Forschungsauftrag FGSV Bodenbehandlung
Unter der Leitung von Herrn Dr. rer. nat. Dipl.-Min. Oliver Kuhl wurde eine Erstellung und Umsetzung von Regelwerken zur Bodenbehandlung von der Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen im Mai 2018 begonnen.
Aufgabebstellung Bodenbehandlung
- Behandlung aller Fragen im Zusammenhang mit Bodenbehandlung in Zusammenarbeit mit anderen Gremien innerhalb und außerhalb der FGSV
- Initiierung und Betreuung von Forschungsarbeiten
- Auseinandersetzung mit neuen Produkten (Erkennung, Diskussion, weiteres Vorgehen und Bewertung bezüglich Innovationen und Weiterentwicklungen)
- Umsetzung europäischer Normung ins nationale Regelwerk (Erarbeitung, Überprüfung, Anpassung)
- Erarbeitung von Grundlagen für die Bewertung von Bodenverfestigungen und Bodenverbesserungen (qualifizierte Bodenverbesserung) im Straßenaufbau
- Erarbeitung von Grundlagen für technische Sicherungsmaßnahmen bei Verwendung von Böden und Baustoffen der Einbauklasse 2 durch die Behandlung mit Bindemitteln
- Erarbeitung von Grundlagen zur mechanischen Bodenverbesserung
- Erarbeitung von Grundlagen zur Anwendung von Flüssigboden
Eine Überarbeitung von Regelwerken
- Bearbeitung/Überarbeitung der Regelwerke einschließlich Integration der Anforderungen an qualifizierte Bodenverbesserungen in das Regelwerk
- Umsetzung der EN 14227, Hydraulisch gebundene Gemische, Übernahme ins nationale Regelwerk
- Mechanische Bodenverbesserungen
- Bodenbehandlungen mit sonstigen Bindemitteln (z. B. chemische Bindemittel)
- Erarbeitung eines Wissensdokumentes zur Anwendung von Flüssigboden in Baugruben und Leitungsgräben
Besonderes Augenmerk richtet sich hierbei auf die Bodenbehandlungen mit sonstigen Bindemitteln und die Auseinandersetzung mit neuen Produkten mit Grundlagen für die Bewertung von Bodenverfestigungen in der Zukunft.
Gegenwärtige Vorschriften
Einführend wird die Komplexität der Frosteinwirkung auf Verkehrswege geschildert, die Vielzahl von Einflussfaktoren und Wirkmechanismen beschrieben. Das Eintreten oder Ausbleiben von Frostschäden sind weitgehend zufallsbehaftet. Folgerichtig besteht das Wissen über Frosteinwirkung auf Straßen aus Theorie und Erfahrung, sind die einschlägigen Vorschriften eine Einheit von Berechnung und Erfahrungswissen.
Ein dauerhafter Verkehrsweg muss vier Bedingungen erfüllen:
- er muss ausreichend auf Tragfähigkeit und Frost bemessen sein
- qualitätsgerecht hergestellt werden
- die verwendeten Baustoffe müssen dauerhaft widerstandsfähig sein
- bei Bodenverfestigungen ist Zement zu bevorzugen
Die Bemessung des frostsicheren Oberbaus erfolgt nach den Richtlinien für die Standardisierung des Oberbaus von Verkehrsflächen (RStO). Das Vorgehen hat sich insgesamt bewährt, es existieren langjährige Erfahrungen bei seiner Anwendung. Die RStO lassen Freiräume bei der Bemessung, die von qualifizierten Fachleuten sinnvoll genutzt werden können. Die Forderungen der ZTVE und ZTVT an die Bauausführung hinsichtlich Dichte und Tragfähigkeit sind logisch und erprobt.
Der Frostwiderstand der verwendeten Materialien wird durch verschiedene Frost-Tau-Wechselversuche nachgewiesen. Diese sind einander sehr ähnlich, aber nicht identisch. Frosthebungsversuche sind erwähnt und zugelassen, aber in den Randbedingungen und Grenzwerten nicht reglementiert.
Beurteilung und Bestimmung der erforderlichen Frostsicherheit in Straßenbau
Die Zerstörung von Straßen durch Frost im Untergrund ist die Folge einer Eislinsenbildung. Diese kann zum einen in der Frostphase zu einer Hebung der Straße führen, zum anderen während der Tauphase eine Verminderung der Tragfähigkeit des Untergrundes infolge Wasseranreicherung hervorrufen. Eislinsen können entstehen, wenn nicht frostsicheres Untergrundmaterial, Wasser im Untergrund und Frost zusammentreffen.
Der Trend in der internationalen Frostforschung geht zu einer umfassenden Bewertung des Frostverhaltens im Bedingungsgefüge Untergrund-Wasser-Frost. Die Frostempfindlichkeit eines Bodens beispielsweise kann nicht allein anhand seiner Korngrößenverteilung beurteilt werden. Die Korngrößenverteilung gibt zwar einen groben Anhalt für die Frostempfindlichkeit eines Bodens, erlaubt jedoch keine Klassifizierung, die eine differenzierte und damit ökonomische
Bemessung zulässt.
Für eine treffsichere Beurteilung der Frostempfindlichkeit von Böden sind neben der Korngrößenverteilung weitere Eigenschaften des Bodens, wie z. B. die spezifische Oberfläche, die Porengrößenverteilung und die Mineralogie zu berücksichtigen.
Das genaueste Verfahren zur Bestimmung der Frostempfindlichkeit von Böden stellt der Frosthebungsversuch dar, bei dem vorzugsweise eine Bodenprobe in einem Wasserbad platziert und von der Probenoberseite einem Kälteeinfluss ausgesetzt wird. In diesem Versuch wird nicht nur das Bodenmaterial für eine Identifikation der Frostempfindlichkeit untersucht, sondern komplex das Frostverhalten des Materials im Bedingungsgefüge Boden Wasser-Frost. Weiteres dazu Regeln die Eignungsprüfungen.
In Österreich wird eine Bodenverfestigung voll auf den frostsicheren Oberbau angrechnet, im Gegensatz in Deutschland nur bis 20 cm. Handlungsbedarf ist gegeben.