Fugenlose Betonfahrbahndecken mit Carbonbeton

Große Betonflächen in Industriegebieten, auf Parkplätzen, Straßen oder Autobahnen sind i. d. R. mit Fugen versehen, um unkontrollierte Rissbildung aufgrund von Zwangsspannungen zu vermeiden. Thermische oder hygrische Betonverformungen konzentrieren sich an diesen Fugen. Um das Eindringen von Schadstoffen in den Beton und seinen Untergrund zu verhindern, werden die Fugen i. d. R. mit flexiblen Polymerdichtstoffen abgedichtet. Die Dauerhaftigkeit dieser Abdichtungssysteme ist jedoch trotz regelmäßiger Wartung begrenzt. Darüber hinaus weist der Beton in den Fugenbereichen bei kombinierten mechanischen Belastungen und Umwelteinflüssen häufig vorzeitige Schäden auf. In diesem Beitrag wird ein Instandsetzungskonzept vorgestellt, bei dem bestehende Fugen mit einer dünnen Schicht aus Carbonbeton (Engl.: Carbon Reinforced Concrete – CRC) überbaut werden. Diese CRC‐Deckschichten ermöglichen es, Fugenverformungen durch die Ausbildung mehrerer feiner Risse innerhalb eines vordefinierten Bereichs aufzunehmen und so die Lebensdauer der Fahrbahn zu verlängern. Die Arbeit behandelt einerseits das Trag‐ und Verformungsverhalten der CRC‐Deckschicht unter ein‐ und zweiaxialer Zugbeanspruchung bei unterschiedlichen Lastverhältnissen. Andererseits werden an großmaßstäblichen Probekörpern die Fugenöffnungen simuliert, das Verbundverhalten zwischen CRC‐Schicht und Unterbeton sowie das Verformungsverhalten und die Rissbildung der CRC‐Deckschicht unter quasistatischer, einaxialer Zugbelastung untersucht.

Concrete surfaces in industrial areas, parking lots, roads, and motorways are typically provided with joints to prevent uncontrolled cracking due to stress gradients and restrained deformations. Thermal or hygric deformations are concentrated at these joints. To prevent the ingress of harmful substances into the concrete and its substrate, the joints are usually sealed with flexible polymer sealants. However, the durability of these sealing systems is limited despite regular maintenance. Moreover, the concrete in joint areas often exhibits premature damage caused by the combined effects of mechanical loading and environmental exposure. This article presents an alternative concept in which existing joints are covered with thin overlays made of carbon‐reinforced concrete (CRC). These CRC layers enable the transformation of local joint openings into quasi‐ductile deformations by multiple fine cracks within a predefined area, thereby extending the service life of the concrete pavement. Firstly, the study investigates the load‐bearing and deformation behavior of the CRC overlays under biaxial tensile loading at various load ratios. Secondly, the bond properties between the CRC layer and the underlying concrete, as well as the ductility and cracking behavior under quasi‐static uniaxial tensile loading are examined using large‐scale specimens.