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Datenerfassung an Betondecken zur Beurteilung der Fahrbahnsubstanz

Data entry on concrete pavements for the evaluation of pavement substance

Univ.-Prof. Dr.-Ing. S. Freudenstein, M. Eger, M. Eng., München

Zur Erfassung relevanter Klima- und Fahrbahnparameter wurden über das gesamte Bundesgebiet verteilt an repräsentativen Standorten im Rahmen von Forschungsvorhaben Messstationen errichtet. Diese Messstellen sollen als Ergänzung zu vorhandenen DWD-Stationen das Mikroklima direkt an einer Fahrbahn erfassen sowie, mittels an und in der Fahrbahn verbauter Sensorik, Daten über den Temperaturgradienten in der Fahrbahn, die Fugenbewegungen und das Verformungsverhalten kontinuierlich aufzeichnen. An der BAB A 92 wurde für eine dreimonatige Erprobungsphase zusätzlich eine Multistation (Leica Nova MS60) unterhalb eines Überführungsbauwerkes an der Brückenwiderlagerwand montiert, um mit einer automatischen Deformationsanalyse die Oberfläche der Betonfahrbahn zu erfassen und die Verformungen des Deckensystems ermitteln zu können. Die Messdaten sind über ein Web-Portal in Echtzeit einsehbar. In einem weiteren Forschungsvorhaben wurde ein erster Prototyp für ein fahrbares System entwickelt, welches zerstörungsfrei mittels Impakt-Echo-Verfahren die Fahrbahnstruktur auf Gefügeschäden, wie z. B. horizontale Risse, durchleuchten kann. Die Ergebnisse der oben genannten Untersuchungen fließen in eine Simulation auf Basis der Methode der Finiten Elemente (FEM) ein. Somit kann die Substanz der Fahrbahn zielgerichtet qualifiziert und beurteilt werden.

In order to capture relevant climate and pavement parameters, measuring stations were installed all over Germany, at representative locations, as part of research projects. In addition to existing DWD-stations, these measuring stations are to be used to measure the microclima directly on a pavement, as well as to record data continuously on the temperature gradient in the roadway, the joint movements and the deformation behaviour by means of sensors installed on and in the pavement. A multistation (Leica Nova MS60) was installed at the highway A 92 underneath an overpass on the counter bearing wall in order to be able to detect the surface of the concrete slabs with an automatic deformation analysis and to determine the deformations of the slabs. The measurement data can be viewed via web portal in real time. In a further research project, the first prototype for a mobile system was developed, which works nondestructive and screens the pavement structure by an impact-echo process on damages like horizontal cracks. The results of these studies run into a simulation based on the Finite Element Method (FEM). Therefore, the substance of the roadway can be qualified and assessed.

Industrielle Nebenprodukte und Recycling- Baustoffe – Chancen und Grenzen für einen bewussten Baustoffeinsatz

Industrial by-products and recycled aggregates – chances and limitations for an intentional use of construction materials

Dr.-Ing. T. Merkel, 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 jährlich rund 250 Mio. t industrielle Nebenprodukte und mineralische Bauabfälle. Neben der Verfüllung von Abgrabungen ist der wichtigste Markt für diese Materialien der Straßen-, Wege- und Erdbau, wo etwa 65 Mio. t jährlich verwendet werden. Diese Baustoffe tragen maßgeblich zur Schonung natürlicher Gesteinsrohstoffe bei und reizen die ohnehin schon begrenzten Deponiekapazitäten nicht weiter aus. Unerlässlich ist hierbei die Berücksichtigung sämtlicher Anforderungen, die sich aus bautechnischer Sicht und aus umwelttechnischen Fragen ergeben, zumal der Schutz von Boden und Grundwasser zweifellos ein wichtiges Ziel der deutschen und europäischen Umweltpolitik ist. Allerdings erfordert die Beantwortung der drängenden Fragen im Themenkomplex von Umweltschutz und Nachhaltigkeit einen integrierten Ansatz, welcher die Überbetonung einzelner Aspekte ausschließen muss. Durch überzogene Anforderungen im Boden- und Gewässerschutz ohne eine ganzheitliche Bilanzierung der Auswirkungen auf alle Ressourcen dagegen würde die Kreislaufwirtschaft massiv beeinträchtigt. Bedingt durch gesetzliche Randbedingungen und Anforderungen des allgemeinen Umweltschutzes ist es vielmehr notwendig, die verfügbaren industriellen Nebenprodukte und RC-Baustoffe möglichst vollständig und dabei so hochwertig wie möglich zu verwenden.

During production and processing of metals or energy, from other industrial processes as well as from construction sites, 250 million tons of industrial by-products and mineral waste are recovered in Germany every year. Beside backfilling of excavations the use for construction of traffic infrastructure and earth works is the most important market for those materials. About 65 million tons are used in these segments every year. These construction materials contribute significantly to protection of natural raw materials and do not exhaust the restricted landfill capacities. Essential for their use is to meet all the requirements concerning technical as well as environmental needs as the protection of soil and groundwater is definitely an important aim of the national and international environmental policy. However, the response to the urgent questions concerning environmental protection and  sustainability requires an integrated approach. The overemphasizing of single aspects has to be avoided. Excessive requirements concerning protection of soil and groundwater, without an integrated balancing of impacts on all resources, would lead to adverse effects regarding circular economy. Because of legal conditions and general requirements of environmental protection, it is necessary to use industrial by-products both as complete as possible and as high-graded as possible.

Verfügbarkeit natürlicher Gesteinskörnungen für die Bauindustrie in Deutschland

Availability of natural aggregates for the German construction industry

Dr.-Ing. O. Enger, Köln

Gesteinskörnungen stellen die Basis moderner Verkehrsinfrastruktur dar. Kein Verkehrssystem und keine der derzeit praktizierten Bauweisen im Straßenbau kommt ohne erhebliche Mengen an Gesteinskörnungen aus. Angesichts der angekündigten Steigerung der Investitionen in Verkehrswege, aber auch des politisch gewollten Anstiegs des Wohnungsbaus soll die zukünftige Verfügbarkeit von Gesteinsprodukten hier hinterfragt werden. Da die Ansprüche an die Haltbarkeit und Qualität insbesondere der Straßen steigen und damit tendenziell auch ein steigender Anspruch an die Leistung der Gesteinskörnungen gestellt wird, ist – bei gegebenen und unveränderbaren Lagerstätten – die Frage zu diskutieren, ob und wie sich dies auf die Nutzungsdauern dieser Lagerstätten auswirken kann.

Aggregates represent the largest share of the demand for raw materials. This statement is true not only for Germany, but at least for most of the developed countries of the world. They represent the basis of modern transport infrastructure. Every transport system requires significant amounts of aggregates. Nearly all the buildings, as well as a huge variety of products that are normally not associated with them, are based on or are largely composed of products of the rock industry. Although modern life is unthinkable without these products, their availability is – at least in Germany, but also in some neighbouring countries – increasingly affected by different sides. The following developments – to name a few – are essentially: 1. The producers of aggregates experience a strong rejection of their activities from the public and from this as a result also of the policy and public administration. In many areas of Germany, this leads to a very restrictive approval practice with regard to new businesses as well as expansion projects. Rising land costs and a declining willingness for sale of land also complicate the possibilities for obtaining permits. 2. Demands on the performances of aggregates are increasing. On the one hand by increasing demands on the durability and performance of the components and structures. On the other hand the legal requirements with respect to their environmental characteristics increase. This concerns primary as well as secondary – so recycled – materials. 3. The announced and in between begun significant increase of investments in transport infrastructure, but also the politically wanted increase of residential construction in Germany increases the demand for raw materials – which can be seen positive for the industry – but on the other hand it increases the speed with which the respective end of the deposits is reached. By these developments in the future there tend to be less suitable building materials available. Looking on the given and unchangeable deposits the question has to be discussed, whether and how these different factors can affect the future availability of aggregates on the market. In view of the extremely long approval processes in Germany, which not rarely take a decade to complete, it is anyway time for the change of the policy framework for the German rock industry.

Qualitätssicherung von FWD-Tragfähigkeitsmessungen

QA of FWD bearing capacity measurements with the FWD

Dr.-Ing. D. Jansen, Bergisch Gladbach
M.Sc. M. Čičković, Darmstadt

Tragfähigkeitsmessungen gewinnen zunehmend an Bedeutung, womit, wie bei jedem anderen etablierten Messsystem auch, der Bedarf an qualitätssichernden Maßnahmen wächst. In diesem Bewusstsein wurde in dem FGSV-Arbeitspapier für Tragfähigkeitsmessungen mit dem Falling Weight Deflectometer die Etablierung von Vergleichsmessungen empfohlen. Seit 2015 fanden hierzu zwei Pilotveranstaltungen auf dem Gelände der Bundesanstalt für Straßenwesen statt, mit dem Ziel, die Voraussetzungen für die wiederholende Durchführung von Vergleichsmessungen zu schaffen. Die Ergebnisse dieser beiden Pilotveranstaltungen zeigten, dass die im europäischen Konsens und in den Niederlanden praktizierten Grundlagen hierfür geeignet sind, jedoch auch weitere Detailbetrachtungen notwendig sind. Diese Detailbetrachtungen beziehen sich auf die Untersuchung des Lasteintrages und der im Zuge von FWD-Messungen durchzuführenden Temperaturmessungen. Insgesamt konnte bei den in den Jahren 2015 und 2016 durchgeführten Vergleichsmessungen festgestellt werden, dass die Vergleichbarkeit der verschiedenen FWD-Messgeräte zufriedenstellend ist.

As bearing capacity measurements become more and more important, the necessity of assuring quality by establishing a QA system becomes more relevant. Within this context, the FGSV recommends the introduction of comparative measurements. Since 2015, two pilot events took place, with the main aim of introducing repetitive comparative measurements, in which all FWD operators shall participate. The results of the comparative measurements show that the basic principles behind comparative measurements (of the FWD), elaborated as a Europe-wide consensus and put into practice in the Netherlands and the United Kingdom, are valid, but still there is a variety of questions to be answered concerning certain details of the measuring system itself, e. g. measurement of the temperatures (air, pavement) and the impact of load introduction. All in all, the two pilot events in 2015 and 2016 proved that the comparability of the different FWD measuring devices is satisfactory.

Prüfung und Betrieb von Streumaschinen – Praktische Erfahrungen und Empfehlungen

Testing and operating spreaders: practical experience and recommendations

Dipl. Ing. (FH) D. Bunoza, Mendig

Winterdienstmaschinen unterliegen einem sehr hohen Verschleiß und sind extremen Bedingungen ausgesetzt. Vor dem Hintergrund der Wahrung der Verkehrssicherungspflicht, der Wirtschaftlichkeit in der Planung und Durchführung des Winterdienstes wie auch im Umgang mit den Salzressourcen muss die eingesetzte Winterdienstausrüstung fehlerfrei funktionieren. Insbesondere bei geringen Streudichten ist Vorsicht geboten, da der tauwirksame Salzanteil durch falsche Ausbringung, fehlerhaft eingestellte Streuteller, Solepumpen- und Sprühdüsen nicht in der eingestellten Menge ausgebracht wird. Daher sind die Winterdienstmaschinen zu Beginn eines jeden Winters gewissen Prüfungen zu unterziehen, welche die Funktionalität belegen. Hierbei sind die Anforderung der DIN EN 15597 – Teil 1 und der DIN CEN/TS 15597 – Teil 2 sowie die Hinweise für Beschaffung und Einsatz von Streumaschinen (HStreuM) als Grundlage heranzuziehen und zusammen mit geeigneten praktischen Methoden so zu ergänzen, dass für den Praktiker ein  Leitfaden erstellt wird, der eine zuverlässige Prüfung in angemessener Zeit und innerhalb eines vertretbaren Rahmens ermöglicht. Nur durch eine systematische Überwachung und Prüfung der Streumaschinen ist ein qualitativ hochwertiger und wirtschaftlicher Winterdienst möglich.

Winter maintenance equipment is subject to very high levels of wear and tear and is exposed to extreme conditions. In order to ensure the safety of road users and the efficiency of winter maintenance planning and implementation and the use of salt resources, it is absolutely essential that the technology and winter maintenance equipment being used functions flawlessly. In particular in those cases where spreading density is low, care must be taken because incorrect dispersal and poorly set spreading equipment, brine pumps, and spray nozzles can mean that the intended amount of the salt, which is responsible for de-icing, is not spread. For this reason, winter maintenance equipment must be subjected to a number of tests at the start of every winter season. The aim of these tests is to ensure that the equipment functions as it should. In this context, the requirements outlined in DIN EN 15597 - Part 1 and DIN CEN / TS 15597 - Part 2 and the Notes on the procurement and use of spreading machines (HStreuM) should be used as a basic reference. These should be supplemented with suitable practical methods in such a way that guidelines are produced for operators, who can then conduct reliable checks within an appropriate timeframe and within a justifiable framework. It is only by systematically monitoring and testing winter maintenance equipment that high-quality, economical winter maintenance can be ensured.

 

 

 

Die neue Bundesautobahnverwaltung: Strukturen – Aufgaben – Finanzierung – Umsetzung

The new federal administration of the motorways: structures – tasks – financing – implementation

Dr. R. Wulfhorst, Schwerin

Spätestens am 1. Januar 2021 wird die bisherige Verwaltung der Bundesautobahnen durch die Länder auf den Bund übergehen. Dazu werden eine Bundesautobahngesellschaft als GmbH und ein Fernstraßen-Bundesamt gegründet. Dieser Beitrag resümiert das Gesetzgebungsverfahren, das unter unklaren Zielen, einer fehlenden Defizitanalyse und erheblichem Zeitdruck gelitten hat. Das Ergebnis sind Änderungen des Grundgesetzes, die für die Autobahnen und die Bundesautobahngesellschaft eine dreifache Privatisierungsbremse (unveräußerliches Bundeseigentum, keine Beteiligung Dritter, Grenzen für ÖPP) vorsehen. Das umfangreiche Begleitgesetz weist der Bundesautobahngesellschaft eine zentrale Rolle zu. Die Finanzierung der GmbH ist staatsnah ausgestaltet. Zusätzlich hat sich der Bundestag starke Einflussmöglichkeiten gesichert. Das Fernstraßen-Bundesamt ist vor allem für hoheitliche Einzelfallentscheidungen, insbesondere die Planfeststellungen, zuständig. Die hoch komplexe Überleitung der Autobahnverwaltung von der Landes- auf die Bundesebene stellt der Beitrag am Beispiel des vierstufigen Personalübergangs dar. Das Begleitgesetz wirft zahlreiche Umsetzungsfragen auf. Um die Reformziele nicht zu gefährden, sollten daher Bund und Länder den Transformationsprozess fair und einvernehmlich gestalten.

The previous administration of the motorways by the German federal states will change over to the federal government by January 1, 2021 at the latest. For this purpose a federal motorway company as a private limited company and a federal office for highways will be founded. This article summarizes the legislative procedure, which was afflicted with unclear targets, a lack of deficit analysis and considerable time pressure. As a result, the German constitution was changed, providing for the motorways and for the federal motorway company yet-to-be-founded a triple barrier against privatization (no allowance for selling the company, for accepting third-party-participation and for engaging in PPP). The voluminous accompanying statute entrusts a key role to the federal motorway company. Its financing is strictly state-related. Furthermore, the German parliament keeps strong possibilities of influence. The federal office for highways will be responsible for sovereign individual decisions, especially the planning permissions. The article outlines the highly complex transition of the motorway administration from the level of federal states to the national level by example of the fourstaged personnel transfer. The accompanying statute raises numerous implementation issues. In order not to endanger the objectives of the reform, the national government and the federal states should arrange a consensual and fair transformation process.