Erneuerung der Fahrbahn BAB A 14 Halle-Trotha – Einbau und Qualitätssicherung

23. November 2018

Hintergrund
Im Zuge der Erneuerung des durch eine Alkali-Kieselsäure-Reaktion (AKR) stark geschädigten Streckenabschnitts der Autobahn A 14 (Kilometer 121+931 bis 128+579) wurden im August 2018 ca. 7 Kilometer der Richtungsfahrbahn Magdeburg komplett erneuert. Nach dem Abfräsen der bestehenden Betondecke wurde auf einer Asphalttragschicht der neue, zweilagige Fahrbahndeckenbeton eingebaut. Die Arbeiten wurden vom Bauunternehmen Max Bögl Stiftung & Co. KG aus Neumarkt in der Oberpfalz ausgeführt.

Leistungsfähigkeit und Flexibilität durch mobile Mischanlage
Zunächst wurde auf dem Gelände des nahegelegenen Steinbruchs der SH Natursteine GmbH & Co. KG die mobile Betonmischanlage aufgestellt. Die mobile Betonmischanlage BHS Twinmix 3,0 CB wurde aus Gründen der Verfügbarkeit von der Fa. GP Papenburg GmbH für den Einbauzeitraum angemietet. Auf der vorbereiteten, mit ungebundenen Schichten befestigten Fläche war ausreichend Platz für die Mischanlage und die Lagerung sämtlicher Ausgangsstoffe.

Bild 1: Mobile Betonmischanlage

Nach der Montage der Mischanlage und der Überprüfung der Funktionsfähigkeit der Anlagenteile wurde ein bis zwei Tage vor Beginn der Betonierarbeiten eine Probemischung für den Deckenbeton durchgeführt. Im Zuge dieser Probemischungen wurden die Einwaagen, der Gehalt an Luftporen im Beton, die Konsistenz sowie das Ansteifverhalten der Betone überprüft. Ein großes Augenmerk wurde insbesondere auf den Luftporengehalt und die Betonkonsistenz der Mischungen gelegt. Diese Parameter sind sehr entscheidend für die Dauerhaftigkeit des Betons hinsichtlich des Frost-Tausalz-Angriffs und die Verarbeitbarkeit mit dem Gleitschalungsfertiger. Oberstes Ziel ist die qualitätsgerechte Herstellung einer verschleißfesten und griffigen Betondeckschicht.

Nur geprüfte Baustoffe dürfen verwendet werden
Für die Betonherstellung gelten die Anforderungen nach TL Beton-StB 07 bzw. die ZTV Beton-StB 07 für die Bauausführung. Gemäß Baubeschreibung und Leistungsverzeichnis waren zusätzlich die für das Land Sachsen-Anhalt geltenden länderspezifischen Vorschriften der ZTV-StB LSBB ST 17 Vertragsgegenstand. Hierfür wurde dem Auftraggeber rechtzeitig vor Einbaubeginn eine Erstprüfung übergeben.

Für die Spezifizierung der Betone gelten nachstehende Festlegungen:

  • Oberbeton (Waschbetontextur)
    Festigkeitsklasse C30/37, Feuchtigkeitsklasse WS, Expositionsklassen XF4 und XM2 nach TL Beton-StB 07 bzw. DIN EN 206-1/DIN 1045-2
  • Unterbeton
    Festigkeitsklasse C30/37 Feuchtigkeitsklasse WS, Expositionsklassen XF4 nach TL Beton-StB 07 bzw. DIN EN 206-1/DIN 1045-22

Im Zuge der Erstprüfung wurden die Zementart, -menge und Festigkeitsklasse, die Eigenschaften der Gesteinskörnung, die Kornzusammensetzung und Sieblinie, die Rohdichte, Konsistenz, der w/z-Gehalt, LP-Gehalt sowie die Druck- und Biegezugfestigkeiten überprüft und festgelegt.

Als Gesteinskörnungen kamen ein Natursand 0/2 mm der Mitteldeutschen Baustoffe GmbH aus dem Kieswerk Löberitz sowie ein gebrochener Quarzporphyr (Rhyolith) der Körnung 2/5 mm und 5/8 mm für den Oberbeton bzw. 2/8 mm, 8/16 mm und 16/32 mm für den Unterbeton der SH Natursteine GmbH & Co. KG aus Löbejün zum Einsatz. Das Herstellwerk verfügt über eine „WS-Grundprüfung“ eines anerkannten AKR-Gutachters und ist durch die Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) für die uneingeschränkte Verwendung im Unter- und Oberbeton in Bundesfernstraßen freigegeben und gelistet. Darüber hinaus besitzt der Splitt einen hohen Polierwiderstand, der für eine gute und langlebige Griffigkeit maßgebend ist.

Wirksamkeit im Vorfeld prüfen
Die erforderlichen Zusatzmittel wurden von der Ha-Be Betonchemie GmbH & Co. KG aus Hameln geliefert. Hierbei handelte es sich um den Luftporenbildner „Pantapor 66“ und das Fließmittel „Pantarith RC 140“. Für das Bauvorhaben kam der Zement CEM I 42,5 N (sd) als vielmals erprobter Straßendeckenzement der Firma SCHWENK Zement KG aus dem nahegelegenen Lieferwerk Bernburg zum Einsatz.
Dieser Zement erfüllt neben der sehr guten Verträglichkeit mit den genannten Zusatzmitteln, insbesondere dem Luftporenbildner, auch alle anderen vertraglichen Anforderungen. Hierbei ist zur Vermeidung einer schädigenden AKR speziell die Begrenzung des Alkaligehalts, ausgedrückt als Na2O-Äquivalent ≤ 0,80 M.-% zu nennen. Durch die vorausschauende Vorproduktion des Zementes konnte auch die Zementtemperatur durchgängig unter der nach Regelwerk begrenzten Höchsttemperatur von 80 °C gehalten werden.

Bild 2+3: Infrarotaufnahmen mit Temperaturangabe der Mischanlage und Zementsilos

Nachtarbeit erforderlich
Für diesen Autobahnstreckenabschnitt wurden ca. 7.500 Tonnen Zement geliefert. Aufgrund der geringen Entfernung zwischen dem Zementwerk Bernburg und der Baustelle konnte jederzeit eine reibungslose und fristgerechte Belieferung durch die Spedition Wormser garantiert werden. Da für eine Woche im Ausführungszeitraum Tagestemperaturen von nahezu 40 °C vorhergesagt wurden, entschied sich die Bauleitung die weitere Betonage in die Nachtstunden zu verlegen. Auch die Umstellung auf Nachtschichtarbeit stellte kein Problem dar. Dabei war die sehr gute Kommunikation zwischen Bauleitung, Mischanlagenpersonal, Spedition und Zementlieferwerk sehr hilfreich.

Betoneinbau und Nachbehandlung
Vor dem Betoneinbau sind verschiedene vorbereitende Maßnahmen wie z.B. das Verteilen der Dübel, Anker und der Dübel- bzw. Ankerkörbe, sowie das Vorhalten des flüssigen Nachbehandlungsmittels oder das Einrichten der Höhenleitdrähte zu treffen. Der Einbau des Straßendeckenbetons wurde mit einem Gleitschalungsfertiger Wirtgen SP 1500 für die Einbaubreiten von 10,00 m bis 15,25 m ausgeführt. Für die Einbaubreiten von 1,00 m bis 7,00 m, im Bereich der Beschleunigungs- und Verzögerungsspuren an der Anschlussstelle Halle-Trotha, kam ein Betongleitschalungsfertiger Wirtgen SP 500 zum Einsatz. Weiterhin wurde für die Nachbehandlung der fertigen Betondecke eine Nachbehandlungsbühne TCM 1800 eingesetzt. Die Entfernung für den Betontransport vom Mischwerk zur Baustelle betrug max. ca.13 Kilometer.

Bild 4: Gleitschalungsfertiger beim Betoneinbau, Bild 5: Glättbohle im Einsatz

Beim Einbau des Unterbetons übernimmt der Schwertverteiler die Feinverteilung des vom Kipper abgeschütteten und mittels Radbagger grob planierten Betons. Im Rüttelraum erfolgt die Verdichtung des vorgelegten Betons. Durch die Vorwärtsbewegung des Fertigers wird der Beton unter die Druckmulde geführt und damit die höhengerechte Lage gewährleistet. Die Quer- und Längsglätteinheit übernimmt die Oberflächenbearbeitung quer und längs zur Einbaurichtung. Sie dient zum einen für die Erzielung eines optimalen Oberflächenschlusses, zum anderen ist diese Einheit maßgeblich für die spätere Ebenheit der Strecke verantwortlich.

Bild 6: Oberflächenglätter bei der Arbeit, Bild 7: Aufbringen des Kombi-Nachbehandlunsmittels

Zur Herstellung der vorgeschriebenen Waschbetonoberfläche wird auf den fertig eingebauten, verdichteten und geglätteten Oberbeton ein dünner Film eines Oberflächenverzögerers inklusive Nachbehandlungsmittels von der Nachbehandlungsbühne gleichmäßig aufgesprüht.

Dieser sofortige Schutz der Betonoberfläche gegen Verdunstung war auf Grund der im Jahrhundertsommer 2018 herrschenden tropischen Temperaturen besonders wichtig.

Bild 9: Einbau und Verarbeitung des Betons bei Nacht

Qualitätssicherung für Dauerhaftigkeit
Für die Prüfung und Kontrolle des frischen Straßendeckenbetons wurde ständig, sowohl an der Mischanlage, als auch an der Strecke die Konsistenz und der Luftporengehalt durch die ausführende Firma Max Bögl geprüft. Weiterhin erfolgten vor Ort Kontrollprüfungen durch ein vom Auftraggeber beauftragtes Prüfinstitut. Selbstredend wurden auch die entsprechend erforderlichen Prüfkörper für die Festbetonprüfung hergestellt. Durch die Firma Ha-Be Betonchemie GmbH aus Hameln wurde zu Beginn der Betonagearbeiten und zur exakten Einstellung des Luftporengehalts mittels einer AVA-Messung der Luft- und insbesondere der geforderte Mikroluftgehalt geprüft. Durch die sehr gute Verträglichkeit der Zusatzmittel mit dem Straßendeckenzement von SCHWENK wurden auch hier sehr gute Werte generiert, die deutlich über den einschlägig bekannten Anforderungen an Straßenbetone lagen.

Bild 10: Kontrolle des Frischbetons durch einen Baustoffprüfer

Ausbürsten bringt Lärmreduzierung
Im Anschluss an die erste Nachbehandlung erfolgte das Ausbürsten des Betons zur Herstellung der Waschbetontextur. Der optimale Startzeitpunkt des Ausbürstens für die Erzielung der geforderten Rautiefe wird durch händisches Ausbürsten eines kleinen Bereiches festgestellt. Maßgebend ist aber auch die jahrelange Erfahrung des ausführenden Personals. Von Seiten der externen Überwachung sind keine Beanstandungen bekannt. Im Anschluss an das Ausbürsten wird die fertig texturierte Betondecke nochmals mit einem Nachbehandlungsmittel besprüht und damit vor Austrocknung geschützt.

Herstellung der Fugen erfordert Erfahrung
Danach erfolgten die Fugenschneidarbeiten. Hierbei werden Scheinfugen in Quer- und Längsrichtung eingeschnitten. Sie dienen zur Rissinduzierung im Fahrbahndeckenbeton, sodass an den vorgegebenen Stellen die Schwindspannungen abgefangen werden können. Die Fugen werden mit zwangsgeführten Fugenschneidern mit integrierter Absaugvorrichtung in den Beton eingeschnitten. Da das Schwindverhalten in Längs- und Querrichtung unterschiedlich ausgeprägt ist, wird in Querrichtung ein Kerbschnitt in einer Größenordnung von 25 bis 30 % der Deckendicke vorgenommen, während in Längsrichtung Schnitttiefen von 35 bis 40 % angeordnet werden. Das bedeutet, dass bei einer Deckendicke von 26 cm die Scheinfugen quer eine Schnitttiefe von rd. 7 cm und längs von rd. 10 cm aufweisen müssen. Der richtige Zeitpunkt zum Schneiden der Fugen ist von der Festigkeitsentwicklung abhängig und obliegt ebenfalls der Erfahrung des Ausführenden.

Bild 11 + 12: Scheinfugen in Längs- und Querrichtung

Nach den Betonarbeiten werden die Randbereiche aufgefüllt und verschiedene Restarbeiten (Leitplanken, Beschilderung etc.) ausgeführt. Die Fahrbahn der A 14 in Richtung Magdeburg soll planmäßig im November 2018 wieder vollständig befahrbar sein und für den Verkehr freigegeben werden.

Kommunikation als Schlüssel zum Erfolg
Als Fazit ist festzuhalten, dass durch eine kluge Organisation der Bauleitung und eine perfekte, tägliche Kommunikation aller Beteiligten eine termingerechte Ausführung dieser Baustelle möglich war. So konnte auch rasch auf kleinere technische Störungen oder witterungsbedingte Erfordernisse reagiert werden. Hierzu beigetragen hat auch die jahrelange Erfahrung der ausführenden Firma Max Bögl Stiftung & Co. KG im Bereich Betondeckenbau auf Bundesautobahnen.

Technische Daten zur Strecke
– Betonvolumen gesamt          21.200 m³
– Betonfläche gesamt              77.100 m²
– Zementbedarf                        7.500 t
– Streckenlänge                        6.648 m
– Bauweise nach RStO 12        26 cm Betondecke auf 10 cm Asphalttragschicht

 

Bauschild
Auftraggeber:                                                    Landesstraßenbaubehörde Sachsen Anhalt, Regionalbereich Süd, Halle
Betonherstellung und Bauausführung:           Max Bögl Stiftung & Co. KG, Neumarkt, Niederlassung Berlin-Brandenburg
Lieferant feine Gesteinskörnung:                    Mitteldeutsche Baustoffe GmbH, Werk Löberitz
Lieferant grobe Gesteinskörnung:                   SH Natursteine GmbH & Co. KG, Werk Löbejün
Zusatzmittellieferant:                                       Ha-Be Betonchemie GmbH & Co. KG, Hameln
Zementlieferant:                                                SCHWENK Zement KG, Werk Bernburg

 

 

Nachfolgendes Video zeigt einen Ausschnitt aus dem Bau einer zweischichtigen Betonfahrbahn mit Waschbetonstruktur der Baustelle A81 Tunnel Hölzern, Neuenstadt.

 

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