FE 08.0270/2022/ARB - Prozesssichere Herstellung von lärmarmen Fahrbahnoberflächen in Waschbetonbauweise

Die Herstellung von Betonfahrbahndecken mit Waschbetonoberfläche ist seit 2006 Standardbauweise in Deutschland. In verschiedenen Projekten und Veröffentlichungen wurden die Ursache für die Spannweiten der tatsächlich erreichten Lärmminderung betrachtet. Im Ergebnis wurden u.a. Einflussgrößen auf die akustische Performanz der Waschbetonoberfläche beschrieben und die Erfüllung des Einzelparameters Texturtiefe gemäß ZTV Beton StB 07 als unzureichend bewertet. Eine auf den vorangehenden Untersuchungen aufbauende Weiter und Neuentwicklung von relevanten Kennwerten sowie Ansätze zur reproduzierbaren Erreichung jener Zielgrößen im Herstellungsprozess hat seitdem nicht stattgefunden. Das vorrangige Ziel dieses Projekts ist daher die Formulierung baupraktischer Maßnahmen zur prozesssicheren Erreichung des vollen Lärmminderungspotenzials von Waschbetonoberflächen. Im Kontext der zukünftig erwarteten verringerten Verfügbarkeit von CEM I Zementen sollen die Laboruntersuchungen auf klinkerreduzierte Zemente (CEM II/B M) ausgeweitet werden. Im Projekt sollen auf Grundlage von insitu Messungen zunächst die spezifischen lärmmindernden Oberflächeneigenschaften quantifiziert werden. Hierzu sind Untersuchungen mit unterschiedlichen Messsystemen (2D, 3D, Strömungswiderstand, etc.) auf akustisch günstigen Waschbetonabschnitten geplant. Darauf aufbauend sollen dann bestehende Kennwerte validiert und bei Bedarf modifiziert werden. Die Identifikation der maßgeblichen Einfluss- und Regelgrößen aus Rezeptur und Herstellungsprozess auf die optimal lärmmindernde Waschbetontextur, sollen als Grundlage für die Entwicklung baupraktischer Maßnahmen zur Erhöhung der Prozesssicherheit dienen. Die Herstellung einer optimalen und durch zusätzliche Texturkennwerte quantifizierbar lärmmindernden Waschbetonoberfläche soll zunächst mit einem Standard CEM I Zement und darauf aufbauend mit klinkerreduzierten Komposit Zementen im Labormaßstab untersucht werden. Im Anschluss ist die Herstellung eines großmaßstäblichen Laborversuchs mit einem geeigneten klinkerreduzierten Zement durchzuführen. Mit Veröffentlichung des ARS 04/2022 wurde bereits eine große Erleichterung für die Verwendung von alternativen, klinkerreduzierten Zementen ggü. dem langjährigen Standard CEM I 42,5 N erreicht. Umfangreiche baupraktische Erfahrungen liegen jedoch nur für wenige dieser Zemente vor, u.a. für hüttensandhaltige Zemente wie CEM II/A S und CEM III/A (mit max. Hüttensandgehalt: 50 %). Die klinkerreduzierten Zemente mit mehreren Hauptbestandteilen, wie z.B. CEM II/B-M (V-LL), sind aktuell noch von der Verwendung im Betonstraßenbau ausgenommen. Aufgrund der zu erwartenden Freigabe weiterer Zemente für den Betonstraßenbau in den kommenden Jahren sind daher Untersuchungen zur prozesssicheren Herstellung von Betonfahrbahndecken mit Waschbetonoberfläche mit über das ARS 04/2022 hinausgehenden klinkerreduzierten Zementen durchzuführen. Der Nutzen liegt darin begründet, dass bei einer erfolgreichen Umsetzung des Forschungsvorhabens die Prozesssicherheit bei der Herstellung des lärmarmen Waschbetons erhöht werden kann. Durch die Identifikation der maßgeblichen Einfluss- und Regelgrößen aus Rezeptur und Herstellungsprozess auf die optimal lärmmindernde Waschbetontextur, können baupraktische Maßnahmen zur Erhöhung der Prozesssicherheit entwickelt werden. Vor dem Hintergrund, dass die Verfügbarkeit von CEM I Zementen sich zukünftig weiter verringern und durch die Umbrüche in der Stahlindustrie weniger Hüttensand zur Verfügung stehen wird, ist die Freigabe weiterer klinkerreduzierte Zemente für den Betonstraßenbau zu erwarten. Als Resultat können so die Ressourcen geschont und die Umweltverträglichkeit im Betonstraßenbau verbessert werden.