Whitetopping Theorie, Experiment und Praxis - IMP Bautest AG

München, 18.11.2011Lehrstuhl und Prüfamtfür VerkehrswegebauTechnische Universität MünchenD-A-CH Tagung 2012Wien, 04./05. Oktober 2012WhitetoppingTheorie, Experiment und PraxisTU MünchenLehrstuhl für VerkehrswegebauUniv.-Prof. Dr.-Ing. Stephan FreudensteinLehrstuhl und Prüfamtfür VerkehrswegebauWas ist Whitetopping?Dünne Betonschicht auf Asphalt mit VerbundWhitetoppinggefräster Asphalt2"Beton auf Asphalt" - Jochen Eid 1

München, 18.11.2011Lehrstuhl und Prüfamtfür VerkehrswegebauWas bewirkt Whitetopping: SpannungenSchematischer Verlauf der Spannungenin Plattenmittemit VerbundSchematischer Verlauf der Spannungenin Plattenmitteohne VerbundBetonvorhandene Befestigung‐++Betonvorhandene Befestigung‐‐++FSS + UntergrundFSS + UntergrundTiefeTiefe7Lehrstuhl und Prüfamtfür VerkehrswegebauWie funktioniert Whitetopping• Kleine (quadratische) Platten reduzieren Wölbspannungen reduzieren Fugenbewegung (Sommer/Winter, Tag/Nacht) Verkehrsspannungen etwas geringer(Platte Pflaster)• mit Dicke kleiner 22 cm nicht in RStO enthalten (Erneuerung: bis 16 cm)• und mit Verbund Beton entlastet Asphalt, Asphalt entlastet Beton• zu bestehendem Asphalt oder Beton Restsubstanz wird nicht ausgebaut sondern weiter verwendet8"Beton auf Asphalt" - Jochen Eid 4

München, 18.11.2011Lehrstuhl und Prüfamtfür VerkehrswegebauTemperaturgradienten11Lehrstuhl und Prüfamtfür VerkehrswegebauWölbspannungen: Einfluss der Plattenlänge12"Beton auf Asphalt" - Jochen Eid 6

München, 18.11.2011Lehrstuhl und Prüfamtfür VerkehrswegebauMax. Schubspannungen in der Schichtgrenze, Q = 50 kN13Lehrstuhl und Prüfamtfür VerkehrswegebauAnforderungen an den VerbundWhitetoppingScherfestigkeit(Leutner)Beton: 100 mmAsphalt: 80 mm1,10 N/mm²Beton: 120 mmAsphalt: 100 mm0,96 N/mm²Beton: 140 mmAsphalt: 120 mm0,86 N/mm²14"Beton auf Asphalt" - Jochen Eid 7

München, 18.11.2011Lehrstuhl und Prüfamtfür VerkehrswegebauVergleichende Darstellung von Ermüdungsfunktionen15Lehrstuhl und Prüfamtfür Verkehrswegebau16"Beton auf Asphalt" - Jochen Eid 8

München, 18.11.2011Lehrstuhl und Prüfamtfür VerkehrswegebauErmüdungsverhalten von Betonσmax/fct0,850,80,750,70,65Heeralal et.al. ohne FasernHeeralal et.al. 80 kg StahlfasernLeykauf et.al. 40 kg StahlfasernWhitetopping ohne FasernWhitetopping 10 kg Glasfasern0,6mit Fasern0,550,51.000 10.000 100.000 1.000.000Schwingspielzahl Nohne Fasern17Lehrstuhl und Prüfamtfür VerkehrswegebauStandardisierte BauweisenBauklasse II IIIÄquivalente 10‐t‐Achsübergänge in Mio.B > 3 ‐ 10 > 0,8 ‐ 3Plattenlänge 1650 mmBetondecke14Asphalttragschicht120 1125120Frostschutzschicht(Dicke gem. RStO) 454512102218"Beton auf Asphalt" - Jochen Eid 9

München, 18.11.2011Lehrstuhl und Prüfamtfür VerkehrswegebauBestandserhaltung und SanierungsbedarfZustand im Bestand (Tragschichten)NeuwertiggutRelativ gutgeschädigtstark geschädigtabgängigWhitetoppingdenkbarGrundhafteErneuerungZeit19Lehrstuhl und Prüfamtfür VerkehrswegebauWhitetopping International• Kanada:1995 erste Versuchsfläche im Stauraum einer Kreuzung• Frankreich, Schweden: ab Mitte der 90er-Jahre• Belgien: erste Whitetopping-Versuchsstrecke Ende 1999. Bis heuteweitere Teststrecken erfolgreich realisiert• Brasilien, Mexiko, Südkorea, Japan, Italien…Whitetopping D-A-CH• Österreich:1997 erste UTW-Teststrecke. 2005 weitere Tests.• Schweiz: 2004 erste Testflächen(Abbiegespur, Kreuzung, Brücke, Taxistände)• Deutschland:26 Whitetopping-Projekte (Stand 02/2012)20"Beton auf Asphalt" - Jochen Eid 10

München, 18.11.2011Lehrstuhl und Prüfamtfür VerkehrswegebauAnwendung• Plattengeometrie:– Fahrspuren: Längsfugen nicht unter Rollspur– 2 Platten pro Fahrstreifen (1,60 – 1,80 m Seitenlänge)• Dicke:– Asphalt und Beton ausgewogen– Beton ≥ 10 cm, besser ≥ 12 cm; ≥ 14 cm für SV– Dickere Betonplatte am Übergang Beton-Asphalt(Lastfall freier Plattenrand)21Lehrstuhl und Prüfamtfür VerkehrswegebauAusführung• Vorbereitung– Tragfähiger Untergrund– Deckschichten abfräsen + reinigen• Fugen– Vergießen– Längsfugen verankern– für SV: Querfugen verdübeln• Beton– Fasermodifizierung sinnvoll– Sorgfältig nachbehandeln22"Beton auf Asphalt" - Jochen Eid 11

München, 18.11.2011Lehrstuhl und Prüfamtfür VerkehrswegebauGesammelte Erfahrungen als MerkblattForschungsgesellschaft für StraßenundVerkehrswesenArbeitsgruppe BetonstraßenMerkblattWhitetoppingM WTAusgabe 201223Lehrstuhl und Prüfamtfür VerkehrswegebauVERSUCHSSTRECKEN:TWT St2126 bei Hengersberg Abbiegespur zur BAB A324"Beton auf Asphalt" - Jochen Eid 12

München, 18.11.2011Lehrstuhl und Prüfamtfür VerkehrswegebauTWT St2126 bei Hengersberg Abbiegespur zur BAB A325Lehrstuhl und Prüfamtfür VerkehrswegebauTWT St2126 bei Hengersberg Abbiegespur zur BAB A326"Beton auf Asphalt" - Jochen Eid 13

München, 18.11.2011Lehrstuhl und Prüfamtfür VerkehrswegebauTWT St2126 bei Hengersberg Abbiegespur zur BAB A327Lehrstuhl und Prüfamtfür VerkehrswegebauTWT St2126 bei Hengersberg Abbiegespur zur BAB A3V1: Referenzbeton(LP)-BV/SRA: 6,3 kg/m³V2: GlasfaserbetonWie V1 + AR-GF: 7 kg/m³V3: GlasfaserpolymerbetonWie V1 + Polymer fest 10 kg/m³+ AR-GF: 10 kg/m³12 cm Beton auf 10 cm Asphaltin 3 Varianten• C30/37, XF4, XM2• GK 16 mm• w/z-Wert( eq ) 0,38• LP ≥4,5 Vol.-%28"Beton auf Asphalt" - Jochen Eid 14

München, 18.11.2011Lehrstuhl und Prüfamtfür VerkehrswegebauTWT St2126 bei Hengersberg Abbiegespur zur BAB A329Lehrstuhl und Prüfamtfür VerkehrswegebauTWT St2126 bei Hengersberg Abbiegespur zur BAB A330"Beton auf Asphalt" - Jochen Eid 15

München, 18.11.2011Lehrstuhl und Prüfamtfür VerkehrswegebauBAB A99 AS Ottobrunn / AM Hohenbrunn31Lehrstuhl und Prüfamtfür VerkehrswegebauTWT – Sanierung Busbahnhof Bergisch GladbachAsphalt Alter ca. 3 JahreTWT d = 12 cmPPE-Fasern (3,8 kg/m³)BV/SRA (6,0 kg/m³)Pigment (schwarz) 6 % v.Z.32"Beton auf Asphalt" - Jochen Eid 16

München, 18.11.2011Lehrstuhl und Prüfamtfür VerkehrswegebauTWT – Sanierung Busbahnhof Bergisch Gladbach33Lehrstuhl und Prüfamtfür VerkehrswegebauTWT – Sanierung Busbahnhof Bergisch Gladbach34"Beton auf Asphalt" - Jochen Eid 17

München, 18.11.2011Lehrstuhl und Prüfamtfür Verkehrswegebau35"Beton auf Asphalt" - Jochen Eid 18