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Detailergebnis zu DOK-Nr. 63845

Zwangsspannungen und Eigenspannungen in Betonfahrbahndecken im Verlauf der Erhärtung

Autoren	R. Guericke
Sachgebiete	11.3 Betonstraßen

Straße und Autobahn 62 (2011) Nr. 6, S. 377-388, 13 B, 20 Q

Auf Basis des Vergleichs vorhandener Dehnungen zur Bruchdehnung wird der Mechanismus der Entstehung von Mikrorissen in Betonfahrbahndecken beschrieben. Zu vermuten ist ein erhöhtes Risiko der Entstehung von Mikrorissen entlang der Kanten der Stahldübelpakete im Frühstadium der Erhärtung des Betons in der Zeit vor dem Durchreißen der Querfugen. Die frühe Dehnungsbeanspruchung der Betondecke ist außerdem umso höher, je weniger tief die Fugenkerbung ist. Bei üblicher Kerbentiefe von 25 bis 30 % der Querschnittshöhe ist eine Zugdehnung des Betons von ca. 0,06 mm/m und darüber zu erwarten, im ungünstigen Fall bis an die Bruchdehnung des Betons von 0,1 bis 0,15 mm/m heranreichend. Des Weiteren entstehen Spannungen infolge behinderter Formänderung und damit von Zwang: Die Aufschüsselung der Betonplatten wird im Bereich der Querfugen durch die Biegesteifigkeit der Stahldübel behindert, wodurch eine "Rückbiegung" der Plattenenden erzwungen wird. An der Oberseite der Betondecke entsteht ein zusätzlicher Dehnungsbeitrag, der das Wachsen von Mikrorissen fördert. Schließlich erzeugt der Verkehr beim Überrollen der Aufschüsselungen eine pulsierende Vergrößerung und Verkleinerung der Rissöffnung. Dadurch entsteht eine Pumpwirkung, die das Eindringen von Luft, Wasser und Taumittellösungen in die Tiefe der Betonstruktur fördert. Wenn Querfugen mit Stahldübeln und eingeschnittener Fugenkerbe bezüglich Mikrorissbildung und Dauerhaftigkeit der Betondecke ein Risiko darstellen, dann folgt daraus, nach alternativen Lösungen zu suchen. Im Brückenbau und auch im Betonstraßenbau liegen Erfahrungen mit in den Beton eingeformter, Querkraft übertragender Verzahnung vor, im Betonstraßenbau im Vergleich zur eingeschnittenen Fuge mit weit größeren Kerbtiefen von 75 bis 80 % der Querschnittshöhe, wodurch das Risiko der frühen Mikrorissbildung deutlich verringert wird.