Bei Belägen von Brücken, insbesondere bei Stahlbrücken, ist besonderes Augenmerk auf die Konzeption der Schutz- und Deckschicht zu legen. Gussasphalt-Beläge von Brücken müssen bei starker Verkehrsbeanspruchung und hohen Temperaturen standfest sein und eine geringe Rissempfindlichkeit bei niedrigen Temperaturen aufweisen. Im Rahmen eines Forschungsauftrages wurde der Einfluss der Verwendung "härterer" polymermodifizierter Bindemittel bei Gussasphalten auf den Verformungswiderstand und die Rissempfindlichkeit der Brückenbeläge bei hohen und tiefen Temperaturen untersucht.
Problemstellung
Schutz- und Deckschichten von Brücken bestehen meist aus Gussasphalt. Sie sollen griffig, verschleißfest, rissunempfindlich und standfest sein. Auf Brücken müssen die Beläge und die Dichtungsschicht zudem die Fahrbahntafel vor dem Zutritt von Wasser und vor Korrosion schützen sowie für einen dauerhaften Verbund sorgen. Im Hinblick auf zunehmende Verkehrsbeanspruchungen ist durch die geeignete Zusammensetzung der Asphaltschichten sicherzustellen, dass die Beläge einen hohen Verformungswiderstand bei hohen Temperaturen sowie eine geringe Rissempfindlichkeit bei niedrigen Temperaturen aufweisen. Ist der Verformungswiderstand zu gering, können Spurrinnen auftreten, welche die Verkehrssicherheit erheblich reduzieren. Ist der Verformungswiderstand dagegen zu groß, kann es bei niedrigeren Temperaturen zu Rissbildungen kommen. In beiden Fällen sind teure Instandsetzungsmaßnahmen erforderlich.
Untersuchungsmethode
Ausgehend von der Beschreibung theoretischer Grundlagen zur Herstellung von Belägen auf Stahlbrücken und Voruntersuchungen fanden Laborversuche zur Bestimmung des Tieftemperatur- und Ermüdungsverhaltens statt. Dabei handelte es sich um statische Stempeleindringversuche, Spurbildungsversuche und Dauerschwellbiegeprüfungen. Parallel wurden Biegezugversuche durchgeführt. Insgesamt wurden acht verschiedene Bindemittel unterschiedlicher Hersteller ohne und mit Polymermodifizierung in das Untersuchungsprogramm aufgenommen. Ziel war es, herauszufinden, ob der Einsatz härterer polymermodifizierter Bindemittel (PmB 25A) möglich ist. Eingesetzt werden derzeit die in den "Zusätzlichen Technischen Vertragsbedingungen und Richtlinien für die Herstellung von Brückenbelägen auf Stahl" (ZTV-BEL-ST 92) zugelassenen PmB 45A oder PmB 45B für Schutz- und Deckschichten auf Brücken im Zuge von Straßen mit besonderen Beanspruchungen sowie bei den Bauklassen SV, I und II.
Ergebnisse
Die Untersuchungen zeigen, dass die härteren polymermodifizierten Bitumen nicht nur eine bessere Wärmestandfestigkeit aufweisen, sondern auch ein ausreichendes Tieftemperaturverhalten im Vergleich mit den weicheren PmB 45A sowie den Normbitumen (Bitumen 30/45).
Die durchgeführten Stempeleindringversuche bei verschiedenen Temperaturen erwiesen sich als wenig aussagekräftig in Bezug auf das Verformungsverhalten der Asphalte mit modifizierten Bitumen in der Praxis. Realitätsnäher für die Beurteilung der Verformungsbeständigkeit war der Spurbildungsversuch.
Relativ praxisnah ließ sich das Tieftemperaturverhalten der Gussasphalte unter Verkehrsbelastung mit dem Dauerschwellbiegeversuch beurteilen, wobei jedoch aufgrund der kleinen Probekörperabmessungen die aus Temperaturveränderungen und -unterschieden resultierenden Spannungen (kryogene Spannungen) im Belagsaufbau nur unzureichend simuliert werden konnten. Es wurde festgestellt, dass das PmB 25A unter den Prüfbedingungen in der Regel ein besseres oder ein gleich gutes Verhalten wie das PmB 45A aufweist.
Die Ergebnisse von Biegezugversuchen können aufgrund der starken Streuung nicht als Ersatz für die Dauerschwellbiegeversuche herangezogen werden. Zwischen den Biegezugfestigkeiten sowie den Bruchdehnungen in Abhängigkeit von den einzelnen Prüftemperaturen war kaum ein Zusammenhang erkennbar. Auch durch Quotientenbildung von Biegezugfestigkeit und Bruchdehnung der Biegezugversuche bei verschiedenen Temperaturen war es nicht möglich, einen Grenzwert zu finden, bei dem sich die Ergebnisse der Dauerschwellbiegeversuche widerspiegeln.
Folgerungen
Die Ergebnisse der Untersuchungen zeigen, mit den zuvor genannten versuchsbedingten Einschränkungen, dass auch beim Einsatz von PmB 25 für die Beläge auf orthotropen Fahrbahntafeln ein ausreichendes Tieftemperaturverhalten gegeben sein sollte. Es wird daher empfohlen, bei einigen Pilotprojekten die Schutz- und Deckschichten auf Stahlbrücken mit orthotropen Fahrbahntafeln unter Verwendung von PmB 25 auszuführen. Diese Pilotprojekte sollten durch Untersuchungen begleitet werden, um zu endgültigen Aussagen über die Verwendbarkeit von PmB 25 für Schutz- und Deckschichten auf Stahlbrücken zu kommen.
Problemstellung
Schutz- und Deckschichten von Brücken bestehen meist aus Gussasphalt. Sie sollen griffig, verschleißfest, rissunempfindlich und standfest sein. Auf Brücken müssen die Beläge und die Dichtungsschicht zudem die Fahrbahntafel vor dem Zutritt von Wasser und vor Korrosion schützen sowie für einen dauerhaften Verbund sorgen. Im Hinblick auf zunehmende Verkehrsbeanspruchungen ist durch die geeignete Zusammensetzung der Asphaltschichten sicherzustellen, dass die Beläge einen hohen Verformungswiderstand bei hohen Temperaturen sowie eine geringe Rissempfindlichkeit bei niedrigen Temperaturen aufweisen. Ist der Verformungswiderstand zu gering, können Spurrinnen auftreten, welche die Verkehrssicherheit erheblich reduzieren. Ist der Verformungswiderstand dagegen zu groß, kann es bei niedrigeren Temperaturen zu Rissbildungen kommen. In beiden Fällen sind teure Instandsetzungsmaßnahmen erforderlich.
Untersuchungsmethode
Ausgehend von der Beschreibung theoretischer Grundlagen zur Herstellung von Belägen auf Stahlbrücken und Voruntersuchungen fanden Laborversuche zur Bestimmung des Tieftemperatur- und Ermüdungsverhaltens statt. Dabei handelte es sich um statische Stempeleindringversuche, Spurbildungsversuche und Dauerschwellbiegeprüfungen. Parallel wurden Biegezugversuche durchgeführt. Insgesamt wurden acht verschiedene Bindemittel unterschiedlicher Hersteller ohne und mit Polymermodifizierung in das Untersuchungsprogramm aufgenommen. Ziel war es, herauszufinden, ob der Einsatz härterer polymermodifizierter Bindemittel (PmB 25A) möglich ist. Eingesetzt werden derzeit die in den "Zusätzlichen Technischen Vertragsbedingungen und Richtlinien für die Herstellung von Brückenbelägen auf Stahl" (ZTV-BEL-ST 92) zugelassenen PmB 45A oder PmB 45B für Schutz- und Deckschichten auf Brücken im Zuge von Straßen mit besonderen Beanspruchungen sowie bei den Bauklassen SV, I und II.
Ergebnisse
Die Untersuchungen zeigen, dass die härteren polymermodifizierten Bitumen nicht nur eine bessere Wärmestandfestigkeit aufweisen, sondern auch ein ausreichendes Tieftemperaturverhalten im Vergleich mit den weicheren PmB 45A sowie den Normbitumen (Bitumen 30/45).
Die durchgeführten Stempeleindringversuche bei verschiedenen Temperaturen erwiesen sich als wenig aussagekräftig in Bezug auf das Verformungsverhalten der Asphalte mit modifizierten Bitumen in der Praxis. Realitätsnäher für die Beurteilung der Verformungsbeständigkeit war der Spurbildungsversuch.
Relativ praxisnah ließ sich das Tieftemperaturverhalten der Gussasphalte unter Verkehrsbelastung mit dem Dauerschwellbiegeversuch beurteilen, wobei jedoch aufgrund der kleinen Probekörperabmessungen die aus Temperaturveränderungen und -unterschieden resultierenden Spannungen (kryogene Spannungen) im Belagsaufbau nur unzureichend simuliert werden konnten. Es wurde festgestellt, dass das PmB 25A unter den Prüfbedingungen in der Regel ein besseres oder ein gleich gutes Verhalten wie das PmB 45A aufweist.
Die Ergebnisse von Biegezugversuchen können aufgrund der starken Streuung nicht als Ersatz für die Dauerschwellbiegeversuche herangezogen werden. Zwischen den Biegezugfestigkeiten sowie den Bruchdehnungen in Abhängigkeit von den einzelnen Prüftemperaturen war kaum ein Zusammenhang erkennbar. Auch durch Quotientenbildung von Biegezugfestigkeit und Bruchdehnung der Biegezugversuche bei verschiedenen Temperaturen war es nicht möglich, einen Grenzwert zu finden, bei dem sich die Ergebnisse der Dauerschwellbiegeversuche widerspiegeln.
Folgerungen
Die Ergebnisse der Untersuchungen zeigen, mit den zuvor genannten versuchsbedingten Einschränkungen, dass auch beim Einsatz von PmB 25 für die Beläge auf orthotropen Fahrbahntafeln ein ausreichendes Tieftemperaturverhalten gegeben sein sollte. Es wird daher empfohlen, bei einigen Pilotprojekten die Schutz- und Deckschichten auf Stahlbrücken mit orthotropen Fahrbahntafeln unter Verwendung von PmB 25 auszuführen. Diese Pilotprojekte sollten durch Untersuchungen begleitet werden, um zu endgültigen Aussagen über die Verwendbarkeit von PmB 25 für Schutz- und Deckschichten auf Stahlbrücken zu kommen.
