Sanierungskriterien
Sicherheitsbedenken
Gebrauchstauglichkeit (=geforderte Eigenschaft) & Tragfähigkeit
Schadstoffentfernung
Nutzungsänderung
Energiesanierung
1) Bauwerk “Straße” während der Nutzungsdauer (Diagramm)
1) Diagramm
Verhaltensklassen 1–4 zeigen verschiedene Verschleißverläufe
Zustandsnote (1–5) → Handlungsbedarf ableiten
1–2 = gut
3 = beobachten
4–5 = Sanierung nötig
Anwendung ermittelter Zustandswert: Ableitung des Handlungszeitpunkts für Erhaltungsmaßnahmen
2) ZTV ZEB-StB
ZTV ZEB-StB – Ziel:
Objektive Zustandserfassung als Grundlage für Erhaltungsplanung
Regelt: (VDAQ)
Vorbereitung: Messzeitraum, Streckenplanung
Durchführung: mit schnellfahrenden Messfahrzeugen (SMF)
Auswertung & Bewertung: Kennwerte, Notenbildung
Qualitätssicherung: Kalibrierung, Plausibilitätsprüfungen
Zustandserfassung durch SMF = Schnellfahrende Messfahrzeuge
Messen berührungslos, bei 80 km/h
Laser, Kamera, Griffigkeitssensor, GPS
Merkmale Straßenzustände:
ZEB-Teilprojekte TP 1 bis TP4
1-3 Ablauf
Bewertung: Zustand, Warnung, Schwelle
TP 1 = Ebenheit (1a=Längs und 1b=Quer)
TP 2 = Griffigkeit
TP 3 = Substanzmerkmale Oberfläche (zB Risse)
TP 4 = Bewertung
von Zustandsgröße auf Zusatndswerte umrechnen
daraus Teilwerte ermitteln und dann gemäße vertragliche Bewertungsmatrix wichten
Gesamtwert ermitteln
Zustandswert = Note 1,0
Warnwert = 0,39 (Note 3,5)
Schwellenwert = 0,32 (Note 4,5)
Straßenzustand - Rauheit / Griffigkeit
Defintion Griffigkeit
Definition Kraftschluss
Griffigkeit:
kennzeichnet die Wirkung der Textur und der stofflichen Beschaffenheit der Fahrbahnoberfläche auf den Kraftschluss zwischen Reifen und Straße unter festgelegten Bedingungen
→ Maß für das Kraftschlussvermögen der Oberfläche (trockene/nasse Bedingungen)
Kraftschluss:
dient der Übertragung von Kräften (z. B. Brems-, Antriebs- und Seitenführungskräfte) in der Reifenaufstandsfläche durch Reibung.
Er entsteht durch die Wechselwirkung zwischen:
Fahrbahntextur (Mikro-/Makrostruktur)
Reifeneigenschaften (Profil, Gummi, Druck)
Zwischenmedien (Wasser, Schmutz)
Fahrdynamik (Radlast, Geschwindigkeit, Schräglaufwinkel)
RELEVANT FÜR:
Sicherheit
Fahrstabilität
Kurven- & Bremsverhalten
Reibungskraft
Normalkraft
effektive und geometrische Berührungsfläche
Wasserfilmdicke
Seitenkraftbeiwert (ZUSTANDSINDIKATOR)
Geschwindigkeit
GEBRAUCHTAUGLICHKEIT
Kraft, die der Relativbewegung Reifen ↔ Fahrbahn entgegenwirkt.
Reibungskraft & Normalkraft
Proportional
Aufstands- oder Anpresskraft zwischen Reifen und Straße
Radlast
Fahrzeuggewicht
Achslastverteilung
effektive Berührungsfläche & Normalkraft
abhängig
Geometrische Fläche
rechnerisch mögliche Kontaktfläche
Effektive Fläche
tatsächlich wirksame Kontaktzone (Profil, Material, Druck)
geometrische & effektive Berührungsfläche => nicht identisch
Reduziert bei Nässe die Reibung → Risiko von Aquaplaning
Seitenkraftbeiwert
Maß für seitliche Kraftübertragung in Kurven (je niedriger, desto instabiler)
Geschwindigkeit & Reibungskraft
unabhängig
Gebrauchstauglichkeit:
Griffigkeit => geometrische Gestalt:
Mikrotextur (feine Rauheit, ≤ 0,5 mm Wellenlänge)
Makrotextur (grobe Textur, ~50 mm Wellenlänge)
→ beeinflusst: Wasserverdrängung, Reibung, Sicherheit
Straßenzustand - Ebenheit (Längs, Quer)
(Zustandgröße AUN)
Zustandsindikator
Messweise
Messergebnisergebnis Längs- und Querprofile
Bewertungsmatrix
Messweise – Längsebenheit:
Gerät: Schnellfahrende Messsysteme (z. B. HRI, Laser)
Zusätzlich (stationär): Planograph
Aufzeichnung eines Ebenheitsdiagramms alle 4 m
Grenzwert (vertraglich):
≤ 4 mm Höhenabweichung auf 4 m
Messweise Querebenheit:
Gerät: Schnellfahrendes System mit Prophilograph
Ermittlung über:
Spurrinnentiefe
Fiktive Wassertiefe (Simulation von Wasseransammlungen bei Regen)
Maßgebliche Kennwerte:
hₘₐₓ = maximale Spurrinnentiefe (Tiefe)
t = Wassertiefe bei Regenereignis (Wasserstandshöhe)
Straßenzustand - Substanz
Erfassung
Erfassung: Geräte, Oberflächenkamera
4 Jahre erfassen (1. + 2. Jahr BAB, 3+4. Bundesstraße)
Befahrungen ~13.000km BAB und 40.000km Bundesstraße
Erfassung und Auswertung TP 1 is TP 4
Risshäufung, Netrisse, Anteil %
Asphaltarten & Vorteile
AC
MA
PA
SMA
AC= Verformungsbeständiig, langlebig, alle Deckschichten
MA= gut für Höhenzwangspunkte, weil keine großen Geräte, keine Nachverdichtung notwendig, wasserdicht
PA= lärm, aber wasserdurchlässig, deswegen Sperrschicht
SMA = gut gegen abrieb, Spuren, hoher Widerstand wegen Splittanteil
Walz vs. Gussaspahlt
Walz
Guss
lastabtrag über korn zu korn
lastabtrag infolge versteifender Wirkung
Mineralgerüst mit Mörtel verklebt
Mineralkorn versteifen Mindeanteil
Hohräume
hohlraumfrei
Mischgut muss gut verdichtet werden
-
einbau mit fetiger
mit fetiger + Handeinbau
WALZ: Straßen, Autobahnen
GUSS: Brücken, Tunnel, Abdichtungen
Definition Abfall
= alle Stoffe oder Gegenstände, deren Besitzer sich ihr entledigen will, muss oder tatächlich entledigt
Abfälle die verwertet werden = zur Verwertung
Abfälle die nicht verwertet = zur Beseitgung
Beides = Entsorgung
Pflicht zur Verwertung vor Beseitugung (§7 KrWG)
= mineralische Baustoffe sind zu verwerten (wenn möglich)!
= Pflicht bei technischer Möglichkeit & wirtschaftlicher Zumutbarkeit
Pflichten der öffentlichen Hand (§45 KrWG)
Ausschreibungen, die wiederverwendbaren Ausbauasphalt ausschließen,verstoßen gegen das Kreislaufwirtschaftsgesetz.
Abfallhierarchie (§6 KrWG)
Abfallvermeidung
Definition:
Jede Maßnahme BEVOR Material, Stoff, Erzeugnisse zu Abfällen werden
Ziel:
Abfallmenge zu reduzieren
Praxis: z. B. langlebige Produkte verwenden, Bauoptimierung ohne Materialüberschuss.
Vorbereitung zur wiederverwendung
Prüfung, Reinigung, Reperatur, bei dem Erzeugnisse oder Bestandteile von Erzeugnissen, die zu abfall geworden sind, so verarbeitet werden, dass sie ohne weitere Vorbehandlung für den selben zweck wiederverwendet werden können
Recycling
Aufbereitung zu neuen Produkten oder Materialien
Wiederverwendung: gleicher Verwendungszweck, zB Aspahlt, betonplatte, Ziegelstein
Wiederverwertung: veränderter Verwendungszweck, Stahl, Beton als Füllmaterials etc.
Verwertung oder Verfüllung
Energetische oder stoffliche Nutzung, ohne Recycling
Ersetzen eines Primärenergieträger
Beseitigung
wenn keine Verwertung erfolgen kann
Downcycling vs. Upcycling
Down = Etwas untergeordnetes, zB aus Beton wird Filterschicht
Up = aus etwas altem etwas Neues, besseres, wobei Problem: Individuelle Wertung
Abfallverzeichnis-Verordnung (AVV)
Abfallverzeichnis &
Abfallrahmenrichtlinie (2008/98/EG)
→ umgesetzt in nationales Recht durch die AVV
=> Verordnung über das Europäische Abfallverzeichnis
= Bezeichnung von Abfällen + Einstufung von Abfällen nach Gefährlichkeit (chemisch)
*= gefährlich
ACHTUNG: nur für organische Stoffe
ErsatzbaustoffV
LAGA
Mantelverordnung
Einbauklassen, Zuordnungswerte
Bundesweite Regelung für den Einbau mineralischer Ersatzbaustoffe (z. B. RC-Material, Schlacke)
Grundlage Bewertung der Schadlosigkeit von Abfällen (wird ergänzend genutzt, Bodenschutz, Wasserschutz, Abfallwirtschaft) =ABGELÖST DURCH MANTELVERORDNUNG
(seit 01.08.2023) Bundesweite Rechtsverordnung, die erstmals bundeseinheitliche Regeln für den Umgang mit mineralischen Abfällen schafft (Neufassungen, Änderungen alter Gesetze)
Einbauklassen 1-5
Z-Wert
Umweltrelevanz
Einsatzmöglichkeit
Z 0
Unbedenklich
uneingeschränkt verwendbar
Z 1.1/1.2
gering belastet
technischer Einbau erlaubt
Z 2
stark belastet
nur mit strengen Auflagen
ErsatzbaustoffV - Anwendungsbereich
MEB = mineralische Baustoffe
welche als Abfall oder Nebenprodukte aus industrieller/baugewerblicher Tätigkeit gelten
unmittelbar oder nach aufbereitung für den Einbau in technische Bauwerke geeignet ist
MEB = bestehen aus natürlichen oder künstlich hergestellten, anorganischen Stoffen
ZB:
Naturstein, Kies, Sand
Beton, Ziegel, Kalksandstein
Schlacke, Gesteinskörnungen
Ausbauasphalt (mineralischer Anteil)
ErsatzbaustoffV - Aufbau (6)
Allg. Bestimmungen
Annahme mineralischer Abfälle
Herstellung MEB
Einbau von MEB
getrennte Sammlung von mineralischen Abfällen
gemeinsame Bestimmungen (zzg. Anlagen)
MEB-Gemisch
= MEB, der hergestellt ist aus entweder
a) einem MEB + mind. einem sonstigen mineralischen Stoff
b) aus mehreren mineralischen Ersatzbaustoffen mit oder ohne Zumischung von sonstigen mineralischen Stoffen
mineralischer Abfall vs. mineralischer Ersatzbaustoff
[1] Mineralischer Abfall
▶ Abfall mit mineralischen Bestandteilen wie:
Stein, Sand, Beton, Ziegel
Asche, Schlacke aus Industrieprozessen → Noch nicht verwertbar, muss ggf. aufbereitet werd
[2] Mineralischer Ersatzbaustoff
▶ Baustoff, der aus mineralischem Abfall oder Nebenprodukt hergestellt wurde
▶ Geeignet für den technischen Einbau (Straßen-, Erdbau etc.)
=> !! AUS [1] wird [2] !!
Unterteilung Material, Materialklasse, Materialwerte
Begriffsbestimmung
Merkmale
Material
= mineralischer Baustoff, der durch die Aufbereitung von mineralischen Abfälle hergestellt wird
a) bei Baumaßnahmen ZB: Rückbau, Abriss, Umbau
b) bei Herstellung mineralischer Bauprodukte
oder
c) durch thermische Behandlung von Ausbauasphalt, teer- oder pechhaltige Straßenbaustoffe
Materialklasse
= Kategorie eines MEB derselben Art + Herkunft die sich in ihrer Materialqualität aufrgund unterschiedlicher Materialwerte unterscheiden
= RC1, RC2, RC3
Materialwerte
!! Materialklassen unterscheiden sich im Hinblick auf ihre umweltrelevanten Parameter
= Paramter -> chem. Konzentration -> MEB-Klasse
Bsp.:
PAK15 -> 4,0 µg/l-> RC1
PAK15 -> 8,0 µg/l-> RC2
!! Parameter elektr. LEitfähigkeit als Indikator für Ionen = gelöste Stoffe, evtl. gefährlich
ErsatzbaustoffV - Annahme mineralischer Abfälle (§3)
= Annahmekontrolle;
als Vorgabe für Betreiber der Aufbereitungsanlage
Sichtkontrolle
Dokumentation
Prüfung von Vorkehrungsdaten
ErsatzbaustoffV - Herstellung von MEB
= Güterüberwachung;
Eignungsnachweise
Werkeigene Produktionskontrolle WPK
Fremdüberwachunf
=> Ergebnis: Bewertung + resultierende Klassifizierung
ErsatzbaustoffV - Einbau von MEB
Einbauweisen = 27 Tabellen für alle MEB mit je 17 Einbauweisen (ohne GS)
WICHTIG:
MEB dürfen gemäß ihren jeweiligen
Materialiqualitäten (z. B. RC1, RC2, etc.) in verschiedenen Einbauweisen eingesetzt werden
=> Grundwasserschutz essentiell
ErsatzbaustoffV - Einbauweise
▶ Die zulässige Einbauweise eines MEB wird bestimmt durch:
Hydrologische Situation
- Grundwasserdeckschicht (natürlich/unnatürlich)
- Grundwasserfreie Sickerstrecke (Sand, Lehm, Schluff):
günstig: > 1,0, + 0,5m
ungünstig: ≥ 0,1m bis 1,0m +0,5m
≥ 0,5m bis 1,0m +0,5m
- Wasserschutzgebiete (Zonen I–III):
Zone I – Fassungsbereich:
direkt an der Entnahmestelle = Kein Einbau von MEB
Zone II – Engere Schutzzone
Schutz vor kurzfristigen Einträgen = MEB-Einbau nahezu nicht zulässig
Zone III – Weitere Schutzzone
Schutz vor langfristigen Einträgen = MEB-Einbau unter Auflagen möglich, abhängig von:
Sickerstrecke
Bodenschutz
Geologische Beschaffenheit
– Art des umgebenden Bodens (z. B. durchlässig vs. bindig) wirkt als natürliche Barriere oder nicht
Material (MEB) & Materialklasse
– Herkunft & Qualität des Ersatzbaustoffs:
je höher belastet → desto strenger die Einbauauflagen
= Einbauweise ergibt sich aus der Kombination dieser Parameter
_ Nur wenn alle Anforderungen erfüllt sind, ist der Einbau zulässig
PAK16 Grenze
25 mg/kg
Wie wird Material aus Verkehrswegebefestigungen ausgebaut
Nachteile?
Aufbruch
Hämmern
Fräsen
Schichten schwer zu trennen
muss zerkleinert werden
Kompaktfräse - Funktionsweise
Fräsrotor / Frästrommel:
Zentrales Element ist eine horizontal rotierende Walze mit Hartmetallmeißeln.
Diese zerspanen den Asphalt- oder Betonbelag beim Vorschub der Maschine.
Tiefenregelung:
Die Frästiefe kann präzise eingestellt werden (meist 0–30 cm).
Hydraulische Systeme regeln die Höhenlage der Maschine entsprechend.
Ladung & Abtransport:
Das abgefräste Material (Fräsgut) wird über ein Förderband direkt auf einen Lkw geladen oder seitlich abgelegt.
Lenkung & Antrieb:
Die Maschine ist kompakt gebaut und meist rad- oder kettengetrieben, für enge Baustellen gut geeignet.
Moderne Modelle verfügen über automatische Nivelliersysteme (z. B. Lasertechnik).
Kaltfräse - Funktionsweise
=> Kalt, weil bei höheren Temp. das Aspahlt weicher ist und verkleben würde
Zentraler Bestandteil der Maschine: eine horizontale Walze mit spiralförmig angeordneten Hartmetallmeißeln.
Diese Meißel schneiden das Material schichtweise ab, wenn sich die Trommel dreht und die Maschine vorwärtsfährt.
Antrieb & Vorschub:
Die Kaltfräse bewegt sich meist auf Raupenfahrwerken (bei Großfräsen) oder Rädern (bei Kleinfräsen).
Der Hydraulikantrieb steuert Frästiefe und Vorschubgeschwindigkeit.
Tiefensteuerung:
Die Frästiefe ist exakt einstellbar (z. B. 2 cm bis über 30 cm).
Moderne Kaltfräsen verwenden automatische Nivelliersteuerungen (z. B. mit Ultraschall, Seilzug oder Laser) für konstante Ebenheit.
Materialabtransport:
Das abgefräste Material (Fräsgut) wird über ein Förderband auf einen Lkw geladen oder seitlich ausgeworfen.
Das Fräsgut kann wiederaufbereitet werden (z. B. als Asphaltgranulat).
Fräsen - Kategorien
Kleinfräsen (Fräsbreite <= 2,0m zB Fahrrad, Rohrtrassen, Kabelschächte, etc.)
Kompaktfräse
Großfräsen (Fräsbreiten >= 1,5m, Frästiefe bis ca. 0,35m)
Kleinfräsen
Fräsbreite: ≤ 2,0 m
Typische Frästiefe: bis ca. 20–30 cm
Einsatzgebiete:
Rad- & Gehwege
Rohrleitungs- und Kabeltrassen
Kompaktfräsen
Fräsbreite: meist 1,0–2,0 m
Frästiefe: bis ca. 30 cm
Teilflächen- oder Streifenfräsung
Stadtstraßen
Großfräsen
Fräsbreite: ≥ 1,5 m (typisch 2,0 m bis 2,20 m)
Frästiefe: bis ca. 35 cm (vereinzelt mehr)
Autobahnen, Bundesstraßen
Die Kategorien überschneiden sich teilweise in der Fräsbreite (z. B. 1,5–2,0 m bei Kompakt- und Großfräsen), unterscheiden sich aber deutlich in Leistung, Gewicht, Wendigkeit und Einsatzzweck.
Moderne Fräsen verfügen meist über automatische Nivelliersysteme, GPS-Steuerung und Förderbänder für schnellen Abtransport des Fräsguts.
Fräsen - Aufgaben
Abtragen von Belägen
-> ZB Asphalz, Beton
-> lagenweise (Deck-, Binder- oder Tragschicht) oder vollständig (bis FSS)
Erstellen von Oberflächenstrukturen
-> Rauheit, Griffigkeit
-> Geräuschverursachern entgegenwirken
Bearbeitung Ebenheit (Gleichmäßigkeit Quer- und Längsprofil)
Bearbeitung von Verformungen der Oberfläche = Fräsen zur Beseitigung von:
Spurrinnen
Wulst- und Muldenbildungen
Aufwerfungen an Brems- und Beschleunigungszonen
relevante Informationen bei vorliegender Probe (Ausbau, Fräsen)
Baustoff
Aufbau (Belastungsklasse)
Schadstoffbelastung
Aufbaustraße für wiederverwendung
eigenschaften nehmen von oben nach unten ab (Farbe, Griffigkeit, Akkustik etc.) = von oben nach unten weniger verwendbar
ADS -> ADS + ABS + ATS
ABS -> ABS + ATS
ATS -> ATS
Aufbereitung von Straßenbaustoffen (6)
Aufbruchaspahlt -> Asphaltgranulat
Aufbruchbeton -> RC Beton
Siebung
-> Abtrennung von Bodenmaterial
-> nach Korngröße
Zerkleinerung (1.)
-> erste Zerkleinerung, zB Backenbrecher
-> durch Druckkraft (=Platte mit höherer Festigkeit als “Gestein”)
-> kann nach Größe zerkleinern, keine Präzesionsarbeit
Trennung
-> Trennung von Metall und Kunststoff
-> Magnet / Windsichtung / Nasssortierung
Sortierung
-> Sortierband (händisch)
-> Windsichtung / Nasssortierung
Zerkleinern (2.)
-> zweite Zerkleinerung, zB Prallbrecher, Kegelbrecher (kubische Kornform)
-> durch Stoßkraft (Beschleunigung)
-> kann nach Größe zerkleinern
Nachsiebung / Klassierung
-> Prallmühlen: möglich wenig Feinanteil, Trennung bitumenumhüllter Körner aber keine Zerstörung der Körner
-> Sand auch rundform
Qualität des Brechguts hängt ab von:
Art des Brechverfahrens (Druck, Prall, Reibung)
Technischen Parametern (z. B. Geschwindigkeit, Spaltweite)
Mineralogischer Zusammensetzung des Ausgangsmaterials
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