Titelstory Verkehrswegebau – Tiefbau

Zweilagig ist erste Wahl: Waschbeton wirtschaftlich eingebaut

Der zweilagige Betoneinbau begegnet Beobachtern bei der Sanierung diverser deutscher Autobahnen, denn mit dieser Bauweise lässt sich lärmmindernder, griffiger Waschbeton besonders wirtschaftlich einbauen. Auf einem hochwertigen und tragfähigen Unterbau wird dabei ein Unterbeton eingebaut. Er ist üblicherweise 20 cm bis 24 cm dick. Darauf wird ein Oberbeton (Waschbeton) eingebaut, der meist zwischen 5 cm und 8 cm stark ist. Der Gleitschalungsfertiger baut beide Beton­sorten automatisch frisch in frisch ein. Hinsichtlich Druck-, Biegezug- und Spaltzugfestigkeit gelten für Unter- und Ober- bzw. Waschbeton die gleichen Anforderungen. Unterschiede bestehen in der Betonzusammensetzung in Bezug auf Sieblinie, Größtkorn, Zementgehalt und Anforderungen an die Gesteinskörnungen. Während im Unterbeton rund 350 kg/m³ Zement ausreichen, sind im Waschbeton 420 kg/m³ Zement gefordert. Beim Waschbeton ist die ­grobe Gesteinskörnung, also die Gesteine > 2 mm, von besonderer Bedeutung. Damit die Betondecke dauerhaft griffig, lärmmindernd und gegen äußere Ein­flüsse widerstandsfähig ist, kommen nur Edelsplitte mit er­höhten Anforderungen an die Bruchflächigkeit, Kornform und Polierresistenz zum Einsatz. Nach dem Einbau der beiden Betonschichten bringt ein TCM, das zum SP 1500 passende und ebenfalls von Wirtgen stammende Nachbehandlungsgerät, auf die frisch geglättete Oberfläche gleichmäßig einen Oberflächenverzögerer auf. Abhängig von den klimatischen Randbedingungen wird wenige Stunden nach Herstellung der Betondecke die grobe Gesteinskörnung durch Bürsten an der Oberfläche freigelegt. Dadurch entsteht eine griffige Oberfläche mit einer Textur, die das Reifen-Fahrbahn-Geräusch auf niedrigem Niveau hält. Vier Projekte zeigen die Vorteile der Bauweise und verdeutlichen, mit welchen Merkmalen der SP 1500 (vier Ketten) bzw. SP 1500 L (zwei Ketten) von Wirtgen für Erfolg sorgt. Bei drei Maßnahmen handelte es sich um die Sanierung von 30 bis 40 Jahre alten Betonfahrbahnen. Beim vierten Projekt wurde ein von der ­Alkali-Kieselsäure-Reaktion befallener Abschnitt saniert.Hohe Qualität

Als ein Grund für den Erfolg des zweilagigen Betoneinbaus mit dem SP-1500-Einbauzug gilt dessen Wirtschaftlichkeit. Berger Bau stellte auf der A1 bei Trier mit den SP 1500 einen 20 cm dicken Unterbeton aus 360 kg Zement pro m³ Beton und 22er-Größtkorn her. Der 6 cm starke Oberbeton hingegen besteht dort aus einem hochwertigen Baustoffgemisch mit 420 kg Zement pro m³ Beton und einem Edelsplitt 2/8.


Herausforderung Baustofflogistik

Bei dieser Bauweise werden zwei Baustoffe benötigt, die zum richtigen Zeitpunkt in der richtigen Menge am richtigen Ort verfügbar sein müssen, da sie frisch in frisch eingebaut werden.

Der Unterbeton wird unmittelbar vor dem Fertiger abgekippt. Der Oberbeton gelangt über ein Zuführband zur zweiten Maschine. Dazu wird der Beton direkt vom Lkw in einen Kübel oder in einen Zwischenbehälter gefüllt. Anschließend wird über Transportbänder und eine Rutsche am Ende des Bandes der Oberbeton auf dem fertig verdichteten Unterbeton hinter dem ersten Fertiger abgeladen. Schlüssel zum Erfolg für den Einbau ist ausreichend Nachschub bei beiden Betonsorten. Kein Wunder also, dass Christoph Hofmeister, Bereichsleiter bei Max Bögl, als größte Herausforderung beim zweilagigen Betoneinbau die Logistik nennt: »Wir haben für das Projekt auf der A9 während der Einbauphase 45 Sattelzüge im Fluss, wir bewegen 6 500 t bis 7 000 t Sand, Kies und Splitte am Tag, dazu kommen 27 Züge Zement täglich. Das entspricht einer Bindemittelmenge von rund 750 t. Der Beton wird in unserer Mischanlage mit einer Nominalleistung von 300 m³/h gemischt. Das ist derzeit die größte mobile Anlage weltweit. Der Bau dieser Betonfahrbahn ist ein komplexes System aus Maschine, Material, Wetter, Umgebungsbedingungen – und den Menschen. Damit das gelingt, muss einerseits die Technik einwandfrei mitspielen und andererseits das Team Hand in Hand arbeiten und sauber miteinander kommunizieren.«


Ein Einbauzug – zwei Geräte

Ist die Logistik gut organisiert, sorgt die intelligente Technik der Wirtgen-Maschinen für einen präzisen und hochwertigen Einbau. Im Unterbetonfertiger arbeiten Dübel- und Ankersetzer, der Oberbetonfertiger sorgt mit dem Quer- und Längsglätter für eine ebene Oberfläche. Beide Gleitschalungsfertiger besitzen eine intelligente Steuerung, die ein ideales Einbauergebnis ermöglicht. Im Anschluss sorgt ein Nachbehandlungsgerät des Typs TCM 1800 für das Finish der Oberfläche nach Wunsch.


Intelligente Dübel- und Ankersetzer

Eines der technischen Highlights beim SP 1500 ist der integrierte Dübel- bzw. Ankersetzer. Die beiden automatisierten Komponenten rütteln Dübel und Anker in frei wählbaren Abständen in den vorverdichteten Frischbeton ein. Um einen kontinuierlichen Vorschub des Gleitschalungsfertigers zu ermöglichen, verharrt der beweglich gelagerte Dübelsetzer so lange über der Querfuge, bis der Einrüttelprozess abgeschlossen ist. Dabei wird der gesamte Vorgang elektronisch überwacht, sodass die korrekte Lage der Dübel sichergestellt ist. Die typische Dübellage bei den hier beschriebenen Projekten war in der Mitte der fertigen Betondecken, das heißt bei 14 cm bis 15 cm, und entspricht exakt den Vorgaben der ZTV Beton (Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien für den Bau von Fahrbahndecken aus Beton). Für eine geschlossene, ebene und homogene Oberfläche sorgen dann Quer- und Längsglätter als Komponenten des Oberbetonfertigers.

Um Fahrbahnen höchstmöglicher Ebenheit zu bauen, verwenden drei der vier Firmen Sensoren für die Höhenregulierung der Vorderwand. Sie messen kontinuierlich den Füllstand des Betons im Verdichtungsraum und regeln die Höhe der Vorderwand entsprechend. So gelangt immer die geforderte Menge an Beton in den Verdichtungsraum. Projektleiter Dirk Böttcher von Eurovia Beton ­erklärt den Vorteil: »Damit ­entlasten wir die Fertigerfahrer, insbesondere wenn der Oberbeton nur als dünne Lage gebaut wird.« Ein weiteres Qualitätsmerkmal beim Betoneinbau mit dem SP 1500 ist die Pro­por­tio­nal­steuerung. Der Maschinenfahrer sieht am Hauptbedienpult alle für den Einbau notwendigen Parameter. Die Steuerung passt dann schnell und präzise die Höhenlage ohne Überschwingen an. Ergebnis sind ebene Fahrbahnen – ein Qualitätsmerkmal, das für Fahrkomfort sorgt und auch zur Lärmminderung beiträgt.


Nachbehandlung mit dem TCM 1800

Beim Einbau von Waschbeton ist auch die Nachbehandlung von Bedeutung. Der TCM, das Nachbehandlungsgerät von Wirtgen, kann mit Bürsten oder Kämmen ausgestattet werden, die dem Beton eine definierte Textur verleihen. Beim Waschbeton ist das nicht nötig. Hier wird auf die fertig geglättete Oberfläche ein Kombinationsmittel aus Oberflächenverzögerer und Nachbehandlungsdispersion exakt dosiert aufgetragen. Einerseits wird durch den Verzögerer das Erstarren und die Anfangserhärtung an der Betonoberfläche (ca. 1 mm) für eine begrenzte Zeit verhindert, andererseits verhindert die Dispersion ein Austrocknen der Betonoberfläche und damit das Entstehen von Rissen an der Oberfläche.

Sobald der Beton ausreichend erhärtet und befahrbar ist, wird das Gerüst der groben Gesteinskörnungen durch Ausbürsten freigelegt. Im Anschluss trägt man auf die gebürstete Oberfläche noch einmal eine Nachbehandlungsdispersion auf. Durch das Freilegen der groben Gesteinskörnung erhält die Betonfahrbahn die erforderliche Griffigkeit, die maßgeblich zur späteren Verkehrssicherheit beiträgt.


Verschiedene Schalungen möglich

Wirtgen bietet mit dem SP 1500 einen wandelbaren Gleitschalungsfertiger an, mit dem sich diverse Anforderungen des Fahrbahnbaus umsetzen lassen. Ein Beispiel sind die Schalungen. Bei drei Bauprojekten wurde die Fahrbahn frei in Gleitschalungsbauweise auf dem Unterbau hergestellt.

Auf der A5 wurde der erste Teil ebenfalls so gebaut, aber nach 1 km musste die Fahrbahn an vorab eingebauten Schlitzrinnen angearbeitet werden. Den Umbau der hydraulischen Seitenschalung erledigte das Team von Bickhardt Bau »im laufenden Betrieb« in kürzester Zeit. Diese Flexibilität ist möglich, weil Wirtgen den SP 1500 als Baukasten mit intelligenten Schnittstellen entwickelt hat.

Die Modularität soll den Anwendern des SP 1500 auch maximale Flexibilität bei der Einbaubreite bieten. So baute Berger Bau auf der A1 eine 11,5 m breite Fahrbahn ein. Die A5 bei Karlsruhe-Durlach wurde von Bickhardt Bau mit dem SP 1500 in einer Breite von 12,5 m bzw. 15 m erneuert und Max Bögl musste ­eine 3-spurige Betonfahrbahn ­inklusive Standstreifen mit einer Breite von 15 m einbauen. Eurovia Beton hatte den SP 1500 auf der A1 bei Lübeck auf maximale Breite ausgefahren. Dort waren 15,25 m gefragt.


Wahlweise mit zwei oder vier Ketten

Wirtgen stellt den SP 1500 als 2- und 4-Ketten-Maschinen her. Michael Niedermaier, Bauleitung Betonstraßenbau bei Berger Bau erklärt, warum er sich für die Version mit vier Ketten entschieden hat: »In Deutschland werden viele kleine Baulose ausgeschrieben. Darum wird unser SP 1500 oft umgesetzt und transportiert – da bieten die 4-Ketten-Maschinen die nötige Flexibilität. Damit ist auch das Umsetzen in Längsfahrt am Ende der Betonage, zum Beispiel über Bauwerke, einfacher als mit der 2-Ketten-Version.«

Jörg Ackermann, Einbaumeister bei Bickhardt Bau, bestätigt das: »Hier auf der A5 arbeitete der SP 1500 in verschiedenen Abschnitten. Dabei mussten wir das Gerät auch über Brücken transportieren. Außerdem hilft uns die sehr geringe Transportbreite, durch die ein schnelles Umsetzen der Maschinen mit geringem Montage- und Demontageaufwand möglich ist.«

Christoph Hofmeister von Max Bögl kennt noch zwei Gründe, die für die 4-Ketten-Geräte sprechen: »Im Unterbetonfertiger liegt bei der 4-Ketten-Maschine der Dübelsetzer zwischen den Kettenlaufwerken. Dadurch kann man ihn besser überwachen und erreichen. Und nicht zuletzt liegt insbesondere der Oberbetonfertiger als 4-Ketten-Gerät stabiler auf, weil die Geometrie durch die Schwenkarme einen günstigeren Hebelabstand sowie ein optimales Kräfte- und Torsionsverhältnis zur Folge hat.« Darüber hinaus bietet Wirtgen diverse Optionen an, mit denen die Bauunternehmungen den SP 1500 konfigurieren können. So hat Eurovia Beton den Oberbetonfertiger mit zwei Kameras ausgestattet, über die der Fahrer den fertigen Beton immer im Blick hat.

Mehrere Varianten gibt es auch bei den Rüttlern. So setzen zum Beispiel drei der Firmen für die Verdichtung des Oberbetons auf elektrische T-Rüttler, die sich insbesondere für den Einbau dünner Lagen eignen. Bickhardt Bau bevorzugt eine andere Lösung und verwendet Vibrierrahmen mit Außenrüttlern.

Unabhängig von der Ausstattung der einzelnen Fertiger erreichten die vier Firmen je nach Einbaubreite und -dicke Tagesleistungen von 550 m beim ­Ein-Schicht-Betrieb und bis zu 1 100 m im 24-h-Betrieb.

Eine beachtliche Leistung, für die Einbaumeister Jörg Ackermann von Bickhardt Bau, seit 25 Jahren im Betonbau beschäftigt, ein himmlisches Bild fand: »Diese Bauweise gleicht einem Planetengetriebe: Es gibt viele Bausteine, die für den Erfolg wichtig sind, aber der Gleitschalungsfertiger von Wirtgen gibt den Takt vor. Er ist unser Sonnenrad.«


 


Fakten  

Zweilagig: Waschbeton wirtschaftlich eingebaut


  • 4,5 km Sanierung der A1 bei Trier (Rheinland-Pfalz) durch Berger Bau:
    Breite: 11,5 m, Unterbau: 10 cm Asphalt-TS, Unterbeton (Dicke): 20 cm, Unterbeton (Qualität): B 30/37, Unterbeton (Größtkorn): 0/22, Oberbeton (Dicke): 6 cm, Oberbeton (Qualität): C 30/37, Oberbeton (Größtkorn): 0/8, ca. Einbauleistung: 500 m/Schicht

  • 2,3 km Sanierung der A5 bei Karlsruhe (Baden-Württemberg) durch Bickhardt Bau:
    Breite: 12,5 m/15 m, Unterbau: 20 cm Verfestigung, Vlies zur Rissüberbrückung, Unterbeton (Dicke): 22 cm, Unterbeton (Qualität): C 30/37, Unterbeton (Größtkorn): 0/32, Oberbeton (Dicke): 5 cm, Oberbeton (Qualität): C 30/37, Oberbeton (Größtkorn): 0/8, ca. Einbauleistung: 1 100 m/24 h

  • 4,8 km Sanierung eines von der Alkali-Kieselsäure-Reaktion befallenen Abschnitts der A9 bei Weißenfels (Sachsen-Anhalt) durch Max Bögl:
    Breite: 15 m, Unterbau: verfestigte Schicht, 30 cm Schotter-TS, 20 cm Asphalt-TS, Unterbeton (Dicke): 24 cm, Unterbeton (Qualität): C 30/37, Unterbeton (Größtkorn): 0/32, Oberbeton (Dicke): 5 cm, Oberbeton (Qualität): C 30/37, Oberbeton (Größtkorn): 0/8, ca. Einbau­leistung: 550 m/Schicht

  • 5,3 km Sanierung der A1 bei Lübeck (Schleswig-Holstein) durch Eurovia Beton:
    Breite: 15,25 m, Unterbau: Verfestigung, 20 cm, eingebaut mit UB-Fertiger, verdichtet mit Walzenzügen, Unterbeton (Dicke): 22 cm, Unterbeton (Qualität): C 30/37, Unterbeton (Größtkorn): 0/32, Oberbeton (Dicke): 5 cm, Oberbeton (Qualität): C 30/37, Oberbeton (Größtkorn): 0/8, ca. Einbauleistung: 450 m/Schicht

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