Whitetopping Theorie, Experiment und Praxis...Whitetopping denkbar Lehrstuhl und Prüfamt für...

München, 18.11.2011

"Beton auf Asphalt" - Jochen Eid 1

Technische Universität MünchenLehrstuhl und Prüfamtfür Verkehrswegebau

TU MünchenLehrstuhl für Verkehrswegebau

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Stephan Freudenstein

D-A-CH Tagung 2012Wien, 04./05. Oktober 2012

WhitetoppingTheorie, Experiment und Praxis

Lehrstuhl und Prüfamtfür Verkehrswegebau

Was ist Whitetopping?

Dünne Betonschicht auf Asphalt mit Verbund

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Whitetopping

gefräster Asphalt

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Was ist Whitetopping (nach Guide to Concrete Overlays)

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Beton auf Beton

Mit Verbund Ohne Verbund

Beton auf Asphalt

Beton auf Asphalt auf zementgebundenen Tragschichten


Was ist Whitetopping

Häufige Definition auch über die Dicke des Betons:

Konventionelles Whitetopping: Dicke: > 22 cm Bauweisen nach RStO

Thin Whitetopping (TWT): Dicke: 10 cm – 22 cm

Ultra-Thin Whitetopping (UTW): Dicke: 5 cm – 10 cm

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Einsatzbereiche von Whitetopping

• Ampel- und Kreuzungsbereiche

• Busspuren, Bushaltestellen

• Park- und Abstellflächen

• Industrie- und Gewerbeflächen

…

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Lange Platte Kurze Platte

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Was bewirkt Whitetopping: Spannungen

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Beton

Schematischer Verlauf der Spannungenin PlattenmittemitVerbund

+

+

‐

FSS + Untergrund

Tiefe

vorhandene Befestigung

+

+

‐

Schematischer Verlauf der Spannungenin PlattenmitteohneVerbund

Tiefe

Beton

vorhandene Befestigung

FSS + Untergrund

‐


Wie funktioniert Whitetopping

• Kleine (quadratische) Platten reduzieren Wölbspannungen reduzieren Fugenbewegung (Sommer/Winter, Tag/Nacht)Verkehrsspannungen etwas geringer

(Platte Pflaster)• mit Dicke kleiner 22 cm

nicht in RStO enthalten (Erneuerung: bis 16 cm)• und mit Verbund

Beton entlastet Asphalt, Asphalt entlastet Beton• zu bestehendem Asphalt oder Beton

Restsubstanz wird nicht ausgebaut sondern weiter verwendet

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Spannungsverteilung Whitetopping p = 0,7 N/mm² / Q = 50 kN / 14 cm Beton + 12 cm Asphalt

Beton

Asphalt

Biegezugspannungen x[N/mm²]

Beton

Asphalt

Schubspannungen xz[N/mm²]


Verkehrslastspannungen: Einfluss der Plattenlänge

10

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

1,8

0 1 2 3 4 5 6 7 8

x[N/m

m²]

Plattenlänge [m]

ANSYS, Asphalt E=3.500 N/mm²Westergaard, Asphalt E=3.500 N/mm²ANSYS, Asphalt E=10.000 N/mm²Westergaard, Asphalt E=10.000 N/mm²

Unterschied FEM – Westergaard Biegezugspannungen (Plattenmitte)

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Temperaturgradienten

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Wölbspannungen: Einfluss der Plattenlänge

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Max. Schubspannungen in der Schichtgrenze, Q = 50 kN

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Anforderungen an den Verbund

Whitetopping Scherfestigkeit(Leutner)

Beton: 100 mm 1,10 N/mm²Asphalt: 80 mm



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Vergleichende Darstellung von Ermüdungsfunktionen

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Ermüdungsverhalten von Beton

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0,5

0,55

0,6

0,65

0,7

0,75

0,8

0,85

1.000 10.000 100.000 1.000.000

σ max/f

ct

Schwingspielzahl N

Heeralal et.al. ohne Fasern

Heeralal et.al. 80 kg Stahlfasern

Leykauf et.al. 40 kg Stahlfasern

Whitetopping ohne Fasern

Whitetopping 10 kg Glasfasern

ohne Fasern

mit Fasern


Standardisierte Bauweisen

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Bauklasse II III

Äquivalente 10‐t‐Achsübergänge in Mio. B > 3 ‐ 10 > 0,8 ‐ 3

Plattenlänge 1650 mm

Betondecke Asphalttragschicht Frostschutzschicht (Dicke gem. RStO)

45

25

14

120 11

1210120

45

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Bauklasse II III

Äquivalente 10‐t‐Achsübergänge in Mio. B > 3 ‐ 10 > 0,8 ‐ 3

Plattenlänge 1650 mm

Betondecke Asphalttragschicht Frostschutzschicht (Dicke gem. RStO)

45

25

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120 11

1210120

45

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Bestandserhaltung und Sanierungsbedarf

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Neuwertig

gut

Relativ gut

geschädigt

stark geschädigt

abgängig

Zeit

Grundhafte Erneuerung

Zust

and

im B

esta

nd (T

rags

chic

hten

)

Whitetoppingdenkbar


Whitetopping International

• Kanada:1995 erste Versuchsfläche im Stauraum einer Kreuzung• Frankreich, Schweden: ab Mitte der 90er-Jahre• Belgien: erste Whitetopping-Versuchsstrecke Ende 1999. Bis heute

weitere Teststrecken erfolgreich realisiert• Brasilien, Mexiko, Südkorea, Japan, Italien…

Whitetopping D-A-CH• Österreich:1997 erste UTW-Teststrecke. 2005 weitere Tests.• Schweiz: 2004 erste Testflächen

(Abbiegespur, Kreuzung, Brücke, Taxistände)• Deutschland:

26 Whitetopping-Projekte (Stand 02/2012)

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Anwendung

• Plattengeometrie:– Fahrspuren: Längsfugen nicht unter Rollspur– 2 Platten pro Fahrstreifen (1,60 – 1,80 m Seitenlänge)

• Dicke:– Asphalt und Beton ausgewogen– Beton ≥ 10 cm, besser ≥ 12 cm; ≥ 14 cm für SV– Dickere Betonplatte am Übergang Beton-Asphalt

(Lastfall freier Plattenrand)

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Ausführung

• Vorbereitung– Tragfähiger Untergrund– Deckschichten abfräsen + reinigen

• Fugen– Vergießen– Längsfugen verankern – für SV: Querfugen verdübeln

• Beton– Fasermodifizierung sinnvoll– Sorgfältig nachbehandeln

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Gesammelte Erfahrungen als Merkblatt

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Forschungsgesellschaft für Straßen-und Verkehrswesen

Arbeitsgruppe Betonstraßen

MerkblattWhitetopping

M WT

Ausgabe 2012


TWT St2126 bei Hengersberg Abbiegespur zur BAB A3

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VERSUCHSSTRECKEN:

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12 cm Beton auf 10 cm Asphaltin 3 Varianten

• C30/37, XF4, XM2• GK 16 mm• w/z-Wert(eq) 0,38• LP ≥4,5 Vol.-%

V1: Referenzbeton(LP)-BV/SRA: 6,3 kg/m³

V2: Glasfaserbeton Wie V1 + AR-GF: 7 kg/m³

V3: GlasfaserpolymerbetonWie V1 + Polymer fest 10 kg/m³

+ AR-GF: 10 kg/m³

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BAB A99 AS Ottobrunn / AM Hohenbrunn

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TWT – Sanierung Busbahnhof Bergisch Gladbach

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Asphalt Alter ca. 3 JahreTWT d = 12 cmPPE-Fasern (3,8 kg/m³)BV/SRA (6,0 kg/m³)Pigment (schwarz) 6 % v.Z.

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