Wiederverwendung von Böden und Baustoffen bei der BAB 7

Im Rahmen eines Verfügbarkeitsmodells wurde die Bundesautobahn (BAB) A 7 zwischen der Anschlussstelle (AS) Neumünster-Nord und südlich Autobahndreieck (AD) Hamburg-Nordwest auf einer Länge von circa 65 km grundhaft erneuert und auf sechs beziehungsweise acht Fahrstreifen ausgebaut. Die wesentlichen Arbeiten an der Strecke wurden Ende 2018 im vorgesehenen Zeitplan fertiggestellt. Das Verfügbarkeitsmodell umfasst den Bau, den Betrieb und die Unterhaltung über einen relativ langfristigen Zeitraum von 30 Jahren. Ziel der dargestellten Untersuchungen war die Herstellung einer Verfestigung unter der Fahrbahn mit Wiederverwendung von Böden und Baustoffen. Die bauseitige Materialverarbeitung sollte soweit wie möglich unter Verwendung des Baumischverfahrens erfolgen. Aufgrund des geschuldeten Zwangs zur Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit der Problemlösungen mussten Ausführungskonzepte frühzeitig entworfen und Lösungsansätze so risikoarm wie möglich ausgearbeitet werden. Zunächst werden die Einflussfaktoren aufgeführt, die bei der Wiederverwendung von Böden und Baustoffen im Straßenbau im Zuge einer Optimierung der Bauleistung generell zu berücksichtigen sind: Qualität, Wirtschaftlichkeit, Bauablauf und Organisation und Umwelt- und Ressourcenschonung. Im Weiteren werden der Bauwerksbestand und die geplanten Fahrbahnaufbauten in Asphalt- und Betonbauweise als Grundlage der Überlegungen und der Konzeption für die Wiederverwendung der Böden und Baustoffe vorgestellt. Alle Faktoren bestimmen die Rahmenbedingungen für die Entwicklung einer mit gesicherter Qualität herstellbaren Verfestigung unterhalb der Fahrbahn, die sowohl für die Asphalt- als auch für die Betonbauweise anwendbar ist. Die notwendige Sicherheit für die wirtschaftliche und nachhaltige Erfüllung bei dem komplexen Zusammenspiel der Einflussparameter musste durch eine Testphase, bestehend aus Probefeldern und Erstprüfungen, gegeben werden. In den Probefeldern wurden die Materialgewinnung und -aufbereitung, mögliche Bauabläufe zur definierten Herstellung eines homogenen Baustoffgemischs und die Bindemittelzugabe sowie -einarbeitung in mehreren Variationen getestet. Das endgültige zu verfestigende Baustoffgemisch besteht aus zwei Zwischenprodukten der Materialgewinnung und -verarbeitung. In den Erstprüfungen wurden als Bindemittel vier Zementarten unterschiedlicher Druckfestigkeitsentwicklung eingesetzt. Im Ergebnis wird erkennbar, dass die verschiedenen Zementarten sehr unterschiedliche Ergebnisse hinsichtlich der Druckfestigkeit liefern. (A) ABSTRACT IN ENGLISH: The Bundesautobahn A 7 motorway has been fundamentally refurbished and expanded to 6 respectively 8 lanes between the junction Neumünster-Nord and the motorway triangle Hamburg Nordwest with a length of 65 km in a so-called availability model. Construction works have been substantially completed by the end of 2018 within the scheduled time. The availability model comprises the construction, operation and maintenance for a relatively long time period of 30 years. Executing company of the construction project and client of the activities described hereafter is the joint venture A 7 Hamburg-Bordesholm, consisting of the companies Hochtief Infrastructure, Kemna Bau und Tesch Straßenbau. The aim of the investigations presented was the production of a solidification layer under the roadway by recycling soils as well as construction materials. The on-site treatment of materials should be executed as far as possible by the mixed-in-place method. Due to economic reasons and the sustainability of problem solutions, the construction concepts had to be designed at an early stage and approaches had to be elaborated with lowest risk as far as possible. Initially, the influeneing factors to be generally considered for recycling of soils and materials when optimizing road construction activities are highlighted: quality - economics - sequence of works and organization - protection of environment and resources. Further on, the existing building structure and the planned motorway structure as asphalt or concrete construction are presented as a base for considerations and concepts regarding the recycling of soils and materials. All factors determine the frame conditions for the development of a solidification layer under the roadway with controlled quality, applicable for asphalt as well as for concrete construction. Taking into consideration the complicated interaction of influencing factors, the necessary safety for the economic and sustainable achievement must be given by a testing-phase, consisting of trial fields and preliminary laboratory tests. In the trial fields, the material extraction and on-site treatment, possible sequences of works for a defined production of homogenous material mixtures and addition as well as mixing of binder have been tested in several variations. The final material mix to be solidified consists of two intermediate products of material extraction and treatment. In laboratory tests, four cement types providing different developments regarding the compressive strength have been used as binders. The results prove different compressive strengths of the material mixes accordingly. The solidified layer under the asphalt construction must show a minimum compressive strength of 7 N/mm2 after 28 days which can be achieved by the addition of between 6 and 9 mass-percent of cement. The proportionality of binder addition to reach a compressive strength of minimum 15 N/mm2, applicable under concrete constructions, is derived from the results. In Schleswig-Holstein, according to the handbook HVA B-StB(SH)-S (2015), special minimum compressive strengths can be applied after 7 days for preliminary and fast quality statements. These regulations have proved to be helpful in practical construction activities. However, they must be evaluated considering the development of compressive strength of the individual cement type.

Language

  • German

Media Info

  • Media Type: Print
  • Features: Figures; References; Tables;
  • Pagination: pp 427-36
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  • Accession Number: 01781635
  • Record Type: Publication
  • Source Agency: Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen (FGSV)
  • Files: ITRD
  • Created Date: Sep 9 2020 9:52AM