A12 Zirl-Pettnau – Erfahrungsbericht Sprühfertiger

Im nachstehenden Bericht werden die gewonnenen aktuellen Erfahrungswerte bei einem abgeschlossenen Bauvorhaben unter dem Gesichtspunkt der Verwendung von Sprühfertigern und entsprechenden Verdichtungsgeräten erläutert. Diese Methode ist erstmalig auf dem hochrangigen österreichischen Straßennetz zur Anwendung gekommen.

Kurze Beschreibung  des Gesamtbauloses - Qualitätskriterien

Die Firma PORR Bau GmbH NL Tirol-Tiefbau wurde Anfang  2017 mit den Bauarbeiten für das Bauvorhaben „A12 Inntalautobahn INSB + WRS, Zirl-West – Pettnau km 91,70 bis km 95,10“ beauftragt. Die Arbeiten wurden von April 2017 bis Oktober 2017 in 4 Bauphasen abgewickelt bzw. umgesetzt.

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Die Arbeiten beinhalten im Wesentlichen folgende Bereiche:

  • Belagsinstandsetzung beider RFB
  • Brückensanierung bzw. Brückeninstandsetzung B13
  • Straßenbauarbeiten


Bild 3Für den Belagseinbau waren von den 4 Bauphasen 3 relevant (siehe Skizze). In diesem Zeitraum wurden ca. 20.000 to Asphaltmischgut eingebaut.

Nachstehende Qualitätskriterien wurden durch Zustimmung der PORR Bau GmbH zum Bestandteil des Auftrages.

 

Regelfall -  Aufbringung einer Emulsion

Bild 4Der nachstehende Auszug aus dem GESTRATA- Handbuch zeigt die wesentlichen Vorgänge vom Aufbringen bis hin zum Abbinden der  aufgesprühten Bitumenemulsion.

Verwendete Geräte für den Asphalteinbau

Fertiger:

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Historie:

Diese Methode kommt häufiger im süddeutschen Raum zu Anwendung. Dort werden diese Gerätschaften vorwiegend für den Einbau von dünnschichtigen Verschleißschichten und für Versiegelungen verwendet.

Bei diesem Baulos kamen entsprechend den Bauphasen zwei Sprühfertiger (Kettenfertiger), um den nahtlosen Einbau bei einer Einbaubreite >7m zu garantieren, zum Einsatz.

Bild 6Diese Einbaugeräte unterscheiden sich von den Standardtypen im Wesentlichen nur durch den aufgesetzten Tank für die Bitumenemulsion und den 24 Vorpritzdüsen.

Der aufgesetzte Tank für die Bitumenemulsion hat ein Fassungsvermögen von ca. 2100 kg und ist beheizbar.

Die Anordnung der Düsen ist in Fahrtrichtung symmetrisch aufgeteilt und hat auf dem schwenkbaren Armen je 7 Düsen, hinter jeder Raupe 2 Düsen und zwischen den zwei Raupen 6 Düsen (7+2+6+2+7=24).Diese Vorspritzdüsen können in Abhängigkeit der aufzubringenden Emulsionsmenge angepasst werden.

Als Bitumenemulsion wurde  eine herkömmliche  C 60 BP 3 – HB verwendet.

Walzen:

Die Verdichtung der Asphaltschichten erfolgte entsprechend den  Bauphasen mit 2-4 oszillierenden Walzen.

Zusätzliche Gerätschaften:

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Beheizbarer Servicetank                                Pufferbehälter

Um die Voraussetzungen für den Einbau der Asphaltschichten zu optimieren, bzw. möglichen Leistungsminderungen entgegen wirken zu können, wurde ein beheizbarer Servicetank mit einem Fassungsvermögen von ca. 4.500 kg und ein zusätzlicher Befüllungsschlauch mit einer Länge von 12 m in den Arbeitsablauf und Einbauablauf intergiert.

Bild 8Diese Notwendigkeit ergab sich, da die Heizphase der Emulsion im Tank zu viel Zeit in Anspruch genommen hätte (ca. 10°pro Stunde) bzw. die Länge des vorhandenen Schlauches für die Befüllung nicht ausreichend war.

Ebenfalls wurde ein Pufferbehälter mit einem Fassungsvermögen von ca. 19 Tonnen Emulsion auf der der Baustelle vorgehalten bzw. entsprechend dem Bauablauf wieder befüllt.

Bestandsstrecke für die Asphaltierungsarbeiten

Bestand Freiland  - Aufbau neu Freiland

Im Freiland wurden 7 cm Asphalt abgefräst und durch eine 4 cm dicke Binderschicht bzw. eine 3 cm dicke Deckschicht wieder aufgebaut.

Bestand Brücke B13 Innbrücke Eigenhofen – Aufbau neu

Bild 10Dieses Brückentragwerk befindet sich ca. in der Mitte des Bauloses. Es wurden 14-18 cm Bestandsasphalt sowie die Abdichtung abgetragen und erneuert.

 

Vertragsrelevante Regelwerke betreffend Asphalt-und Asphalteinbau

Nachstehend ein Auszug der relevanten Regelwerke bzw. Vorschriften betreffend Asphalt und Emulsion:

  • RVS  08.16.01 Anforderungen an Asphaltschichten
  • RVS  11.06.58 Bitumenemulsion
  • Anforderungen an den Schichtverbund in Abhängigkeit von der eingesetzten Bitumenemulsion    
  • ÖNorm B3639 – 1 Schichtverbund

 

Relevanten Abläufe vor den Asphaltierungsarbeiten

Bild 10-1Um einen optimalen Einbauablauf zu erreichen, ist das Vorhalten der notwendigen Bitumen-emulsionsmenge in einem zusätzlichen Pufferbehälter notwendig. Aus diesem Pufferbehälter wird die Emulsion in den beheizbaren Servicetank gepumpt. Dort wird die Emulsion auf eine Temperatur von ca. 70-75°aufgeheizt und dann in den jeweiligen Fertiger (Emulsionstank) umgepumpt.

Ebenfalls sind die erforderlichen Zusatzgerätschaften (Servicetank, Schlauch, Pumpen) zeitgerecht vorzuhalten.
Die eingesetzten Gerätschaften sind täglich auf ihre Gebrauchsfähigkeit zu prüfen (Servicetank, Lagertank, Pumpen) um optimale Einbauleistungen erreichen zu können.

Die Dosierung der Emulsion für die Vorspritzdüsen ist entsprechend der vorhandenen Oberfläche (Fräsfläche oder Binderschicht) mit einer ausreichend genauen Waage zu kalibrieren. Die Fräsflächen wurden bei dieser Maßnahme mit 0,50 kg/m² und die asphaltierte Binderschicht mit 0,30 kg/m² Emulsion vorgespritzt.

Bild 11Relevante Abläufe während der Asphaltierungsarbeiten

Um mögliche Einbaufehler ausschließen zu können wurden sämtliche Einbauvorgänge mit unserer Prüfstelle vor Arbeitsbeginn abgestimmt und umgesetzt. Weiterhin wurden unmittelbar nach dem Einbau der Binderschicht im Zuge der Eigenüberwachung Bohrkerne entnommen.

Im nachstehenden Foto sind die erreichten Schubfestigkeitswerte beim Einbau der Asphaltbinderschicht in der Bauphase I (Schubfestigkeitswerte Fräsfläche – Binderschicht) dargestellt.

Um einen kontinuierlichen Bauablauf der Einbauleistung zu gewährleisten, ist ein zeit-gerechtes Umfüllen bzw. Befüllen des beheizbaren Servicetanks zu gewährleisten. Das Umfüllen der Bitumenemulsion vom Pufferbehälter in den Servicetank und weiter in den Emulsionstank des Fertigers wurde entsprechend der Einbauleistung 2- bis 3-mal täglich durchgeführt. Der zusätzliche Zeitaufwand für dieses Befüllen betrug ca. 30 – 40 Minuten je Befüllung.

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Bild 13Nach Beendigung jeden Einbautages muss die sogenannte „Restemulsion“ abgepumpt werden. Anschließend ist die im System des Einbaugerätes enthaltene Reinigungstaste zu betätigen. Damit werden die Leitungen vom Tank bis zu den Vorspritzdüsen emulsionsfrei gehalten und Verklebungen ausgeschlossen.

Zusätzlich wurde das Qualtitätskriterium „Temperaturmessung auf den Walzen“  fotodokumentarisch festgehalten und entsprechend den Bauphasen beschriftet bzw. den Unterlagen beigelegt. Für eine Verbesserung der Protokollierung der Asphaltoberflächentemperatur wurde in einem  der Verdichtungsgeräte in Abstimmung mit dem Hersteller ein Drucker eingebaut, welcher diese geforderten Dokumentationen auf „Knopfdruck“ erreicht.

Bild 14Die wesentlichen Daten müssen ebenfalls vom Einbaupolier festgehalten werden.

Versuchsstrecke zur Gewinnung neuer Erkenntnisse bei stärkeren Asphaltschichten

Versuchsstrecke – Art und Ziel

Art der Versuchsstrecke:

Da im gegenständlichen Bauvorhaben  Asphaltschichten mit einer Dicke von 3 – 4 cm eingebaut worden sind, wurde dem Auftraggeber eine Versuchstrecke mit einer Asphaltdicke von 8 cm vorgeschlagen.

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Dieser wurde unter Berücksichtigung diverser Gesichtspunkte mit dem Auftraggeber, der örtlichen Bauaufsicht und dem Auftragnehmer zugestimmt und in der Bauphase III RFB Innsbruck umgesetzt. Die Versuchsstrecke liegt in einer Geraden und ist ca. 300 m lang und ca. 7,5 m breit. Dieser Bereich wurde mit einem AC22 binder pmB 45/80-65 H1, G4 eingebaut.

Ziel der Versuchsstrecke:

Erkenntnis zu gewinnen inwieweit das Verhalten der Schubfestigkeit zwischen der gereinigten Fräsfläche und der darüber liegenden, dickeren  Binderschicht durch das am Fertiger montierte Vorspritzsystem beeinflusst wird. Erfahrungen bzw. die vorliegenden Fachkenntnisse aus dem deutsch-sprachigen Raum stellen in Frage, ob dieses Verfahren beim Einbau von  dickeren Asphaltschichten eine sinnvolle Art der Ausführung darstellt.

Eine mögliche Problematik bzw. das nicht Vorliegen von Erfahrungswerten liegt im Verhalten des „Emulsionswassers“ und dessen Diffundierung durch die dickere Binderschicht.

Es wird auf einen Beitrag aus der GESTRATA Zeitschrift  07/2010 Folge 129  „Bericht von AOUniv. Prof. Dipl.-chem Dr. Hinrich Grothe / Univ. Prof. Dipl.- Ing. Dr. Michael Wistruba mit dem Titel „Affinität Bitumen / Gestein – eine dauerhafte Verbindung“ verwiesen, wo inhaltlich dargestellt wird, dass das Haftverhalten durch Anwesenheit von Wasser die Adhäsionskräfte maßgeblich verändert bzw. mangelhaft lassen werden kann.

Bild 16Durch diese Reaktion resultiert ein Adhäsionsversagen, welches eine voranschreitende Schwächung des Gefüges bedeuten kann.
Ob nun im „Restwasser“ der Bitumenemulsion gelöste Salze und Gase sich befinden sollte vertieft  untersucht bzw. beobachtet  werden, um Versagenstheorien (z.B.: Verdrängungs-methode-> allmählicher Ersatz von Bitumen durch Wasser oder Unterwanderungsmethode-> Unterwanderung des kornumhüllten Bitumenfilms durch Wassermoleküle) entgegen wirken zu können.
Anhand der der nachstehenden Prüfergebnisse ist ersichtlich, dass dieses Vorspritzsystem bei dickeren Asphaltschichtenkeine keine negativen Auswirkungen auf den Schichtverbund, in Bezug auf die Sollvorgaben der RVS hatte. Die Gültigkeit dieser Aussage betrifft gegenständliches Bauvorhaben.

Zusammenfassung

Allgemeines:

Grundsätzlich kann aufgrund der gewonnenen Erfahrungen davon ausgegangen werden, dass dieses System/Methode für Baulose, wo nur wenige bzw. keine Brücken enthalten sind, seine Berechtigung hat.
Es sollten aber für zukünftige Baulose folgende Aspekte hinsichtlich der Entscheidung Sprühfertiger ja/nein in Betracht gezogen werden:

Positive Aspekte :

  • saubere Baustelle
  • Vorteile in der Disposition bezüglich der Vorspritzarbeiten
  • keine Wartezeiten beim „Brechen“ der Emulsion
  • Kein Austragen von Emulsion bzw. kein Eintragen von Schmutz

 

Negative Aspekte:

  • Höhere Kosten für die Vorhaltung der Geräte
  • Mehraufwand aufgrund der Gerätelogistik
  • Erhöhter Zeitaufwand beim Nachfüllen der aufgesetzten Emulsionstanks.

 

Ausblick:

Bild 17Dieses System wird meiner Meinung nach immer wichtiger da  die Anwendbarkeit dieser Methode bei

  • Baustellen mit beengten Platzverhältnisse
  • Nachtbaustellen mit entsprechender Platzlogistik

zweckmäßig ist.

Erwähnenswert ist noch, dass in diesem Zeitraum von April 2017 bis Oktober 2017 vier Baulose für das Baubezirksamt (vorwiegend Ortsdurchfahrten) Innsbruck zur vollsten Zufriedenheit umgesetzt werden konnten.

Es gibt einen zusammenfassenden Film auf der  GESTRATA – Homepage.

Bmst. Ing. Christian Glatzl
Leiter Asphaltbaugebiet Mitte
PORR Bau GmbH
Tiefbau . NL Tirol - Asphalt Mitte
6175 Kematen, Porrstraße 1
E-Mail: christian.glatzl@porr.at
www.porr.at