Hydraulisch gebundene Tragschichten im Straßenbau: Aufbau und Anwendung

15.12.2023 | J. Morelli – Online Redaktion, Forum Verlag Herkert GmbH

Im Bereich des Straßenbaus sind Innovationen und nachhaltige Lösungen gefragter denn je. Eine Schlüsselrolle spielen dabei hydraulisch gebundene Tragschichten (HGT), die eine effiziente und bei Verwendung von Recycling-Baustoffen umweltfreundliche Alternative darstellen. Dieser Artikel beleuchtet die Bedeutung, Zusammensetzung, Vorteile und Herausforderungen von HGT im modernen Straßenbau.

Inhaltsverzeichnis

1. Was sind hydraulisch gebundene Tragschichten?
2. Zusammensetzung und Herstellung von HGT
3. Vorteile hydraulisch gebundener Tragschichten im Straßenbau
4. Anforderungen an die Erstprüfung hydraulisch gebundener Tragschichten
5. Herausforderungen und Lösungsansätze
6. Hydraulisch gebundene Tragschichten – Fazit

Was sind hydraulisch gebundene Tragschichten (HGT)?

Hydraulisch gebundene Tragschichten (HGT) sind ein Teil der Straßenoberschicht, der aus einer Mischung von Gesteinskörnungen und einem hydraulischen Bindemittel besteht. Diese Bindemittel, wie z. B. Zement oder Kalk, reagieren mit Wasser und härten aus, wodurch eine feste, tragfähige Schicht entsteht.

Die Anforderungen an HGT finden sich in den „Technischen Lieferbedingungen für Baustoffe und Baustoffgemische für Tragschichten mit hydraulischen Bindemitteln und Fahrbahndecken aus Beton“ (TL Beton-StB). Parallel dazu beinhalten die „Zusätzlichen Technischen Vertragsbedingungen und Richtlinien für den Bau von Tragschichten mit hydraulischen Bindemitteln und Fahrbahndecken aus Beton“ (ZTV Beton-StB) zusätzliche Qualitätskriterien für den Straßenbau.

Definition

Gemäß TL Beton-StB bestehen hydraulisch gebundene Tragschichten „aus ungebrochenen und/oder gebrochenen Baustoffgemischen und hydraulischen Bindemitteln. Die Korngrößenverteilung der Baustoffgemische muss innerhalb der vorgegebenen Sieblinienbereiche liegen. Das Baustoffgemisch muss in Mischanlagen hergestellt werden.“

Die hydraulisch gebundene Tragschicht gehört zusammen mit der Betondecke zum Straßenoberbau. Sie ist ein essentieller Bestandteil dafür, dass die Verkehrslast gleichmäßig auf den Untergrund übertragen und die Straße nicht einseitig belastet wird.

Zusammensetzung und Herstellung von HGT

Die Zusammensetzung von HGT variiert je nach Anforderungen des Projekts und lokalen Gegebenheiten. Typischerweise besteht die Mischung aus Gesteinskörnungen (Sand, Kies, Schotter) und einem hydraulischen Bindemittel.

Die Qualität des Endprodukts hängt stark von der Qualität der verwendeten Rohstoffe und der Genauigkeit der Mischungsverhältnisse ab. So können HGT als Gesteinskörnungen grobkörnige Böden nach DIN 18196 und gemischtkörnige Böden (GU, SU, GT, ST) der Forstempfindlichkeitsklasse F1 verwendet werden. Das Größtkorn derartig hydraulisch gebundener Tragschichten darf maximal 63 mm betragen, der Kornanteil darunter darf maximal 15 Prozent der Gesamtmasse einnehmen.

Hydraulische Bindemittel

Als hydraulische Bindemittel dürfen Zemente nach DIN EN 197 oder DIN 1164 und hydraulische Boden- und Tragschichtbinder nach DIN 18506 eingesetzt werden. Letztere müssen dabei der Festigkeitsklasse HRB 12,5 E oder HRB 32,5 E entsprechen. Die Bindemittelmenge muss mindesten 3,0 M-% betragen.

Betontragschichten

Als hydraulische Bindemittel dürfen Zemente nach DIN EN 197 „Zement“ oder DIN 1164 „Zement mit besonderen Eigenschaften“ verwendet werden.

Vorteile von HGT im Straßenbau

• Langlebigkeit und Tragfähigkeit: HGT bieten eine hohe Stabilität und Tragfähigkeit, was sie ideal für stark befahrene Straßen macht.
• Wirtschaftlichkeit: Durch die Verwendung lokaler Materialien und die Langlebigkeit der Schichten können Kosten gespart werden.
• Umweltfreundlichkeit: Die Möglichkeit, recycelte Materialien zu verwenden, reduziert die Umweltbelastung.
• Flexibilität in der Anwendung: HGT können an verschiedene Boden- und Witterungsbedingungen angepasst werden.

Anforderungen an die Erstprüfung hydraulisch gebundener Tragschichten

Die Erstprüfung der HGT findet meist nach 4 Wochen statt und validiert die statischen Fähigkeiten/ Anforderungen der Tragschicht und dessen Einsatz im Straßenverkehr.

Art der Böden und/oder Baustoffgemische	Frostwiderstand (Längenänderung)	Druckfestigkeit im Alter von 28 Tagen
		Unter Asphaltschichten	Unter Fahrbahndecken aus Beton
Feinteile ≤5 M.-%	-	7,0 N/mm2	≤15,0 N/mm2
Feinteile >5 und 1≤5 M.-%	Δ1≤1,0‰

 Die Anforderungen an die Korngrößenverteilung der Einbaugemische sehen folgendermaßen aus:

Baustoff-gemisch	Siebdurchgang in M-% durch Sieb mit Siebnennöffnungsweite in (mm)
	0,5	1	2	4	5,6	8	11,2	16	22,4	31,5	45	56	63	80
0/32			16-45						Max. 90	90-100	-	-	-	-
0/45			16-45							Max. 90	90-100	-	-	-

(Quelle: Hofmann)

→ Weitere Anforderungen an die Erstprüfung hydraulisch gebundener Tragschichten finden sich im Anhang D der TL Beton-StB.

Die Mindesteinbaudicke jeder HGT-Lage im verdichteten Zustand sieht dabei, wie folgt, aus:

Größtkorn	Mindesteinbaudicke je Schicht und Lage
Bis 32 mm	12 cm
Bis 45 mm	15 cm

(Quelle: Hofmann)

Beim Einbau der HGT darf der optimale Wassergehalt nicht überschritten werden – ansonsten droht die Tragfähigkeit darunter zu leiden („weder zu fest noch zu flüssig“). Dieser wird mittels Proctorversuch während der Erstprüfung ermittelt. Weitere Eigenüberwachungs- und Kontrollprüfungen im Rahmen des Einbaus sowie die jeweiligen Prüfintervalle sind im Anhang D der ZTV Beton-StB zu finden.

Herausforderungen und Lösungsansätze

Trotz der Vorteile gibt es Herausforderungen bei der Verwendung von HGT. Dazu gehören die Notwendigkeit einer sorgfältigen Planung und Überwachung während der Herstellung und Verlegung, um eine gleichbleibende Qualität sicherzustellen. Moderne Technologien und verbesserte Bautechniken helfen, diese Herausforderungen zu bewältigen. Bereits erfolgreich getestet wurde die Verwendung von Künstlicher Intelligenz im Straßenbau, mehr zu diesem Thema lesen Sie hier.

Ein weiterer Lösungsansatz ist die gesteigerte Verwendung recycelter Baumaterialien, die in der Fahrbahnbettung zum Einsatz kommen.

Zukünftige Entwicklungen

Die Zukunft des Straßenbaus mit hydraulisch gebundenen Tragschichten sieht vielversprechend aus. Forschungen konzentrieren sich auf die Entwicklung umweltfreundlicherer Bindemittel und die Verbesserung der Mischtechniken. Zudem wird an der Optimierung der Wiederverwertung von Baustoffen gearbeitet, um die Nachhaltigkeit weiter zu erhöhen.

Hydraulisch gebundene Tragschichten – Fazit

Hydraulisch gebundene Tragschichten können trotz jahrzehntelanger Verwendung und standardisierter Bauweise immer noch für innovative und nachhaltige Lösungen im modernen Straßenbau eingesetzt werden. Sie sind Teil des Straßenoberbaus und dienen dazu Lasten in den Untergrund abzuleiten.

HGT bieten nicht nur ökonomische und ökologische Vorteile, sondern tragen auch zur Langlebigkeit und Zuverlässigkeit von Straßeninfrastrukturen bei. Mit fortlaufenden Forschungen und Entwicklungen wird diese Technologie weiterhin eine wichtige Rolle in der Gestaltung zukunftsfähiger Straßennetze spielen.

Quelle: „Planungshandbuch Straßen- und Wegebau“