Wichtige Grundlagen der Richtlinien für bautechnische Maßnahmen an Straßen in Wasserschutz-gebietenwerden kurz zusammengefasst und die wichtigsten Neuerungen in der kurz vor Abschluss stehenden Überarbeitung dargestellt.

Im Rahmen des Forschungsprojektes FE 15.0541/2011/BRB "Fachtechnische Vorbereitung von geothermischen Pilotanwendungen bei Grund- und Tunnelbauwerken" wurde durch das Institut für Geotechnik der Universität Stuttgart das geothermische Potential der Tunneldrainagewasserschüttungen an den Portalen des Tunnel Rennsteig (BAB 71, Thüringer Wald) und des Grenztunnels Füssen (BAB 7, Bayern) ermittelt und die chemisch-physikalische Eignung zur thermischen Nutzung untersucht. Im Ergebnis können am Tunnel Rennsteig Wärmeströme zwischen 50 kW (Heizbetrieb) und 590 kW (Kühlbetrieb) und am Tunnel Füssen zwischen 150 kW (Heizbetrieb) bis 440 kW (Kühlbetrieb) nutzbar gemacht werden. Für die Tunnelportale wurden Konzepte zur Nutzung der thermischen Energie entwickelt und gesamtheitlich bewertet. Verglichen wurden klassische Nutzungen aus dem Bereich der Gebäudeklimatisierung, der Eis- und Schneefreihaltung von Freiflächen sowie die thermische Nutzung des Tunneldrainagewassers zur Fischzucht. Hierbei zeigten sich die Temperierung von Freiflächen sowie die Klimatisierung von Betriebsräumen der Tunneltechnik als technisch und energetisch sinnvolle Varianten der Energienutzung. Für die Nordportale der Tunnel Füssen und Rennsteig wurden diese Konzepte im Sinne einer Vorplanung vertieft betrachtet sowie monetär und auf der Basis weiterer Kriterien, wie der technischen Realisierbarkeit und des späteren Betriebs, bewertet. Für das Nordportal des Grenztunnels Füssen wurden im Rahmen einer Entwurfsplanung Anlagen zur Temperierung von Freiflächen sowie zur Klimatisierung der Tunnelbetriebsräume entwickelt. In beiden Fällen erfolgt die Nutzung des Tunneldrainagewassers direkt und passiv, d.h. es erfolgt kein Temperaturhub und das Wasser zirkuliert direkt durch die entsprechenden Wärmeübertrager. Das am Tunnel Füssen existierende geothermische Potential für den Kühlfall wird durch die geplante Anlage nur zu einem geringen Teil ausgenutzt, so dass die Auskopplung weiterer Kühlenergie möglich ist.

Die Beseitigung von Glätte auf der Fahrbahn bedarf je nach Eis- oder Schneemenge einer bestimmten Menge Tausalz. Für das Winterdienstpersonal gibt es wegen fehlender Kenntnisse nur sehr ungenaue Empfehlungen zur einzustellenden Streudichte. Die Streudichte hängt von verschiedenen Einflüssen ab. Ein Einfluss ist die Wirkung der verschiedenen Tausalze selber. Die Tauwirkungen der unterschiedlichen Formen von Tausalzen wurden im Labor unter verschiedenen Bedingungen untersucht. Die Ergebnisse zeigen deutliche Unterschiede zwischen den verschiedenen Tausalzformen. Bei Beachtung dieser Erkenntnisse kann die Streudichte besser als bisher optimiert werden, wodurch der Winterdienst wirtschaftlicher und umweltfreundlicher gestaltet werden kann.

Es war zu untersuchen, ob durch das nachträgliche Einschneiden von Rillen in die Straßenoberfläche mit der Funktion eines zusätzlichen Drainagesystems die Verkehrssicherheit bei Nässe nachhaltig verbessert werden kann. Dazu wurden in einer Versuchsstrecke alle wichtigen Rillenarten und verschiedene Rillenmuster abschnittsweise angeordnet du über einen mehrjährigen Zeitraum messtechnisch angeordnet und über einen mehrjährigen Zeitraum messtechnisch beobachtet. Hinzu kamen drei weitere Beobachtungsstrecken sowie 24 Rillenabschnitte im Autobahnnetz. Die Untersuchungen umfassten Kraftschlussmessungen im Wasserbett, Griffigkeitsmessungen mit dem "Stuttgarter Reibungsmesser", Geräuschmessungen nach der Methode des Vorbeifahrpegels, Rauheitsmessungen mit dem Pendelgerät, dem Ausflussmesser und der Sandfleck-Methode sowie Profilschnittaufnahmen. Die wichtigsten Ergebnisse sind: i) Längs- und Querrillen sind in der Lage und geeignet, das Kraftschlussangebot von Straßenoberflächen bei Nässe zu erhöhen. Dabei verbessern Rillen entscheidend die sogenannte "dynamische Drainage" der Reifenaufstandsfläche: Sie bieten ähnlich dem Reifenprofil zusätzliche Fluchtwege, sodass die Masse des Wassers schneller verdrängt werden kann. Rillen wirken somit dem Aquaplaning-Effekt entgegen. ii) Alle untersuchten Längsrillenmuster sowie Querrillenmuster mit effektiven Rillenbreiten kleiner als 4,5 mm bringen keine signifikante Erhöhung des Reifengeräusches. Entsprechend sollten stets feine Rillenmuster gewählt werden mit rillenbreiten um 4 mm, Rillentiefen ebenfalls um 4 mm und Rillenabstände zwischen 20 und 25 mm. Feine Rillenmuster mit dem angegebenen Abmessungen sind auch in Längsrichtung aus Gründen der Verkehrssicherheit für Motorräder erforderlich. iii) In Fahrbahndecken aus Beton können feine Rillenmuster ohne wesentliche Beeinträchtigung des baulichen Bestandes im nassen Verfahren (in Anlehnung an die Fugenschneid-Technik) mit Diamantscheiben geschnitten werden. Von der Anwendung des trocken arbeitenden Fräsverfahrens ist abzuraten. Rillen in bituminösen Deckschichten sind problematisch, da ihre Wirkung infolge Verschleiss und plastischer Verformung der oberflächennahen Zonen nicht so lange vorhält wie in Betondecken. iv) Obwohl die Querrillen bei Annässungsverhältnissen um 1 mm Wasserfilmdicke günstiger zu bewerten ist als die Längsrille, deuten Ergebnisse des Wasserbett-Untersuchungen eher auf eine gleichgünstige Wirkung beider Formen hin, wenn mit dickeren Wasserschichten gerechnet werden muss. Aus herstellungstechnischen Gründen ist die Anlage von Längsrillen wirtschaftlicher und praktikabler als von Querrillen.

Obwohl rezyklierte Baustoffe und industrielle Nebenprodukte verstärkt im Ober- und Unterbau von Straßen eingesetzt werden, fehlt zurzeit ein genormtes Prüfverfahren zur Beurteilung des Frostverhaltens dieser Baustoffgemische. Gleiches gilt für die Beurteilung des Frostverhaltens von kalkbehandelten Böden. Zur realitätsnahen Simulation der Frostbeanspruchung wurde eine neue Versuchs- und Messeinrichtung auf Grundlage der in der Forschungsarbeit von WEINGART, WIELAND "Weiterentwicklung des Frosthebungsversuches" festgelegten Rahmenbedingungen zur Durchführung von Routineprüfungen erprobt. Dazu wurden Vergleichsuntersuchungen an unterschiedlichen Böden und Baustoffgemischen, mit denen die Bandbreite der im Straßenbau eingesetzten Tragschichten erfasst und unterschiedliche frostempfindliche Böden untersucht werden sollten, von insgesamt 7 Versuchsteilnehmern durchgeführt. Von 4 Teilnehmern wurde das neu entwickelte Frosthebungsgerät verwendet, 3 Teilnehmer führten die Versuche mit anderen Frosthebungsgeräten durch. Die Versuchsrandbedingungen wurden in einer Arbeitsanweisung vorgegeben, um die bestmögliche Vergleichbarkeit der Versuche zu garantieren. Mit dem neuen Frosthebungsgerät können jeweils Doppelversuche in getrennten Versuchskammern durchgeführt werden. Zur Minimierung der Wandreibung bestehen die Probezylinder aus Teflonringen, die sich während des Versuches voneinander lösen können, um die frostbedingte Hebung des Materials zu ermöglichen. Die Proben stehen in einem Wasserbad, damit während des gesamten Versuchszeitraumes Wasser nachgesaugt werden kann. Die Befrostung wird durch einen Kühlkopf von oben auf die Probe aufgebracht. Nach einer 24-stündigen Temperierungsphase folgt die 4-tägige Absenkphase, in der die Kühlkopftemperatur so gesteuert wird, dass die 0-°C-Isotherme mit konstanter Geschwindigkeit in Probenmitte erreicht wird. Diese Lage wird während der 3-tägigen Befrostungsphase beibehalten. Während der 24-stündigen Auftauphase erfolgt das vollständige Auftauen der Probe. Gemessen werden die Temperatur an der Oberfläche und in der Mitte der Probe sowie die Temperatur des Wasserbades. Daneben wird die Hebung der Probe bestimmt. Waehrend des gesamten Versuches werden diese Messdaten in 5-minütigen Intervallen vollautomatisch gemessen und aufgezeichnet. Um Kriterien zur Beurteilung der Frostempfindlichkeit festzulegen wurden mehrere Parameter untersucht und bewertet. Hierzu wurden die Quellung in der 24-stündigen Temperierungsphase, die maximale Frosthebung, die nach dem Auftauen verbleibende Resthebung sowie die maßgebende Frosthebungsgeschwindigkeit (die Hebungsdifferenz zwischen letztem und vorletztem Befrostungstag) untersucht. Zusätzlich wurden die Kornverfeinerung, der Wassergehalt und die Tragfähigkeitsabnahme durch Vergleich der CBR-Werte vor und nach Befrostung, ausgewertet. Verglichen wurden diese Größen mit dem Kornverteilungskriterium gemaess ZTVE-StB und den Festlegungen in Österreich und in der Schweiz zur Beurteilung der Frostempfindlichkeit. Die geringe und variierende Anzahl der Versuche ermöglicht keine statistischen Vergleiche. Das neue Frosthebungsgerät eignet sich zusammen mit dem festgelegten Befrostungsregime zur Durchführung von Frosthebungsversuchen an RC Baustoffgemischen, industriellen Nebenprodukten und kalkbehandelten Böden. Für die Beurteilung der Frostempfindlichkeit sollte die maximale Frosthebung bewertet und limitiert werden. Daneben ist die massgebende Frosthebungsgeschwindigkeit zu begrenzen. Nur wenn während der Befrostungsphase eine deutliche Abflachung der Hebungskurve erreicht wird, sind die gemessenen maximalen Hebungen aussagekräftig. Es werden Verbesserungsvorschläge für die Festlegung der Einbaubedingungen gemacht. Auf Grundlage der Ergebnisse der Vergleichsuntersuchungen wurde der Entwurf einer Technischen Prüfvorschrift für Frosthebungsversuche an kalkbehandelten Boeden, rezyklierten Baustoffen und industriellen Nebenprodukten weiterentwickelt und konkretisiert. Zur Festlegung von Kriterien zur Klassifizierung der Frostempfindlichkeit sind die Durchführung und Auswertung weiterer Versuche an unterschiedlichen natürlichen und rezyklierten Baustoffen und Baustoffgemischen und kalkbehandelten Böden nach den Vorgaben dieser Technischen Prüfvorschrift erforderlich.

Die Verkehrssicherheit ist auf Autobahnen bei Niederschlägen, insbesondere in wasserabflussschwachen Bereichen, beeinträchtigt. Zur Überprüfung der Entwässerungsbereiche wurde im Rahmen eines Forschungsprojekts ein Simulationsmodell (PLANUS) entwickelt, mit welchem es möglich ist, aus Fahrbahn- und Trassierungsdaten sowie der Regenintensität die Wasserfilmdickenverteilungen sowie die Aquaplaninggeschwindigkeiten zu errechnen. In der Untersuchung wurden die berechneten Aquaplaninggeschwindigkeiten mit den tatsächlich gefahrenen Geschwindigkeiten auf den Autobahnen verglichen. Für 9 Messstellen wurden hierzu Analysen der Pkw-Geschwindigkeiten im freien Verkehrsfluss auf dem linken Fahrstreifen bei verschiedenen Niederschlagsintensitäten durchgeführt. Es zeigte sich, dass an 3 der 9 untersuchten Stellen die tatsächlich gefahrenen Geschwindigkeiten oberhalb der kritischen Geschwindigkeit lagen, ab der ein Aufschwimmen der Reifen auf dem Wasserfilm möglich ist. Derartige Bereiche sind auf Autobahnen vor allem dort anzutreffen, wo Querneigungswechsel in Verbindung mit großer Fahrbahnbreite und geringer Längsneigung vorkommen, das heißt, Strecken auf denen das Wasser schlecht ablaufen kann oder einen langen Weg zurücklegt. Mithilfe der Software PLANUS kann das Erfordernis von entwurfstechnischen, straßenbaulichen und verkehrstechnischen Maßnahmen zur Minderung des Unfallrisikos beurteilt werden. Ziel muss es sein, die Unfallgefahren an Abschnitten mit Aquaplaninggefahr zu reduzieren.

Es wird über die Abwasserentsorgung an unbewirtschafteten Rastanlagen an Bundesautobahnen (PWC-Anlagen) berichtet. Sie ist durch den hohen Stickstoffanteil und die oft großen Entfernungen zur nächsten Anschlussmöglichkeit an das Kanalnetz meist technisch aufwendig und kostenintensiv. Eine Studie der Bauhaus- Universität Weimar bewertet die gesamte Abwassersituation aus ökologischer und ökonomischer Sicht. Danach ist und bleibt die beste Lösung die Überleitung in eine zentrale Kläranlage. Ist diese unwirtschaftlich, dann sollte über eine dezentrale Kläranlage mit Urinabtrennung nachgedacht werden.