als kritisch, da diese in der Neubetonschicht übernommen werden müssen. Da bislang kein praxistaugliches Instandsetzungsverfahren existiert, mit dem dünnschichtige Erneuerungen der Betondeckschicht fugenlos möglich sind, muss i. d. R. der gesamte Betonoberbau einschließlich der Tragschicht erneuert werden, selbst wenn der Unterbeton noch intakt ist. Zweckmäßig wäre daher ein Instandsetzungsverfahren, mit dem eine neue, fugenlose Betondeckschicht auf den alten, mit Fugen durchsetzten Unterbeton aufgebracht werden könnte. Zwar haben fugenlose Betonfahrbahndecken mit durchgehender Längsbewehrung in mehreren Praxisversuchen ein gutes Gebrauchsverhalten gezeigt, ein adaptiver Einsatz für dünnschichtige Instandsetzungen von nur rd. 3 bis 7 cm Stärke, wie sie hier angestrebt werden, lässt sich so aber allein aus Korrosionsschutzgründen nicht realisieren.

Mit einer entsprechenden Carbonbewehrung in dieser dünnen Schicht könnte auf die Anordnung wartungsanfälliger Fugen und damit auch deren regelmäßige Pflege verzichtet werden. Die so ausgeführte fugenlose Deckschicht aus Carbonbeton schützt den beibehaltenen Unterbeton sowie die Tragschicht vor Wasser- und Taumittelzutritt, was sich positiv auf die Dauerhaftigkeit und Restlebensdauer der Gesamtkonstruktion auswirken wird. Gleichzeitig stellt sich durch die flächig verlegte Bewehrung an der Oberfläche ein fein verteiltes Rissbild mit geringen Rissbreiten ein; das „Durchschlagen“ der alten Fugen wird verhindert. Das in diesem Vorhaben zu entwickelnde Carbonbeton-System stellt folglich ein praxistaugliches, ökologisch und ökonomisch wertvolles und damit nachhaltiges Verfahren dar, mit dem gerade solche Betonfahrbahndecken ertüchtigt werden können, bei denen sich die Schädigung auf den Oberbeton oder die Fugenbereichen beschränkt. Da durch eine fugenlose Deckschicht eine weitere externe Alkalizufuhr zum Unterbeton weitgehend unterbunden wird, würde auch das Fortschreiten einer schädigenden AKR, was derzeit eines der Hauptprobleme im Betonstraßenbau darstellt, deutlich reduziert, wenn nicht sogar ausgeschlossen.

Mit diesem Forschungsvorhaben soll die Eignung einer carbonbewehrten Deckschicht für fugenlose, dünnschichtige Instandsetzungen überprüft werden.

Grafik: RUB, Lehrstuhl für Baustofftechnik – Fugenlose Carbonbetonschicht auf gefugtem Unterbeton

Durch gezielte Anpassung des Bewehrungsgehaltes und der Lage sowie Struktur der eingesetzten Carbonbewehrungsmatten soll eine wirtschaftliche und dauerhafte fugenlose Konstruktion erarbeitet werden, mit der der Bestandsbeton mitsamt Tragschicht und Unterbau beibehalten werden kann und zusätzlich geschützt und ertüchtigt wird. Hierzu werden umfangreiche Untersuchungen, schwerpunktmäßig unter zyklischer Beanspruchung, zum Verbundverhalten zwischen Altbeton und Carbonbeton sowie zwischen der Carbonbewehrung und dem Beton durchgeführt.

Verbundkoordinator
Ruhr-Universität Bochum, Lehrstuhl für Baustofftechnik

Vorhabenleiter
Prof. Dr.-Ing Rolf Breitenbücher

Ansprechpartner
Prof. Dr.-Ing Rolf Breitenbücher
+49 234  322 2649
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Beteiligte C³-Partner

  1. Technische Univeristät Dresden – Institut für Massivbau
  2. Ruhr-Universität Bochum, Lehrstuhl für Baustofftechnik

Laufzeit: 01.03.2017 –  31.08.2019