CEMEX-Beton für den Bau von Verkehrsflächen

Ob beim Bau hochbelasteter Verkehrsflächen, wie Bundesautobahnen und Flugbetriebsflächen, oder im Bereich des ländlichen Wegebaus - Beton hat in den zurückliegenden Jahrzehnten seinen festen Platz beim Bau von Verkehrsflächen gefunden [1]. Durch den zunehmenden Internethandel und die damit verbundene Steigerung des straßengebundenen Transports gewinnt die Anwendung zementgebundener Baustoffe im Bereich der Logistik an Bedeutung, sowohl als Industrieboden als auch als Verkehrsfläche für die LKW-Logistik. Betonbauteile, wie Pflaster oder Platten, tragen im städtischen und ländlichen Bereich zur Gestaltung einer ansprechenden Infrastruktur bei [2].
Markante Schritte in den zurückliegenden Jahren waren die Einführung der zweischichtigen Waschbetonbauweise und die Anwendung von CEM II- und CEM III-Zementen im Bereich der Verkehrsflächen (Abb. 1). Neben den Anforderungen an die Dauerhaftigkeit und die Verkehrssicherheit werden künftig ökologische Aspekte während der Herstellungs- und Nutzungsphase einen wesentlich stärkeren Einfluss ausüben. So ermöglicht die Anwendung von Zement mit mehreren Hauptbestandteilen die Reduzierung des „Ecological Footprint“ (Abb. 2).

Abb. 1: Park- und WC-Anlage: CEMEX Deutschland lieferte 4500 Kubikmeter Fahrbahndeckenbeton mit einem CEM II/B-S 42,5 N (st) aus dem Zementwerk Rüdersdorf.
(Foto: CEMEX Deutschland AG)

 
2006 stellte CEMEX im Rahmen der ibausil [3] erstmals Ergebnisse und Projekte zur Anwendung von CEM II- und CEM III-Zementen im Bereich des Baus von Verkehrsflächen vor, die auf der ibausil 2012 [4] durch Ideen zur Weiterentwicklung der Betonbauweise im Bereich Verkehrsflächen ergänzt und inzwischen in der Praxis bei zahlreichen Bauwerken angewendet wurden (Abb.3). 

Abb. 2:  Wirkungsindikatoren der Herstellung eines 1 Kilometer langen Autobahnabschnitts [5]

 Abb. 3:  Ausbau und Erneuerung Vorfeld und Taxiway Flughafen Tegel 2005 mit 3.500 t
CEM II/B-S 42,5 N (st) aus dem CEMEX-Werk Rüdersdorf
(Foto: CEMEX Deutschland AG)

Zunehmend treten die Aspekte des Lärmschutzes auch in den innerstädtischen Bereichen in den Vordergrund. Dabei kommt der Minderung der Lärmemission im Kontaktbereich Reifen/Fahrbahnoberfläche eine wachsende Bedeutung zu. Die Einführung der Waschbetonbauweise wird durch aktuelle Entwicklungen wie das „Grinding“, also die Oberflächenprofilierung durch Betonfräsen, oder den „Offenporigen Beton“ ergänzt.  Ein zukunftsweisendes Konzept ist dabei die „Kompositbauweise“ [6]. Analog der üblichen zweischichtigen Betonbauweise können dabei im Nutzungszeitraum von mehr als 30 Jahren auf einer unteren tragenden Betonschicht unterschiedliche technische und stoffliche Optionen der oberen Funktionalschicht zur Anwendung kommen (Abb. 4). 

Abb. 4:  Kompositbauweise mit tragender Deckenschicht aus Beton und unterschiedlichen Optionen für die Funktionalschicht [6]

Anforderungen an die verwendeten Rohstoffe ergeben sich aber nicht nur aus der Herstellungstechnologie der Verkehrsflächen, aus deren Konstruktion oder aus den Nutzungsbedingungen, sondern auch aus gegenseitigen Restriktionen der Rohstoffe, wie etwa zur Verhinderung einer schädigenden Alkali-Kieselsäure-Reaktion (AKR).

 Abb. 5:  Mögliche Belastungsklassen für die typischen Entwurfssituationen nach den RASt [7]

Verkehrsflächen aus Beton (nach ZTV Beton-StB 07) werden in Abhängigkeit von der Belastungsklasse (nach RStO 12) den Feuchtigkeitsklassen WA oder WS zugeordnet (Abb. 5). Mit dem ARS 4/2013 sind grundsätzlich folgende Anforderungen an die Gesteinskörnungen (> 2mm) bzw. Zemente zu erfüllen:

Feuchtigkeitsklasse WA:
 - Zement und Gesteinskörnung entsprechend TL Beton-StB 07
Feuchtigkeitsklasse WS: 
- Zement entsprechend TL Beton-StB 07 und Gesteinskörnung
  (>  2mm) mit bestandener WS Grundprüfung  (Gutachter gemäß ARS  4/2013)
- oder Nachweis für konkreten Beton, i. d. R. auf der Basis einer AKR-
  Performance-Prüfung (Gutachter gemäß ARS 4/2013)

Für die Durchführung der WS Grundprüfung (Gesteinskörnung) bzw. der Performance-Prüfung (Beton) ist ein Zeitraum von ca. 9 – 12 Monaten erforderlich. Seit August 2014 [8] bzw. Oktober 2014 [9] verfügt CEMEX Deutschland über entsprechende Gutachten für mehrere Betonzusammensetzungen, die im Liefergebiet grundsätzlich bei Feuchtigkeitsklasse WS zum Einsatz kommen können.

Ausblick
Im Fokus aktueller Entwicklungen und Untersuchungen stehen u.a. die Anwendung des Walzbetons (RCC), des White Topping mit Hochleistungsbeton oder auch die Praxiserprobung eines offenporigen Betons zur Lärmreduzierung von Fahrbahnbelägen im Siedlungsbereich.

Autoren:
Peter Lyhs, CEMEX Deutschland AG
Dr. Katrin Bollmann, CEMEX Zement GmbH

Quellen
[1] BetonMarketing Deutschland GmbH:  Straßenbau heute – Betondecken, Verlag Bau + Technik 2010
[2]  BetonMarketing Deutschland GmbH:  Straßenbau heute – Vorgefertigte Beton-Bauteile, Verlag Bau + Technik 2007
[3] K. Bollmann, P. Bilgeri, P. Lyhs: Portland-, Portlandkomposit- und Hochofenzemente für den Bau von Fahrbahndecken aus Beton - ein Erfahrungsbericht. Vortrag und Tagungsband 1, 16. ibausil, Weimar 2006, S. 1255-1262
[4] K. Bollmann, P. Lyhs, W. Remarque: Zemente für den Bau von Verkehrsflächen – Stand und Ausblick. Vortrag und Tagungsband 2, 18. ibausil, Weimar 2012, S. 2-0269 – 2-0276
[5] BetonMarketing Deutschland GmbH:  Ökobilanz - Herstellung und Nutzung eines Autobahnabschnitts. 2010
[6] W. Remarque, K. Bollmann, P.Lyhs:  Innovative Concepts for roads – further development of conctruktion, Vortrag 12. International Symposium on Concrete Roads, 23.-24. September 2014, Prag
[7] P. Lyhs, I. Borchers: Alkali-Kieselsäure-Reaktion - Probleme und Lösungen aus der Sicht der Praxis, Vortrag Jahrestagung Zement 2014, Düsseldorf, 12. September 2014
[8] VDZ gGmbH: TB-BTe 2405-G/2014 zur Beurteilung der Eignung von Betonen für Betonbauteile in der Feuchtigkeitsklasse WS, August 2014
[9] Bauhaus-Universität Weimar: Gutachten zur Beurteilung von zwei Betonzusammensetzungen für den Bau von Fahrbahndecken aus Beton nach ARS 04/2013 für verschiedene Bauvorhaben, Oktober 2014