Beanspruchung von Betonfahrbahndecken aus lastunabhängigen Einwirkungen (Literaturstudie) (PDF)

Inhaltsangabe:Einleitung:
Ausgangssituation:
Beton ist ein geeigneter Baustoff im Straßenoberbau, wenn Fahrbahndecken dauerhaft höchsten Verkehrslasten widerstehen sollen und lange Nutzungsdauern gefordert werden. Fahrbahndecken aus Beton werden durch Verkehrslasten, Temperatur- und Feuchteänderungen beansprucht.
Sich einstellende Verformungen und Spannungen in einer Betonstraßendecke hängen im Wesentlichen von den mechanischen und betontechnologischen Kenngrößen, sowie den Randbedingungen aus Aufbau und Lagerung ab.
In Fahrbahndecken aus Beton, sind in den vergangenen Jahren vereinzelt Schäden festgestellt worden. Unabhängig von der Standzeit, bildeten sich zunehmend Oberflächenrisse (bevorzugt Längsrisse, vereinzelt Querrisse). Eine eindeutige Ursache konnte hierfür noch nicht gefunden werden. An Dünnschliffproben wurden raster-elektronenmikroskopische Untersuchungen durchgeführt, die teilweise Reaktionsprodukte einer Alkali-Kieselsäure-Reaktion (AKR) aufdeckten. Bei der AKR reagieren die Alkalien aus der Porenlösung mit alkaliempfindlichen Gesteinskörnungen. Sie stellt eine Volumenexpansionsreaktion dar, die rissauslösende Spannungen im Gesteinskorn, sowie in der Zementsteinmatrix verursachen kann.
Ob eine AKR als Hauptursache für die aufgetretenen Schäden anzusehen ist, oder sie nur einen Beitrag zur Rissbildung liefert, ist noch nicht abschließend geklärt. Der Einfluss einer Vorbelastung des Betongefüges auf die AKR wurde bislang noch nicht berücksichtigt. Es ist davon auszugehen, dass die aufgetretenen Risse nicht allein durch eine AKR ausgelöst wurden, sondern Kombinationen und Interaktionen verschiedener lastabhängiger (Verkehrslasten), wie auch lastunabhängiger Mechanismen dafür verantwortlich sind.
Die von verschiedenen geometrischen Randbedingungen beeinflussten Einwirkungen und die sich daraus ergebenden Verformungen bzw. Spannungen einer Fahrbahnplatte sind in Abbildung 1 vereinfacht dargestellt. In dieser Abbildung ist der Längsschnitt einer, auf einer hydraulisch gebundenen Tragschicht (HGT) liegende, durch Fugen getrennte, zweischichtig ausgeführte Fahrbahnplatte abgebildet. Alle aufgezeigten Einflussgrößen sind in den Kontext einer Vorbelastung bezüglich einer möglichen AKR zu stellen (Abbildung 1: Schematische Darstellung der Einwirkungen und Verformungen einer Betonfahrbahnplatte).
Aufgabenstellung und Ziel der Arbeit:
Im Rahmen dieser Arbeit sollen anhand einer umfangreichen Literaturstudie bereits vorhandene Erkenntnisse [...]