Erfolgreicher Wiederaufbau der Kola-Autobahn mit Renolith
Erfolgreiche Sanierung der Kola-Autobahn: Innovatives Fahrbahndesign mit dem Renolith Home Project. Die Autobahn R21 (bis 2018 M18), auch Kola-Autobahn genannt, ist eine wichtige russische Fernstraße, die Sankt Petersburg mit Murmansk verbindet. Sankt Petersburg ist die zweitgrößte Stadt Russlands. Murmansk ist die größte Stadt der Welt nördlich des Polarkreises. Die 1592 km lange Autobahn ist Teil der Europastraße E105 und die wichtigste Straßenverbindung in der Republik Karelien und der Oblast Murmansk. Die Kola-Autobahn wurde ursprünglich 1986 gebaut. Bis 2006 hatte der Fahrbahnbelag seine geplante Nutzungsdauer erreicht. Eine Sanierung war in vielen Abschnitten erforderlich. Designoptionen: Für die Tragschichten wurden zwei flexible Fahrbahndesignoptionen in Betracht gezogen: ungebundenes und gebundenes Schottertragwerk. Designoption 1 – Ungebundenes Schottertragwerk: Die ungebundene Schottertragschicht bestand aus zwei Lagen Schotter (insgesamt 23 cm) auf einer Sandtragschicht. Die Gesamttiefe betrug 59–79 cm, um die gemäß BCH 46-83 geforderte Festigkeit und den erforderlichen Elastizitätsmodul zu erreichen. Die Richtkosten beliefen sich auf 3820 Rubel/m². Entwurfsoption 2 – Gebundener Bau: Die Varianten des gebundenen Baus bestanden aus einer Tragschicht/Unterbauschicht aus mittelfestem Sand, gebunden mit Zement und angereichert mit Renolith (auch bekannt als NTS oder ‘NanoTerraSoil’). Die Schichtdicken wurden so berechnet, dass die geforderte Festigkeit und der erforderliche Elastizitätsmodul gemäß ODN 218.046-2002 erreicht wurden. Je nach Verkehrsaufkommen in den einzelnen Abschnitten wurden Variationen der gebundenen Schicht entworfen. Die Kosten für die gebundene Schicht wurden je nach Dicke und Festigkeitsklasse auf 1229 bis 1955 Rubel/m² geschätzt. * GOST 23558-94 Spezifikation: Gemische aus Schotter, Kies und Sand sowie mit anorganischen Bindemitteln behandelte Böden für den Straßen- und Flugplatzbau 4.1.1 Die Festigkeit des behandelten Materials und des verstärkten Bodens im Bemessungsalter wird durch die Kennzahl charakterisiert. Das Verhältnis zwischen Festigkeitsklasse und Druckfestigkeit sowie Biegezugfestigkeit muss den unten spezifizierten Anforderungen entsprechen. Verschiedene Deckschichtoptionen standen zur Verfügung: Schwarzer Kies auf recycelter Bitumenschieferemulsion mit doppelter Oberflächenbehandlung, dreifache Oberflächenbehandlung, dichter Asphaltbeton. Bewertung: Zur Bewertung der Technologie wurde eine Arbeitsgruppe mit namhaften Experten gebildet. Die Arbeitsgruppe untersuchte die auf dem MADI-Testgelände in Moskau errichtete Testfahrbahn. https://renolith.com.au/madi-trials/ Designentscheidung Die gebundene Designoption (Sand + Zement + Renolith) wurde aus mehreren Gründen gewählt: erhebliche Einsparungen bei den Baukosten (insgesamt ~501 TP3 t), geringere Wartungskosten, längere prognostizierte Lebensdauer des Fahrbahnbelags, hohe Frostbeständigkeit aufgrund extrem geringer Wasseraufnahme, Fähigkeit, die Bauarbeiten auch bei niedrigen Temperaturen (bis zu -10 °C) fortzusetzen. Die Fundamentarbeiten wurden gemäß GOST-Norm 81329147-012-2008 “Errichtung von mit Polymerzementmischung mit Polymerzusatz ”Nano Terra Soil‘ [Renolith] verstärkten Fundamenten’ genehmigt. Diese Norm legt Folgendes fest: Geeigneter Boden für die Herstellung der Polymerzementbetonmischung – geeignet nach GOST 8736, GOST 25100 und GOST 23735. Der Boden darf gemäß GOST 23558 nicht mehr als 21 µg/m³ Humus, nicht mehr als 10 µg/m³ Gips und nicht mehr als 20 µg/m³ Tonklumpen mit einer Korngröße über 5 mm enthalten. Der Zement muss den Anforderungen der GOST 10178 entsprechen, mit einer Festigkeitsklasse von mindestens 300 für Untergründe und 400 für Beschichtungen. Er muss den Typen PC 300, PC 400, PC 400-D0-N, PC 400-D20-N, PC 500-D0-N und PC 500-D20-N angehören. Das Wasser muss den Anforderungen der GOST 23732 entsprechen. Der maximale Salzgehalt darf 10.000 mg/l nicht überschreiten, einschließlich der Ionen SO₄ (2.700 mg/l) und Cl (3.500 mg/l). Das Additiv NTS (auch bekannt als Renolith) muss den Anforderungen der internationalen Norm GOST WTO 01393728-011-2008 – Polymeradditiv Nano Terra Soil – Spezifikation – entsprechen. Das Additiv darf nur bei positiven Temperaturen verwendet werden. Für die Herstellung der Polymerzementbetonmischung ist eine automatische Mischanlage Bertoli ECOTECH 150 mit Zwangsmischer erforderlich. Die Einbauarbeiten können beginnen, sobald sich im Baubereich konstante positive Durchschnittstemperaturen eingestellt haben und die Tragschicht des Straßenunterbaus aufgetaut und getrocknet ist. Die Arbeiten enden etwa 18 Tage vor dem Einsetzen dauerhafter Minustemperaturen. In jedem Fall muss das Bewehrungsmaterial vor dem Einfrieren 70% der geplanten Festigkeit erreichen. Die Bauarbeiten erfolgten im Allgemeinen gemäß GOST 81329147-012-2008, wobei Folgendes zu beachten ist: Zur Reduzierung des Transportaufwands wurde für das Projekt eine Variante des Zusatzstoffs NTS/Renolith mit reduziertem Wassergehalt (‘Doppelkonzentrat’) entwickelt und eingesetzt. Diese Doppelkonzentratformel wurde später unter den Bezeichnungen ‘NTS-50’ und anschließend “Renolith 2.0” vertrieben. Während der Bauarbeiten trat zeitweise ein Frost von -25 °C auf. Es wurden keine Schäden am frisch eingebauten Straßenbelag festgestellt. Stand 2023 ist die Kola-Autobahn weiterhin in Betrieb und befindet sich in einem allgemein guten Zustand. R21/E105 Kola-Autobahn – bei St. Petersburg – Google Maps Street View Juli 2018; R21/E105 – Kola-Autobahn – 500 km südlich von Murmansk – Google Maps Street View Juni 2013; R21/E105 – Kola-Autobahn – bei Murmansk – Google Maps Street View August 2021. Fazit: Für den Wiederaufbau der Kola-Autobahn wurde ein flexibler Fahrbahnbau mit gebundener Tragschicht und dünner Asphaltdeckschicht gewählt. Dieser Ansatz reduzierte die Bau- und Lebenszykluskosten. Die Zugabe des Zusatzmittels NTS (auch bekannt als Renolith) war unerlässlich, um die Anforderungen an Zugfestigkeit, Elastizitätsmodul und Frostbeständigkeit zu erfüllen. Die Bauarbeiten verliefen trotz extrem niedriger Temperaturen erfolgreich. Die Fahrbahn ist nach über 14 Jahren weiterhin in Betrieb und weist keine nennenswerten Anzeichen von Verschleiß auf. Auszüge aus NTS/Renolith-spezifischen Prüfungen, Normen und Zertifikaten in Russland (Englische Übersetzung) GOST Internationaler Standard WTO 01393728-011-2008 – Polymeradditiv Nano Terra Soil – Spezifikation, 2008. Diese Norm gilt für das Polymeradditiv „Nano Terra Soil“ – NTS [auch bekannt als Renolith] (nachfolgend Additiv genannt) zur Stabilisierung (Verfestigung) von Böden mit Zement und Wasser, die gemäß den Planungslösungen für Bau, Sanierung und Instandsetzung von folgenden Bereichen verwendet werden: – Autobahnen und darauf befindliche Bauwerke; – Flugplätze; – Flächen für verschiedene Zwecke; – temporäre Straßen und Baustellen während Bau- und Montagearbeiten. Die Anforderungen dieser Norm sind bei der Erstellung der Planungs- und technischen Dokumentation für die Herstellung und Verwendung des Additivs zu beachten. Das Additiv besteht aus Polymeren: einer Mischung aus Latex und Cellulose, gelöst in Wasser, und ist ein umweltneutrales und ungiftiges Additiv für die Verwendung in der
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