Herausforderungen einer gleichförmigen Herstellung von Fahrbahnbetonen und Möglichkeiten einer rheologiegestützten Mischprozessführung

Herrn Professor Dr.-Ing. Prof. h.c. Dr.-Ing. E.h. Hans-Wolf Reinhardt zu seinem 80. Geburtstag gewidmet
Die deutsche Bundesfernstraßeninfrastruktur umfasst rund 13 000 km Bundesautobahnen und 39 000 km Bundesstraßen. Große Teile des Straßenbestands erfordern die gänzliche Erneuerung. Bei Bundesautobahnen kommt zunehmend die Betonbauweise zum Einsatz. Entsprechend widmet sich der Beitrag einem Teilaspekt des vom Ministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur geförderten Verbundforschungsvorhabens “Betonfahrbahn 4.0” [1], der prozesssicheren Herstellung von Fahrbahnbetonen. Hierin haben Verbundpartner aus der Bau- und Baustoffmaschinen herstellenden Industrie, der Bauwirtschaft sowie zweier universitärer Forschungsinstitute das gemeinsame Ziel, innovative Maßnahmen und Komponenten, die zur Verbesserung von Teilprozessen der Betonfahrbahnherstellung dienen, zu entwickeln und zu implementieren, um die Bündelung aller Verbesserungsmaßnahmen in der praktischen Umsetzung zu erproben. Das Vorhaben wird fachlich von der Bundesanstalt für Straßenwesen und verwaltungstechnisch vom TÜV Rheinland begleitet.
Der vorliegende Beitrag konzentriert sich auf die zielsichere Herstellung von Fahrbahnbetonen. Es wird ein neuartiger Ansatz vorgestellt, mit dem sich die hohen Konsistenzvorgaben für den Einbau des Frischbetons mit dem Gleitschalungsfertiger einhalten lassen. Das Verbundforschungsvorhaben bietet dem IWB, dem Otto-Graf-Institut und damit der MPA Universität Stuttgart Anknüpfungen an die Forschungsaktivitäten von Prof. Dr.-Ing. E.h. mult. OTTO MAXIMILIAN GRAF zum Betonstraßenbau, der bereits in den 1920er-Jahren zu den Fragen der Verwendung von Beton- und Eisenbeton im Straßenbau geforscht hat [2]. Auch Prof. Dr.-Ing. Prof. h.c. Dr.-Ing. E.h. HANS-WOLF REINHARDT, der das IWB und das Otto-Graf-Institut von 1990 bis 2006 leitete, widmet sich in seinen Forschungen diversen Problemstellungen der Betonbauweise im Fahrbahnbau [3]. Ihm zu Ehren sollen im Folgenden die Potenziale eines an die Rohstoffsituation angepassten “Mix-Designs” und einer darauf abgestimmten rheologiegestützten Mischprozessführung aufgezeigt werden.

Challenges of uniform production of road concretes and possibilities of rheology-based mixing process control
The German road infrastructure comprises around 13 000 km of federal motorways and 39 000 km of federal highways. Large parts of the existing road network require rehabilitation and reconstruction. Then concrete pavement is increasingly being used for federal motorways. Accordingly, this article is dedicated to one aspect of the joint research project “Betonfahrbahn 4.0” [1], funded by the Federal Ministry of Transport and Digital Infrastructure, which focuses on the process-reliable production of concrete roadways. In this project, partners from the construction machinery manufacturing industry, the construction industry and two university research institutes have the common goal of developing and implementing targeted improvement and innovative measures and components for the construction of concrete pavement. Finally all targeted improvement measures will be applied and tested under real conditions of the construction site. The project receives expert advice by the Federal Highway Research Institute and administrative advice by TÜV Rheinland.
The present article concentrates on the unerring construcion of roadway concretes. A new approach of mixing process is presented which enables the slipform paver to meet the high consistency requirements for paving fresh concrete. The joint research project offers the IWB, the Otto-Graf-Institut and thus the MPA University of Stuttgart links to the research activities of Prof. Dr.-Ing. E. h. mult. OTTO MAXIMILIAN GRAF on concrete road construction, who researched the use of concrete and reinforced concrete in road pavement back in the 1920s [2]. Also Prof. Dr.-Ing. Prof. h.c. Dr.-Ing. E.h. HANS-WOLF REINHARDT, who headed the IWB and the Otto-Graf-Institut from 1990 to 2006, dedicates his research to various problems of concrete pavement in road construction [3]. In his honour, the potentials of a “mix design” adapted to the raw material situation and a rheology-based mixing process management adapted to the composition of the concrete mixture will be shown in the following.