Konstruktion und Wirtschaftlichkeit von Whitetopping mit duennen Schichten aus Hochleistungsbeton / Whitetopping of pavements by applying thin layers of high performance concrete - Construction and economic efficiency

Das kontinuierlich ansteigende Verkehrsaufkommen - insbesondere des Schwerlastverkehrs - fuehrt dazu, dass gerade Bundesfernstrassen in immer kuerzeren Abstaenden instand gesetzt oder erneuert werden muessen. Ein erheblicher Teil des bestehenden Strassennetzes ist aus heutiger Sicht diesen Anforderungen nicht mehr gewachsen, weil zum Bauzeitpunkt der Belastungsanstieg in diesem Masse nicht absehbar war. Ein Weg, dem zu begegnen, besteht darin, neue, langlebigere und dadurch zugleich kostenguenstigere Bauweisen fuer die Erneuerung abgaengiger und die vorbeugende Verstaerkung bestehender Asphalt- und Betonstrassen zu entwickeln und zu erproben. Ein Beispiel dafuer ist die im Rahmen eines vom Bundesministerium fuer Bildung und Forschung (BMBF) unterstuetzten Verbundforschungsvorhabens entwickelte "Whitetopping"-Bauweise aus besonders gefuegedichtem Hochfesten oder Ultrahochfestem Beton mit einer Druckfestigkeit von bis zu circa 180 Newton pro Quatratmillimeter (N/mm2). Auch bei sehr schwerem Verkehr duerfte nach den bisherigen Erkenntnissen eine nur circa 10 bis 15 cm dicke, mit Fasern und gegebenenfalls zusaetzlich mit Stabstahl bewehrte Schicht ausreichen, um die Tragfaehigkeit und Befahrbarkeit vollstaendig und langfristig wiederherzustellen. Die Schicht wird unmittelbar auf den geschaedigten Aufbau aufgelegt, das heisst, seine noch vorhandene Tragfaehigkeit wird weiter genutzt. Begleitend zum Verbundforschungsvorhaben wurden die sachgerechte Dimensionierung und - in einer ganzheitlichen "life-cycle"-Analyse auf der Basis realer Kosten - die Wirtschaftlichkeit der Bauweise im Vergleich zur Erneuerung von Betonfahrbahnen im Tiefeinbau nach der zum Zeitpunkt der Forschungsarbeit geltenden Ausgabe 2001 der Richtlinien fuer die Standardisierung des Oberbaus (RStO) untersucht. Die Untersuchungen ergaben, dass ueber einen Zeitraum von 54 Jahren gesehen die Kosten fuer die neue, langlebigere Bauweise mit gefuegedichtem Hochleistungsbeton nur ungefaehr halb so hoch sind wie fuer die wiederholte Erneuerung im Tiefeinbau. (A) ABSTRACT IN ENGLISH: The increasing intensity of the traffic and especially the growing amount of heavy trucks raises the need for more durable pavement constructions as well as for easy to apply and nevertheless very durable maintenance systems to improve the load bearing capacity of fatigued old structures and/or to strengthen undersized pavements to reach its design-life. One innovative approach are thin overlays made of continuously reinforced High- or Ultra-High-Performance Steel Fibre Concrete. This kind of concrete is characterized by a steel-like strength of up to 180 MPa and an extremely dense microstructure. Appropriately designed it is a time and material saving and thus economic method to reconstruct heavily loaded pavements without removing the existing structure. Based on the results of extensive material related research and an material adequate design principles a comprehensive life-cycle analysis has been performed to compare the economic aspects of this new pavement with today's standardized pavement structures based on an estimated life time of 54 years. Besides the initial building costs and the costs due to maintenance and demolition user related costs were considered e. g. caused by traffic-jams at building sites. The study came up with a long-term saving of about 50 percent of the total costs when applying the new High-Performance Whitetopping structure. (A)