Die seit Jahren zunehmende Anzahl der Kraftfahrzeuge, hierbei insbesondere der Schwerlastfahrzeuge unter Beachtung der zukünftig noch stärkeren Steigerung des Verkehrsaufkommens infolge der Osterweiterung der EU, führt gleichermaßen zu einer Erhöhung der Beanspruchung unseres Straßennetzes. Fahrbahnen müssen dementsprechend in kürzeren Intervallen instandgesetzt werden oder einen höheren Verformungs- und Verschleißwiderstand aufweisen als bisher.
Die aktuelle Verkehrsmenge und die Entwicklung des Wirtschaftsverkehrs führen sukzessive zu immer stärkeren Belastungen der Verkehrswege an allen Werktagen „rund um die Uhr“.
Diese Entwicklung hat zur Folge, dass es sowohl in Ballungsräumen, aber auch in ländlichen Regionen mit einem sehr weitmaschigen Netz an leistungsfähigen Fernstraßen, immer schwieriger wird, ausreichende Sperrzeiten für notwendige Instandsetzungsmaßnahmen an Straßen und Ingenieurbauwerken durchzusetzen.
Von politischer Seite ist jedes Mal ein Abwägungsprozess erforderlich, inwieweit die volkswirtschaftlichen Beeinträchtigungen durch Baumaßnahmen unter Beachtung der Gewährleistung der Verkehrssicherungspflicht zu vertreten sind. Diese Überlegungen führen oft dazu, dass zunächst kleinere Schadensstellen, besonders an Ingenieurbauwerken, nicht in der erforderlichen technischen Qualität dauerhaft instandgesetzt werden können, sondern nur eine kurzfristige provisorische Reparatur erhalten.
Diese Ausgangsituation gab in den 1990er Jahren den Ausschlag, eine Alternative zu den konventionellen Abdichtungssystemen für Brückenbeläge nach ZTV-BEL-B, Teile 1 – 3 zu entwickeln. Das Instandsetzungssystem müsste in seiner Leistungsfähigkeit den Regelbauweisen gleichwertig, jedoch in einer extrem verkürzten Bauzeit realisierbar sein. Die Herstellung einer voll funktionsfähigen und dauerhaften Dichtungsschicht sollte im Wesentlichen witterungsunabhängig erfolgen können. Als Zeitraum für die Abwicklung einer Kleinbaustelle waren 8 – 12 Stunden anzustreben.
Der Grundgedanke für diese neue Bauweise entstand aus der erfolgreichen Praxiserprobung eines Sonderbelages für Bushaltestellen auf Brücken – „Dränasphalt“, verfüllt mit Reaktionsharzbindemittel (System Statiflex). In diesem System wurde auf einer konventionellen Abdichtung nach ZTV-BEL-B, als Schutz- und Deckschicht ein offenporiger Asphalt 0/11 eingebaut, in dessen Poren ein Reaktionsharz eingeschlämmt wurde. Der Vorteil dieses Belages war eine gegenüber herkömmlichem Asphalt deutlich höhere Verformungsbeständigkeit und ein im Vergleich zu halbstarren Deckschichten günstigeres Verhalten bei Schwingungsbeanspruchung.
Unter dem Arbeitstitel „Verfüllter offenporiger Asphalt (VOPA), eine kombinierte Dichtungs- und Schutzschicht für Fahrbahnbeläge auf Betonbrücken, in Tunneln und Trogbauwerken“ wurde im Jahre 1998 von der Berliner Senatsverwaltung für Stadtentwicklung ein Untersuchungsauftrag an die ASPHALTA Prüf- und Forschungslaboratorium GmbH erteilt. Es war zu prüfen, ob ein verfüllter offenporiger Asphalt, der gegenüber dem Bushaltestellenbelag in reduzierter Dicke und angepasstem Größtkorn unmittelbar auf dem Beton eingebaut wird, die Funktion einer Dichtungsschicht übernehmen kann.
Seit 1998 haben wir zahlreiche Projekte für diese Sonderbauweise wissenschaftlich betreut bzw. betreuen diese und haben an der Weiterentwicklung der Bauweise mitgewirkt.
Das VOPA-Abdichtungssystem für Beläge auf Brücken mit Fahrbahntafeln aus Beton ist eine Kombinationsbauweise. Es besteht aus einem offenporigen Asphalttraggerüst (PA) als Matrix, dessen Hohlräume mit einem speziell für diesen Anwendungszweck modifizierten Epoxidharz verfüllt werden. Durch das Verfüllmaterial werden sowohl die Dichtigkeit, wie auch der Verbund sichergestellt. Die Abb. 1 verdeutlicht das Prinzip an einem Schnitt durch einen Verbundkörper VOPA-Beton.
Abb. 1:
Detail der Verbundebene einer VOPA-Dichtungsschicht zur Betonunterlage.
Eine in der ZTV-ING für Dichtungsschichten nach Teil 7, Abschnitt 1 – 3 vorgesehene Schutzschicht, kann auf Grund der spezifischen Eigenschaften des Systems entfallen, da die VOPA-Dichtungsschicht unempfindlich ist gegenüber mechanischer Beschädigung. Ein weiterer Vorteil der Bauweise besteht darin, dass bauartbedingt auf die sonst notwendige Kratzspachtelung bei erhöhten Rautiefen des Betonuntergrunds verzichtet werden kann. Ausgleichsschichten aus BE-PCC können ebenso entfallen, da Unebenheiten in der Unterlage mit der Schicht ausgeglichen werden können.
Das offenporige Asphaltskelett muss als Traggerüst auch ohne Verfüllung einen verformungsbeständigen Körper bilden, der durch einen definierten Gehalt an zusammenhängenden Hohlräumen eine weitgehend vollständige Verfüllung mit der Verfüllmasse gewährleistet. Die durch den offenporigen Asphalt eindringende Verfüllmasse muss bei der Verwendung als Dichtungsschicht bis auf die Betonoberfläche gelangen, den Beton „nachträglich grundieren“ und den Verbund sicherstellen. Die vollständige Hohlraumausfüllung des Asphalttraggerüsts sichert die Wasserundurchlässigkeit. Die Dichtungsschicht sollte Bewegungen aus vorhandenen Rissen in der Unterlage überbrücken können. Das Traggerüst kann mit konventionellen Straßenfertigern oder auch im Handeinbau überbaut werden. Dabei ist sicherzustellen, dass ein ausreichender Schichtenverbund zustande kommt.
Die Erfahrungen mit der Bauweise gehen zurück bis ins Jahr 1995. Die Bushaltestellen mit kombinierten Schutz- und Deckschichten aus reaktionsharzverfülltem offenporigem Asphalt auf Betonbrücken werden noch heute genutzt bzw. mussten planmäßig bei einem Ersatzneubau der Brücke zurückgebaut werden.
Für die Nutzung als Dichtungsschicht reichen die Erfahrungen bis ins Jahr 1999 zurück. Eine durchgeführte Untersuchung der Funktionsfähigkeit des Belages ergab keine Hinweise auf nachteilige Veränderungen der Schicht. Auf Grund der vorliegenden Erkenntnisse sind die Langzeiterfahrungen als positiv zu bewerten. Die VOPA-Bauweise hat sich am Markt etabliert und hat ihren Weg in die Ausschreibungen gefunden.
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