Wasserdurchlässigkeit von Fundationsschichten als Einflussparameter für den Frostwiderstand

• Forschungsstelle: ASTRA SBT
• Projektnummer: VSS_2020_335
• Projekttitel Englisch: The permeability of unbound mixtures and its influence on the frost resistance of subbase layers

Schlüsselwörter (Deutsch)

Durchlässigkeit; Ungebundene Gemische; Fundationsschicht; Frostsicherheit

Schlüsselwörter (Englisch)

The permebaility of unbound mixtures and its influence on the frost resistance of subbase layers

Kurzbeschreibung (Deutsch)

Bei diversen Schäden auf Schweizer Strassen wurde festgestellt, dass die eingebauten ungebundenen Gemische in der Fundationsschicht, trotz Nachweis der Frostsicherheit mittels CBR-Versuchen, eine zu geringe Wasserdurchlässigkeit aufgewiesen haben. Anhand von geotechnischen Gutachten wurde jeweils eine unzureichende Entwässerung und damit verbundene Frosthebungen im Winterhalbjahr festgestellt. Die Durchlässigkeit bzw. Entwässerung von ungebundenen Gemischen wird im aktuellen Normenwerk für Fundationsschichten im Strassenbau (SN 670 119-NA) nicht spezifisch thematisiert. Entsprechende Anpassungen und eine Einführung von national geltenden Anforderungen an die Wasserdurchlässigkeit (k-Wert) werden zurzeit in der VSS NFK 3.8 diskutiert. Für die Festlegung von Grenzwerten fehlen allerdings die Erfahrungswerte für die im Labor bestimmten Kennwerte und deren Übertragbarkeit in die Praxis. Im vorliegenden Projekt sollen die Grundlagen für eine allfällige Festlegung von Leistungsanforderungen an die Wasserdurchlässigkeit erarbeitet werden. Hierbei wird an rund 10 sog. "Typ-Materialien" eine Standortbestimmung zu den Zusammenhängen zwischen der Wasser- und Frostempfindlichkeit (CBR-Versuche) und der Wasserdurchlässigkeit (k-Werte) von im Schweizer Markt verwendeten ungebundenen Gemischen (natürliche und rezyklierte Gesteinskörnungen) durchgeführt werden. Gleichzeitig soll das künftig anzuwendende Laborprüfverfahren spezifiziert und einheitlich festgelegt werden.

Kurzbeschreibung (Englisch)

In several cases of road damages on Swiss streets, it was shown that the used unbound mixtures were not permeable enough (despite of previously being tested "frost-proof"). Getoechnical investigation showed, that drainage of the subbase layer was insufficient. This led to heaving due to frost in the winter season, causing damage on the street surface. Permeability and drainage are not addressed specifically in the current Swiss standards for road construction materials (SN 670 119-NA). Suitable adaptations and the introduction of new requirments are presently being discussed in VSS NFK 3.8. However, experiences in order to define precise limiting values for laboratory tests and whether they are applicable in practice, are actually missing. The aim of the present project is to determine this basic knowledge, necessary for the definition of performance requirements for the permeability of subbase material. For this purpose, a "status report" regarding the relations between lab-determined permeability values and frost resistance (CBR test) will be establishes, using about 10 so-called "Type-Materials" presently used within the Swiss market for road constructions (including natural and recycled aggregates). Further, a (harmonised) operating procedure for determining permeability values of unbound mixtures for quality and production control purposes in the laboratory will be established.

Projektziele (Deutsch)

Die Durchlässigkeit von Fundationsschicht steht in engem Zusammenhang mit der Frostbeständigkeit des Strassenoberbaus. Das vorliegende Projekt hat zum Ziel, diese Zusammenhänge anhand von kombinierten Laborprüfungen (Durchlässigkeits- und CBR-Versuche) darzulegen. Hierbei soll eine systematische Datengrundlagen für aktuell im Schweizer Strassenbau verwendeten ungebundenen Gemischen erarbeitet werden. Zudem soll festgelegt werden, unter welchen (harmonisierten) Laborbedingungen die Prüfung der Wasserdurchlässigkeit für die Qualitätssicherung von ungebundenen Gemischen in der Schweiz angewandt werden kann. Ziel ist es, ein allfälliges Modell abzuleiten, welches die Zusammenhänge zwischen der Materialzusammensetzung und der Wasserdurchlässigkeit abbildet und als Grundlage für die Festlegung von Anforderungen bei der Revision des Nationalen An-
hangs zur SN EN 13285 dienen kann.

Projektziele (Englisch)

The permeability of unbound mixtures stays in close relation with the frost resistance of the subbase layer in road constructions. The present project aims to examine these relations with combined laboratory tests on well-characterised material samples used in the Swiss market for road construction. The result will be a database, comparing charachteristic values from permeability tests and freeze-thaw-tests (CBR-coefficients). In addition, the project aims to define a (harmonised) operating procedure for determining permeability values of unbound mixtures during quality and production control. Based on the results, a possible model will be defined, which allows to show the relations between material composition and lab-determined permeability. This can then be used a technical basis to define requirements during revision of the national annex of EN 13285.