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Die Geschichte des Asphaltstraßenbaus in Deutschland

The history of asphalt road construction in Germany

Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. F. Wellner, Dresden

Der Beitrag spricht die Geschichte des Asphaltstraßenbaus in Deutschland von den Anfängen (Oberflächenbehandlungen zu Staubbindung auf Schichten ohne Bindemittel) bis zu den Asphaltstraßen für heutige und zukünftige schwere Verkehrsbelastung an. Dabei werden sowohl die bautechnologische als auch die bautechnische Entwicklung beschrieben. Während in den Anfängen zunächst nur die Funktionsfähigkeit des Bauwerkes im Vordergrund stand, entwickelte sich im Laufe der Zeit mehr und mehr die Einsicht, dass der gesamte Lebenszyklus, einschließlich des Recyclings, über die Wirtschaftlichkeit einer Bauweise bzw. eines Baustoffes entscheidet. Umweltbelange (Lärm, Entsiegelung von Flächen) werden immer wichtiger. Dementsprechend wurden und werden geeignete Technologien mit Unterstützung aus der Wissenschaft entwickelt. Heute steht mehr denn je die Fragestellung nach der Gestaltung der Befestigungen für die aktuellen Verkehrsbelastungen unter Berücksichtigung der Veränderung der klimatischen Bedingungen sowie der Einfluss der Digitalisierung, sowohl bei bautechnologischen als auch bautechnischen Fragestellungen, im Vordergrund.

This contribution addresses the history of asphalt pavement construction in Germany from its beginnings (surface treatments to bind dust on unbound granular layers) to asphalt pavements for present and future heavy traffic loads. Both the development in construction technology and the construction engineering are described. In the beginning, the focus was on the functionality of the construction, but in the course of time it became more and more clear that the entire life cycle, including recycling, influences the economic efficiency of a construction method and a building material. Environmental concerns (noise, unsealing of surfaces) are becoming increasingly important. Accordingly, appropriate technologies have been and are being developed with s upport from the scientific community. Today, more than ever, the question of the design of pavements for traffic loads, taking i nto account changes in climatic conditions and the influence of digitalization, is in the foreground both in terms of construction technology and construction engineering.

 

 

Gestern – heute – morgen: eine Trilogie des deutschen Betonstraßenbaus Innovativität gegen Mangelwirtschaft im Osten

Innovativeness against economy of scarcity in the East

Dr.-Ing. L. Pfeifer, Berlin

Dieser Beitrag befasst sich in Theorie und Praxis mit dem Komplex der monolithischen und Fertigteil-Bauweise sowie dem Gesamtoberbau der Betonbauweisen in der ehemaligen Deutschen Demokratischen Republik. Er bezieht sich hauptsächlich auf den Autobahnbau, aber auch auf die zahlreichen anderen Anwendungsgebiete der  Betonbauweise, die es in der DDR – mehr als in vielen anderen Ländern – gab.

This paper outlines the theory and practice behind the monolithic and precast construction method as well as the entire concrete pavement structure used in the German Democratic Republic. It focuses primarily on the construction of motorways, but also covers the many other areas in which this method of concrete construction was used in the GDR, which were more numerous than in other countries.

Wiederaufbau der Mobilität – Aufbruch und Entwicklung im Westen

Rebuilding mobility - Awakening and development in the West

em. Univ.-Prof. Dr. techn. Dr.-Ing. e. h. R. Springenschmid, München

Nach Ende des 2. Weltkriegs wurde die Bauweise der Reichsautobahnen mit langen Platten auf dünner Sandschicht und Raumfugen zunächst übernommen, bald hat man aber den Unterbau verbessert und dem Beton als Schutz vor Schäden durch Tausalz Luftporenmittel beigegeben. Später wurden zur Vermeidung von Unebenheiten bis etwa 1970 Frostschutzschichten und mit Zement oder Bitumen gebundene Tragschichten eingesetzt. 1970 wurde die Bauweise mit kurzen Platten eingeführt, bei der im Regelfall auf Raumfugen verzichtet werden konnte: eine Voraussetzung für den späteren Betoneinbau mit Gleitschalungsfertigern. In den zurückliegenden Jahrzehnten
wurden Einbauverfahren und Geräte ebenso wie Prüftechnik und Qualitätssicherung verbessert. Die heute erreichte, hervorragende Qualität unserer Betonfahrbahnen findet weltweite Anerkennung.

At the end of the Second World War, the method used to construct motorways during the Third Reich (Reich autobahns) – i. e. long slabs on a thin layer of sand with expansion joints – continued to be used for a time. Soon, however, improvements were made to the subgrade, and air-entraining agent was added to the concrete to protect it against damage caused by de-icing salt. Later, up until around 1970, frost blanket courses and base courses bound with either cement or bitumen were used to avoid unevenness. In 1970, short slabs were introduced. As a rule, there was no need for expansion joints with this method of construction – a prerequisite for the construction of concrete pavements using slip-form pavers that later came into use. In recent decades, paving methods, equipment, testing technology, and quality assurance have all been improved. Today, the outstanding quality of Germanys concrete pavements is acknowledged worldwide.

Der Betonstraßenbau – Chance und Herausforderung für die Zukunft

Concrete road construction - opportunity and challenge for the future

Dr.-Ing. M. Wieland, Bergisch Gladbach

Nach Ende des 2. Weltkriegs wurde die Bauweise der Reichsautobahnen mit langen Platten auf dünner Sandschicht und Raumfugen zunächst übernommen, bald hat man aber den Unterbau verbessert und dem Beton als Schutz vor Schäden durch Tausalz Luftporenmittel beigegeben. Später wurden zur Vermeidung von Unebenheiten bis etwa 1970 Frostschutzschichten und mit Zement oder Bitumen gebundene Tragschichten eingesetzt. 1970 wurde die Bauweise mit kurzen Platten eingeführt, bei der im Regelfall auf Raumfugen verzichtet werden konnte: eine Voraussetzung für den späteren Betoneinbau mit Gleitschalungsfertigern. In den zurückliegenden Jahrzehnten wurden Einbauverfahren und Geräte ebenso wie Prüftechnik und Qualitätssicherung verbessert. Die heute erreichte, hervorragende Qualität unserer Betonfahrbahnen findet weltweite Anerkennung.

At the end of the Second World War, the method used to construct motorways during the Third Reich (Reich autobahns) – i. e. long slabs on a thin layer of sand with expansion joints – continued to be used for a time. Soon, however, improvements were made to the subgrade, and air-entraining agent was added to the concrete to protect it against damage caused by de-icing salt. Later, up until around 1970, frost blanket courses and base courses bound with either cement or bitumen were used to avoid unevenness. In 1970, short slabs were introduced. As a rule, there was no need for expansion joints with this method of construction – a prerequisite for the construction of concrete pavements using slip-form pavers that later came into use. In recent decades, paving methods, equipment, testing technology, and quality assurance have all been improved. Today, the outstanding quality of Germanys concrete pavements is acknowledged worldwide.

Betriebsdienst im Wandel der Zeit

Change of Road Maintenance in the Course of Time

Hon. Prof. Prof. Dr.-Ing. R. Hess, Mainz/Bonn

70 Jahre Straße und Autobahn sind auch 70 Jahre Berichte über die Straßenunterhaltung, heute als Betriebsdienst bezeichnet. Aber halt! Wenn wir in den Jubiläumsjahrgang 1950 schauen, dann finden wir in den Beiträgen, in deren Überschriften die Straßenunterhaltung genannt wird, ausschließlich Themen zur baulichen Erhaltung von Fahrbahnbefestigungen. Wie die Begrifflichkeiten wandeln sich im Laufe der Zeit auch die Themen zur Aufgabenerledigung. In den 1950er-Jahren halten die ersten Maschinen Einzug in die Arbeit des Betriebsdienstes. Während in den Nachkriegsjahren noch die Bereitstellung und Erhaltung von anforderungsgerechten  Fahrbahnoberflächen im Fokus steht, erweitern sich in den folgenden Jahren die Themen auf Grünpflege und Ausstattung. In den 1980er-Jahren tauchen die  Verkehrsbehinderungen in den Untersuchungen auf und das Phänomen Stau wird beschrieben. Halbzeit! Erst zur Jahrtausendwende werden die vielfältigen Leistungen im Betriebsdienst genauer definiert und ein erstes Konzept für eine Kosten- und Leistungsrechnung aufgestellt. Die einen arbeiten auf dieser Basis an einer geeigneten Steuerung des Betriebsdienstes und andere erproben alternative Organisations- und Beschaffungskonzepte im Spannungsfeld zwischen Daseinsvorsorge und Wirtschaftlichkeit. Der Verkehr nimmt zu und so sind die letzten Jahre geprägt von der volkswirtschaftlichen Betrachtung des Betriebsdienstes und der Arbeitssicherheit in den erforderlichen Arbeitsstellen. Ganz langsam verdrängen heute die Digitalisierung der Arbeitsprozesse und die Auswirkungen von Extremwetterereignissen diese Themenschwerpunkte. Auch die Förderung der Artenvielfalt sowie hochautomatisierte Fahrzeuge und Geräte werden betrachtet. Wir freuen uns darauf, weiterhin über die neuen Themen in der Straße und Autobahn zu lesen.

70 years of Straße und Autobahn is also 70 years of articles about road maintenance. But hold on! Looking into the first issues in 1950 under the title of road maintenance we find articles about pavement rehabilitation, only. Like the change in wording a change of topics towards operational road maintenance takes place. In the 1950s technical machinery is introduced. While the topics during the first years after World War II were focussed on providing and maintaining sufficient road pavement surfaces, green keeping and safety installations come up in the following years. In the 1980s traffic becomes part of the investigations and the phenomenon of traffic congestion is described. Half-time! Around the millennium change the different tasks in road maintenance are defined in detail and a first concept of a cost and activity accounting is set up. Some work on a suitable controlling system based on this concept, others try alternative organization and procurement concepts balancing services of public interest and economic profit orientation. Traffic volumes increase and in consequence the last decade is dominated by social economic aspects of road maintenance and safety at work in the required work sites. Slowly the digitalization of work processes as well as the consequences of extreme weather situations get higher priority in topic choice. The support of floral and faunal biodiversity as well as highly automated vehicles and machinery become interesting, too. We are looking forward to going on reading about new topics in Straße und Autobahn.

Winterdienst – Ein Kampf gegen Naturgewalten Kurze Geschichte des Winterdienstes

Winter Maintenance – A Fight against the Elements

Ltd. MR Dr.-Ing. H. Hanke, Saarbrücken

Seit Menschengedenken bestimmt der Kampf gegen Naturgewalten das menschliche Leben. In den nördlichen und südlichen Regionen der Erde sind dies insbesondere auch Schnee und Eis in den Wintermonaten. Mit der zunehmenden Motorisierung trat dabei auch die Bekämpfung von Schnee und Eis auf den Straßen, also der Straßenwinterdienst, in den Vordergrund. War zunächst die Hauptaufgabe das Schneeräumen, wurde mit Zunahme der Verkehrsmengen und der Geschwindigkeiten auch die Glättebekämpfung, d. h. das Streuen, immer wichtiger. Dabei zeigte sich, dass abstumpfende Streustoffe auf stark belasteten und schnell befahrenen Straßen für einen wirksamen Winterdienst nicht ausreichend waren. Dies bewirkte den Siegeszug der auftauenden Streuung mit Salz. Zur Erhöhung der Umweltfreundlichkeit, der Verkehrssicherheit und der Wirtschaftlichkeit wurden in den letzten Jahrzehnten die Salzstreuung und die Streutechnik immer weiter optimiert, von undosiertem Trockensalz über wegeabhängige Streuung, Feuchtsalz bis hin zu reiner Salzlösung, die in vielen Fällen heute vorbeugend ausgebracht wird.

Since the beginning of time the fight against the elements is determinant for human life. In the northern and southern regions of the earth these are especially snow and ice in winter time. With growing motorization the fight against snow and ice on the roads became more and more important. First, the main task was snow removal, later with growing traffic volumes and speeds, spreading became more to the fore. Soon it was clear that abrasive spreading agents are not sufficient for an effective winter maintenance on roads with dense and fast traffic. This meant the victory of salt spreading. To enhance environment protection, traffic safety and economy in the last decades salt spreading was strongly developed and optimized. Beginning from dry salt without good distribution, over distance-addicted spreading and pre-wetted salt up to brine spreading, which is spreaded mostly preventive.

Einsatz von Sekundärbaustoffen für den Straßenbau als Beitrag zu Umweltschutz und Ressourceneffizienz – Rückblick und Ausblick

Use of Secondary Building Materials for Road Construction as a Contribution to Environmental Protection and Resource E ciency – Review and Outlook

T. Merkel; T. Reiche, Duisburg

Bei der Erzeugung und Verarbeitung von Metallen, bei der Erzeugung von Energie und bei anderen industriellen Prozessen einerseits sowie im Zuge von Bautätigkeiten andererseits entstehen in Deutschland jährlich ca. 260 Mio. t industrielle Nebenprodukte und mineralische Bauabfälle. Der Einsatz dieser Baustoffe im Straßenbau hat sich über viele Jahre etabliert und bewährt. Unerlässlich ist dabei die Berücksichtigung sämtlicher Anforderungen, die sich aus bautechnischer Sicht und aus umwelttechnischen  Fragen ergeben. Dann tragen diese Baustoffe substanziell zur Schonung natürlicher Gesteinsrohstoffe bei und reizen die ohnehin schon begrenzten Deponiekapazitäten nicht weiter aus.

During production and processing of metals or energy, from other industrial processes as well as from construction sites, 260 million tons of industrial by-products and  mineral waste is formed in Germany every year. Using these building materials for road construction purposes has been established and proven over many years. Essential  for their use is meeting all the requirements concerning technical as well as environmental needs. Then these construction products substantially contribute to the  protection of natural aggregate resources and prevent exhausting the restricted landfill capacities.

Die Straße der Zukunft – Funktionalisierung der Straßeninfrastruktur

The road of the future – functionalization of road infrastructure

Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. M. Oeser
Dr.-Ing. D. Kemper,
Dr.-Ing. A. Fazekas,
Moritz Berghaus, M. Sc.,
Philipp-Armand Klee, M. Sc.,
Dr.-Ing. L. Renken,
Alexander Schnorbus, M. Sc.; Aachen

Derzeit werden Straßen lediglich als Flächen zur Abwicklung des Güter- und Personenverkehrs genutzt, wodurch negative Auswirkungen auf die Menschen und die Umwelt auftreten. Die Funktionalisierung der Straßenverkehrsinfrastruktur kann auf dem Weg hin zu einer modernen und nachhaltigen individuellen Mobilität einen wichtigen Beitrag leisten und die gegenwärtigen Probleme lösen. An dieser Stelle werden Lösungsansätze aus der wissenschaftlichen Arbeit des Institutes für Straßenwesen der RWTH Aachen und darüber hinaus vorgestellt. Als innovative Methode zur Erzeugung von Verkehrsdaten werden, über bestehende  querschnittsbezogene Verkehrsdaten hinaus, Einzelfahrzeuge streckenbezogen erfasst und deren individueller Fahrweg durch 3D-Fahrlinien in Raum und Zeit abgeleitet. Als Messsysteme sind hierfür Kameras aber auch MEMS-Beschleunigungssensoren oder Körperschallsensoren denkbar. Die einzelfahrzeugbasierte Datengrundlage soll unter anderem dazu dienen, Verkehrsteilnehmer individuell auf Gefahrenstellen hinzuweisen und deren Fahrverhalten zu beeinflussen. Als Ansatz einer funktionalisierten Straßeninfrastruktur können dabei sogenannte „Nudging“-Maßnahmen eruiert werden. Als weiterer Ansatzpunkt einer Funktionalisierung der Straßeninfrastruktur soll  die Straße als Energieerzeuger und -übermittler definiert werden. Die Integration von Photovoltaikmodulen oder piezoelektrischen Generatoren in die Infrastruktur ist zu erforschen. Für das kontinuierliche Übertragen der Energie in die Fahrzeuge während der Fahrt erscheint dabei ein dynamisches induktives oder kontaktbasiertes Energieübertragungssystem als sinnvoll. Bei den vielen Möglichkeiten die Straßenverkehrsinfrastruktur zu funktionalisieren, besteht eine zentrale Herausforderung darin, die erforderlichen Daten vorzuhalten. Auch hierfür ist ein innovativer Ansatz vorgesehen. So sollen alle Daten und Merkmale des Streckenabschnittes, des Straßenverkehrs und der Umgebung in einem sogenannten „Digitalen Zwilling“ auffindbar sein. Die Straßenverkehrsinfrastruktur der Zukunft wird somit viele neue Aufgaben erfüllen müssen, wenn eine weitere Reduktion der Risiken durch den Straßengüter- und Personenverkehr gewährleistet werden soll. In der Forschung und Entwicklung werden dafür in den Bereichen der Verkehrsdatenerzeugung, der individuellen Verkehrsbeeinflussung sowie der Energiegewinnung und -übertragung zahlreiche Lösungsansätze erarbeitet.

At present, roads only serve as areas for freight and passenger transport, which has a negative impact on humans and the environment. The functionalization of the road infrastructure can make an important contribution on the way to a modern and sustainable individual mobility and solve the current problems. Here, approaches to solutions from research at the Institute of Highway Engineering at RWTH Aachen University and beyond are presented. As an innovative method for the generation of traffic data, individual vehicles are detected along the stretch of a road, extending beyond existing cross section-based traffic data. 3D vehicle trajectories in space and time can be derived from that. Measuring systems for this purpose are cameras, MEMS acceleration sensors or structure-borne sound sensors. The single vehicle-based data basis can serve, among other things, to individually inform road users about dangerous spots and influence their driving behaviour. So-called "nudging" measures can be identified as an approach to a functionalized road infrastructure. Another approach for the functionalization of road infrastructure is to define the road as an energy producer and transmitter. The integration of photovoltaic modules or piezoelectric generators into the infrastructure should be investigated. A dynamic inductive or contact-based energy transfer system seems to be useful for the continuous transfer of energy to the vehicles while driving. Given the many possibilities to  functionalize the road traffic infrastructure, a key challenge is to provide the necessary data. To this end, an innovative approach is provided. All data and characteristics of the road section, road traffic and the surrounding area should be retrievable in a so-called "digital twin". The road infrastructure of the future will thus have to fulfil many new tasks to ensure a further reduction in the risks posed by road freight and passenger traffic. In research and development, numerous approaches are being developed for this purpose in the areas of traffic data generation, individual traffic control and energy generation and transmission.