Einsatz von Asphaltbewehrungen im Erhaltungsmanagement

• Forschungsstelle: ASTRA SBT
• Projektnummer: VSS2007/702
• Projekttitel Englisch: Use of reinforced asphalt concrete in road maintenance

Schlüsselwörter (Deutsch)

Asphaltbewehrung, Oberbaukonstruktionen, beschleunigte In-situ-Verkehrslastsimulation (APT), Erhaltungsmanagement, Strassenbau, Fahrbahnen

Schlüsselwörter (Englisch)

Reinforced asphalt concrete, superstructure, Accelerated Pavement Testing (APT), road maintenance, road construction, pavement

Kurzbeschreibung (Deutsch)

In den letzten Jahren sind im Bereich Erhaltung unter anderem auch verstärkt Asphaltbewehrungen aus verschiedensten Materialien zum Einsatz gekommen. Dies erfolgte unter anderem mit dem Ziel einer Verringerung des Erhaltungsaufwandes durch eine Verlängerung der Instandsetzungsintervalle und damit auch der Nutzungsdauer der Strasse. Erste praktische und theoretische Kurzstudien in der Schweiz haben gezeigt, dass die Verwendung von Asphaltbewehrungen nicht immer zum gewünschten Erfolg einer Erhaltungsmassnahme beigetragen haben. Es fehlen in diesem Bereich weiterführende Kenntnisse über die Langzeitwirkung und die Besonderheiten im verschiedenartigen Einsatz dieser Konstruktions­elemente.

Diese Pilotstudie liefert eine ausführliche Zusammenfassung bisheriger Erfahrungen und Erkenntnisse der nationalen und internationalen Anwendungen im Erhaltungsmanagement. Dabei werden erste Schlussfolgerungen für den Einsatz im Erhaltungsmanagement in der Schweiz abgeleitet, wenn möglich Empfehlungen gegeben und vorhandene Wissenslücken aufgezeigt. Es entsteht zusätzlich eine Struktur der Begriffssystematik der bestehenden Aufbaukonstruktionen im Bereich Erhaltungsmanagement.

Aus dieser Studie wird schlüssig hervorgehen in wie weit eine weitere Forschung notwendig ist und wie bestehendes Wissen und Erfahrungen genutzt werden können. Es werden die Grundlagen für die Ausschreibung einer langzeitlichen objektbezogene Forschung durch eine Definition von Kriterien zur Evaluation von Untersuchungsobjekten und der Erstellung eines Pflichtenheftes für die Durchführung der Untersuchung an den Objekten erarbeitet.

Kurzbeschreibung (Englisch)

During recent years different reinforcements have been used more excessively in the rehabilitation of asphalt pavements with the purpose to limit the rehabilitation expense and effort by expanding rehabilitation intervals and the life expectancy of a pavement. First Swiss studies have shown that the use of reinforcements in asphalt pavements as a rehabilitation measure is not always successful. Especially long term performance evaluations are missing and the specific feature of different reinforcements are not well known.

This pilot study will summarise the present level of experience and knowledge regarding national and international application of reinforcement for rehabilitation purposes. First conclusions for the application of reinforcement in maintenance in Switzerland will be derived; if possible, recommendations will be given, as well as gap in the knowledge shown. Additionally a systematic of terms and definitions regarding different constructions will be gathered.

The study will reveal the necessary research and demonstrate how existing knowledge and experiences can be taken into consideration. Furthermore, the base for the tender of an in situ long term performance research will be provided and criteria for the evaluation and realisation of such an in situ project will be defined.

Projektbeschreibung (Deutsch)

Im Rahmen dieser Pilotstudie wird eine ausführliche internationale Literaturrecherche zur Erarbeitung der Grundkenntnisse über Asphaltbewehrungen (Begriffssystematisierung, Bemessungsmethoden, Zusammenfassung von massgebenden Parametern wie Material, Funktion und verschiedene Aufbaukonstruktionen) unter Einbezug bestehender schweizerischer und internationaler Untersuchungen sowie Teststrecken durchgeführt.

Eine daraus erkenntliche fehlende Beurteilungsmöglichkeit wird, wenn vorhanden ausführlich aufgezeigt. Im weiteren wird bei Notwendigkeit eine weiterführende langzeitliche objektbezogene Forschungsarbeit begründet und die Grundlagen für deren Ausschreibung durch eine Definition von Kriterien zur Evaluation von Untersuchungsobjekten und der Erstellung eines Pflichtenheftes für die Durchführung der Untersuchung an den Objekten erarbeitet. Dies schliesst die Forschung zur Validierung mit beschleunigter In-situ-Verkehrslastsimulation (Accelerated Pavement Testing – APT) mit ein.

Erwartete Erkenntnisse/ Nutzen, Nutzniesser (Deutsch)

Erwartete Resultate

Diese Pilotstudie liefert eine ausführliche Zusammenfassung bisheriger Erfahrungen und Erkenntnisse der nationalen und internationalen Anwendungen im Erhaltungsmanagement. Dabei werden erste Schlussfolgerungen für den Einsatz im Erhaltungsmanagement in der Schweiz abgeleitet, wenn möglich Empfehlungen gegeben und vorhandene Wissenslücken aufgezeigt. Es entsteht zusätzlich eine Struktur der Begriffssystematik der bestehenden Aufbaukonstruktionen im Bereich Erhaltungsmanagement.

Aus ihr wird schlüssig hervorgehen in wie weit eine weitere Forschung notwendig ist und wie besteh­endes Wissen und Erfahrungen genutzt werden können. Bei Notwendigkeit entstehen Ausschreibungs­unterlagen für eine eventuelle objektbezogene Forschung.

Nutzniesser

Diese Pilotstudie dient den zuständigen VSS-Fach sowie Forschungskommissionen und letztlich dem Bundesamt für Strassen ASTRA als Entscheidungsgrundlage für die Ausschreibung einer objektbezogenen Forschung in diesem Themenbereich.

Durch die Aufarbeitung und Zusammenfassung der bisherigen nationalen und internationalen Erfahrungen und Erkenntnisse wird den Ingenieuren und Praktikern aus Ingenieurbüros und Tiefbau­ämtern eine erste Grundlage für eine objektivere Betrachtungsweise für den Einsatz von Asphalt­bewehrungen im Erhaltungsmanagement von Strassen gegeben. Ferner kann aus dieser Pilotstudie ein eventueller Bedarf an weiteren Schweizer Normen abgeleitet werden

Methoden (Deutsch)

Zuerst wird eine breite Literaturauswertung und systematische Zusammenstellung des vorhandenen Wissens zur Erarbeitung der Grundkenntnisse über Asphaltbewehrungen (Begriffssystematisierung, Bemessungsmethoden, Zusammenfassung von massgebenden Parametern wie Material, Funktion und verschiedene Aufbaukonstruktionen) unter Einbezug bestehender schweizerische und internationale Untersuchungen sowie vorhandener Teststrecken durchgeführt. Die internationale Recherche schliesst neben anderen mindestens die Erfahrungen in Belgien, Deutschland, Frankreich, Italien, Kanada, Niederlanden, Skandinavien und den USA mit ein.

Eine daraus sich abzeichnende fehlende Beurteilungsmöglichkeit wird, wenn vorhanden ausführlich aufgezeigt. Im weiteren wird bei Notwendigkeit eine weiterführende objektbezogene Forschungsarbeit begründet und diese in der Projektstruktur erarbeitet werden.

Für diese objektbezogene Forschung entstehen im Rahmen der Pilotstudie Grundlagen für eine eventuelle Ausschreibung einer objektbezogenen Forschung. Dies schliesst die Forschung zur Validierung mit beschleunigter In-situ-Verkehrslastsimulation (Accelerated Pavement Testing – APT) mit ein. Es erfolgt eine Definition von Anforderungen und Randbedingungen für die Durchführung einer weiterführenden Forschung. Dies betrifft unter anderem:

- Anzahl und Grösse von zu untersuchenden Teststrecken

- Test- und Bewertungsprogramm der Teststrecken
(beschleunigte In-situ-Verkehrslastsimulation APT)

- Aufbau der zu untersuchenden Konstruktionen

- Erläuterung der zu untersuchenden Grössen und deren Bewertungsmassstäbe

- Anforderungen an die Zusammenarbeit der Forschungsstelle, ausführende Unternehmung und Hersteller von Asphaltarmierungen sowie Strassenbetreiber

Spezielle Geräte und Installationen (Deutsch)

Es sind keine speziellen Geräte für diese Pilotstudie notwendig. Es werden konzeptionelle Grundlagen für eine eventuelle objektbezogene Forschung geschaffen

Allgemeiner Stand der Forschung (Deutsch)

Im Erhaltungsmanagement von Fahrbahnen werden die Anforderungen an die durchzuführenden Erhaltungsmassnahmen durch steigenden Kostendruck und die Forderung nach einem effizienten Mitteleinsatz immer grösser. Durch die Industrie werden deshalb im Strassenbau neue Materialen und veränderte Oberbaustrukturen entwickelt und angeboten. In den letzten Jahren sind im Bereich Erhaltung unter anderem auch verstärkt Asphaltbewehrungen aus verschiedensten Materialien zum Einsatz gekommen. Dies erfolgte unter anderem mit dem Ziel einer Verringerung des Erhaltungsaufwandes durch eine Verlängerung der Instandsetzungsintervalle und damit auch der Nutzungsdauer der Strasse.

Asphaltbewehrungen verringern oder begrenzen

- Auswirkungen von differenziellen und absoluten Setzungen,

- Spurrillenbildung (Fahrbahnbelag und Oberbau),

- Reflexionsrisse und thermisch bedingte Risse,

- Frostaufbrüche und Frostrisse.

Diese Eigenschaften können bei der Verwendung von Asphaltbewehrungen für die Erhaltung von Fahrbahnen jedoch nur erreicht werden, wenn die erstellte Oberbaukonstruktion eine gute Qualität aufweist und diese den üblichen Anforderungen im Asphaltstrassenbau unter Einbaubedingungen entspricht.

Es ist bekannt, dass Asphaltbewehrungen in Belgien, Deutschland, Frankreich, Italien, Kanada, Niederlanden, Skandinavien und auch in den USA verstärkt im Strassenbau Verwendung finden. Auf Initiative von FEHRL wurde 2001 das europäisches Forschungsprojekt COST 348 - Reinforcement of Pavements with Steel-Meshes and Geosynthetics (= REIPAS) gestartet. 21 europäische Länder und ein Universitätsinstitut in den U.S.A. beteiligten sich daran. REIPAS sollte die Grundprinzipien und die Möglichkeiten der Bauweise mit Armierungseinlagen breiten Kreisen zugänglich machen. Basierend auf Umfragen unter Fachleuten in den beteiligten Ländern konnte die Vielseitigkeit der Anwendungen, der gewonnenen Erfahrungen und Ergebnisse aus laufenden Forschungsarbeiten in Europa aufgezeigt werden.

Erste praktische und theoretische Kurzstudien in der Schweiz haben gezeigt, dass die Verwendung von Asphaltbewehrungen nicht immer zum gewünschten Erfolg einer Erhaltungsmassnahme beigetragen haben. Es fehlen in diesem Bereich weiterführende Kenntnisse über die Langzeitwirkung und die baulichen und konstruktiven Besonderheiten im verschiedenartigen Einsatz dieser Konstruktionselemente.

Zudem fehlen allgemein gültige Prüf- und Untersuchungsverfahren sowohl im Labor als auch im Modellsystem. Ausserdem fehlt eine vergleichende In-situ-Validierung sei es unter realem Verhalten oder unter einer beschleunigter In-situ-Verkehrslastsimulation (Accelerated Pavement Testing – APT).

Projektziele (Deutsch)

Ziel dieser Forschungsarbeit ist die Analyse der bisherigen schweizerischen und internationalen Erkenntnisse über den Einsatz von Asphaltbewehrungen und das Aufzeigen von vorhandenem Forschungsbedarf in diesem Gebiet. Sie bildet die Grundlage für die Ausschreibung einer langzeitlichen objektbezogenen Forschung. Dazu sind ein Kriterienkatalog zur Evaluation von Untersuchungs­objekten und ein Pflichtenheft für die Durchführung der Untersuchung an den Objekten zu erarbeiten.

Projektziele (Englisch)

The aim of the project is a summary of the present level of knowledge of reinforcements in asphalt pavements and the evaluation of research needs in this field. The proposed research project will serve as a base for the tender of an in situ long term performance research. It will define criteria for the evaluation and realisation of such an in situ project and give details for the necessary investigations.

Forschungsplan (Deutsch)

Die Bearbeitungsdauer dieser Pilotforschung beträgt 12 Monate. Der Arbeitsbeginn ist im April 2008 vorgesehen. Über den Zeitraum der Forschungsarbeit sind neben dem Schlussbericht und Projektabschluss 2 Meilensteine vorgesehen, welche durch das jeweilige Ende von 2 Forschungsphasen entstehen. Für die Begleitkommission der VSS ist je Quartal eine Orientierung über die bisherigen Ergebnisse vorgesehen.

 

Umsetzung und Anwendungen (Deutsch)

Im Anschluss an diese Pilotstudie soll über die Ausschreibung einer objektbezogenen Forschung unter Einbezug der Validierung mit beschleunigter In-situ-Verkehrslastsimulation (Accelerated Pavement Testing – APT) und die Investition der notwendigen Forschungsgelder in der Schweiz durch die zuständigen VSS- und Forschungskommissionen entschieden werden. Der Schlussbericht dieser Forschungsarbeit wird dabei als Entscheidungsgrundlage genutzt

Publikationen / Ergebnisse (Deutsch)

.

Berichtsnummer (Deutsch)

1297

Literatur (Deutsch)

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M. Schmalz, Michael: Vliesstoffe, Gitter und Verbundstoffe im Asphaltstraßenbau. Das Arbeitspapier der FGSV. Asphalt 4/2007, Deutscher Asphaltverband (DAV) e.V., Giesel Verlag GmbH, S. 20-27