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Ein Straßenkörper setzt sich aus einem Oberbau und aus einem Unterbau zusammen und steht auf dem Untergrund.

Der Oberbau besteht aus der Deckschicht, die mit Ausnahme von Schotterwegen vorwiegend gebunden ausgeführt ist, aus der Binderschicht und einer oder mehrerer Tragschichten, die gebunden oder ungebunden sein können sowie aus der Frostschutzschicht.

Die Deckschicht ist die Verschleißschicht und besteht vorwiegend aus kleinkörnigem Gesteinsmaterial, während die Tragschichten aus gröberkörnigem Material bestehen. Die Deckschicht ist die oberste Schicht und kommt direkt mit dem Verkehr in Kontakt und muss eine entsprechend glatte und verschleißfeste Oberfläche bieten. In diesem Sinne bildet die Binderschicht eine Übergangsschicht, welche vor allem die Aufgabe hat, die Scherkräfte auf die Tragschichten zu übertragen, indem das gebundene Gesteinsmaterial stark verzahnt ist.

Die Tragschichten bilden den Aufbau der Straße, nehmen die Verkehrslasten auf und leiten diese weiter. Zudem bieten die Tragschichten und Frostschutzschichten Schutz gegen Frost- und Tauschäden. Tragschichten sind entscheidend für die Stabilität, Dauerhaftigkeit und Leistungsfähigkeit der Straße.

Die Planumschutzschicht ist ein Teil der Frostschutzschicht bzw. Tragschicht und hat die Aufgabe, die Gebrauchsfähigkeit der Erdbauwerke gegenüber Einwirkungen zu erhalten und das Schotterbett vor dem Eindringen feinkörniger Bodenteile aus dem Unterbau bzw. Untergrund zu schützen.

Grundsätzlich kann der Oberbau direkt auf dem Untergrund ausgeführt werden, insofern der Untergrund die bodenmechanischen Anforderungen erfüllen kann. Der Untergrund bezeichnet den natürlich anstehenden Boden. Wird allerdings, beispielsweise ein Damm gebildet oder ein Anschnitt verwirklicht, muss vorher ein Unterbau aufgeschüttet werden. Ebenso wird der Unterbau notwendig, insofern der Untergrund wenig tragfähig und setzungsgefährdet ist. Infolgedessen bezeichnet der Unterbau die künstliche Dammschüttung. Das Planum, auch Untergrundplanum genannt, bildet jene Schicht unterhalb des Oberbaus, welche die plangerechte Oberfläche bildet.

Das Planum ist profilgerecht, eben und tragfähig herzustellen. Vor dem Einbau der Oberbauschichten müssen bei frostsicherem Untergrund bzw. Unterbau auf dem Planum, je nach Bauklasse spezifische Verdichtungswerte (Verformungsmodul) umgesetzt sein.

Der Unterbau im Straßenbau muss eine stabile und tragfähige Basis für die darüber liegenden Schichten zu gewährleisten. Dabei gelten je nach Bodenart spezifische Mindestanforderungen an die Verdichtung und an den Verformungsmodul, um die entsprechende Tragfähigkeit zu verwirklichen.

In der Regel werden Materialien wie Sand, Kies oder Schotter mit Korngrößen von 0/32 mm bis 0/45 mm verwendet. Der Anteil an feinkörnigem Material (Teilchen < 0,063 mm) sollte in der Regel nicht mehr als 5-10 % betragen.

Im Straßenbau gelten naturgemäß spezifische Anforderungen an die Gesteinskörnung für die verschiedenen Schichten, die sowohl die Korngrößenverteilung als auch den maximalen Anteil an feinkörnigem Material sowie den Verdichtungsgrad betreffen.

Frostschutzschicht

Frostschutzschichten haben die Aufgabe, die Fahrbahn wasserfrei zu halten. Dazu muss das Material über ein hohes Porenvolumen verfügen, sodass eine Entwässerung stattfindet. Das Bodenmaterial soll gut sortiert sein, was durch einen niedrigen Ungleichförmigkeitsgrad bewirkt wird.

Korngrößenverteilung:

• Gut abgestufte Körnung von feinen bis groben Partikeln.
• Typische Korngröße: 0/32 mm, 0/45 mm, 0/56 mm oder 0/63 mm.

Maximaler Anteil an Feinkorn (unter 0,063 mm):

• Meistens weniger als 5% bis 7%, um Staunässe und Frostschäden zu vermeiden.

Zusätzliche Anforderungen:

• Hohe Tragfähigkeit und gute Wasserdurchlässigkeit.
• Frostbeständigkeit, um Schäden durch Frost-Tau-Wechsel zu verhindern.
• Die Verdichtungsanforderung liegt für die oberen 20 cm bei DPr 103 %, darunter bei 100 %. Wird der Plattendruckversuch zum Prüfen des Verdichtungszustandes eingesetzt, so soll das Verhältnis Ev2/Ev1 nicht größer als 2,2 sein.

Tragschicht ohne Bindemittel

Korngrößenverteilung:

• Gut abgestuftes Material mit einer Mischung aus groben und feinen Partikeln. Gegenüber Frostschutzschicht deutlich mehr Anforderungen an die Gleichmäßigkeit.
• Typische Korngröße: 0/32 mm, 0/45 mm oder 0/56 mm.
• Die Einbaudicke im verdichteten Zustand richtet sich nach der gröbsten Kornklasse (bis 32 mm: 12 cm, bis 45 mm: 15 cm, bis 56 mm: 18 cm).

Maximaler Anteil an Feinkorn (unter 0,063 mm):

• Meistens weniger als 5% (Lieferzustand).

Zusätzliche Anforderungen:

• Hohe Druckfestigkeit und Stabilität.
• Gute Verzahnung der Körner zur Erhöhung der Tragfähigkeit.
• Der geforderte Verdichtungsgrad beträgt DPr = 103 %. Das Verhältnis Ev2/Ev1 soll nicht größer als 2,2 sein. Der Verformungsmodul Ev2 richtet sich nach den Schichtdicken.

Tragschicht mit hydraulischen Bindemitteln

Korngrößenverteilung:

• Eine abgestufte Körnung, die gut verdichtbar ist.
• Typische Korngröße: 0/32 mm.

Maximaler Anteil an Feinkorn (unter 0,063 mm):

• Meistens weniger als 5%.

Zusätzliche Anforderungen:

• Hohe Druck- und Biegezugfestigkeit.
• Frostbeständigkeit.

Binderschicht (bituminöse Tragschicht)

Asphaltbinderschichten werden aus Mineralstoffgemischen mit Bitumen hergestellt. Je nach Asphaltbinder gelten Bindemittelgehalte von 4 bis 5 Massenprozent.

Korngrößenverteilung:

• Gleichmäßige Mischung aus feinen und groben Partikeln.
• Verwendung besonders kantenfester gebrochener Gesteinskörnungen, um einen hohen Verzahnungseffekt zu erzielen.
• Typische Korngröße: 0/16 mm oder 0/22 mm.

Zusätzliche Anforderungen:

• Hohe Stabilität und Belastbarkeit.
• Gute Verzahnung und Bindung mit dem Bitumen.

Deckschicht (Asphaltdeckschicht)

Asphalt besteht grundsätzlich aus Gesteinskörnungen und einem bituminösen Bindemittel, das dem Asphalt ein viskoelastisches Verhalten gibt. Als Baustoffe im Asphalt gelten Asphaltgranulat, gebrochene und ungebrochene sowie feine und grobe Gesteinskörnungen. Der Bindemittelgehalt liegt bei Gussasphalt bei rund 6,5 bis 8,5 Massenprozent, bei Asphaltbeton 5 bis 8 und bei Asphaltmastix 13 bis 18 Massenprozent.

Korngrößenverteilung:

• Eng abgestufte Körnung für eine glatte und dichte Oberfläche.
• Typische Korngröße: 0/8 mm oder 0/11 mm.

Zusätzliche Anforderungen:

• Hohe Abriebfestigkeit und Widerstandsfähigkeit gegen Verkehrsbelastungen.
• Gute Griffigkeit und Witterungsbeständigkeit.

Diese Anforderungen sind oft in nationalen und internationalen Normen und Richtlinien festgelegt, wie z.B. in den europäischen Normen EN 13242 für ungebundene und hydraulisch gebundene Gemische oder EN 13043 für Gesteinskörnungen für bituminöse Gemische und Oberflächenbehandlungen.

Während der Boden im Hochbau den Baugrund darstellt, auf dem das Bauwerk gründet, stellen die Erdschichten im Straßenbau das Bauwerk selbst dar, weshalb restriktive Anforderungen an das Erdmaterial gelten. Bereits im Altertum wusste man darüber bescheid, dass die Abstufung der Korngrößen in Bezug auf Wasser und Frost die Dauerhaftigkeit bedingt.

Zusammenfassend lassen sich die Funktionen der Schichten wie folgt zusammenfassen:

• Deckschicht: Schutz, Fahrkomfort, Abriebfestigkeit.
• Binderschicht: Lastverteilung, Scherkräfte, strukturelle Integrität.
• Tragschicht: Haupttragfähigkeit, Lastverteilung.
• Frostschutzschicht: Frostschutz, Drainage.
• Untergrund/Planum: Stabile Basis, Lastverteilung.

Verdichtung und Verdichtbarkeit von Böden

[1] Henning Natzschka: „Straßenbau – Entwurf und Bautechnik“, Vieweg+Teubner Verlag, Wiesbaden 2011

[2] Karl Josef Witt: „Grundbau-Taschenbuch – Teil 2, Geotechnische Verfahren“, Ernst und Sohn Verlag, Hoboken 2011