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Florian Schulz

Nachbehandlung von Beton durch Zugabewasserspeichernder Zusätze

Diplomarbeit

Technik

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Florian Schulz

Nachbehandlung von Beton durch Zugabe wasserspei-chernder Zusätze

Diplom.de

ID 6538

Florian Schulz

Nachbehandlung von Beton durch Zugabe wasserspeichernder Zusätze Diplomarbeit an der Fachhochschule für Technik und Wirtschaft Berlin Fachbereich Fachbereich II, Bauingenieurwesen September 2002 Abgabe

ID 6538 Schulz, Florian: Nachbehandlung von Beton durch Zugabe wasserspeichernder Zusätze Hamburg: Diplomica GmbH, 2003 Zugl.: Berlin, Fachhochschule für Wirtschaft und Technik, Diplomarbeit, 2002 Dieses Werk ist urheberrechtlich geschützt. Die dadurch begründeten Rechte, insbesondere die der Übersetzung, des Nachdrucks, des Vortrags, der Entnahme von Abbildungen und Tabellen, der Funksendung, der Mikroverfilmung oder der Vervielfältigung auf anderen Wegen und der Speicherung in Datenverarbeitungsanlagen, bleiben, auch bei nur auszugsweiser Verwertung, vorbehalten. Eine Vervielfältigung dieses Werkes oder von Teilen dieses Werkes ist auch im Einzelfall nur in den Grenzen der gesetzlichen Bestimmungen des Urheberrechtsgesetzes der Bundesrepublik Deutschland in der jeweils geltenden Fassung zulässig. Sie ist grundsätzlich vergütungspflichtig. Zuwiderhandlungen unterliegen den Strafbestimmungen des Urheberrechtes.

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Diplomica GmbH http://www.diplom.de, Hamburg 2003 Printed in Germany

Diplomarbeit Nachbehandlung von Beton durch Zugabe wasserspeichernder Zusätze Inhaltsverzeichnis

Inhalt

Aufgabenstellung ........................................................................4 Abbildungsverzeichnis ...............................................................5 1 Einleitung/Problemstellung .................................................8 1.1 Überblick über die Nachbehandlung von Beton..................................... 8

1.2 Geschichte des Baustoffs Beton............................................................ 9

1.3 Beton heute ......................................................................................... 10

1.4 Versuchsziele ...................................................................................... 11

1.5 Übersicht über den Aufbau der Diplomarbeit ....................................... 12

2 Stand der Kenntnisse zur Nachbehandlung von Beton..13 2.1 Einführung und Hintergrund................................................................. 13

2.2 Aussagen zur Nachbehandlung von Beton in der Richtlinie des

Deutschen Ausschusses für Stahlbeton (DAfStb)................................ 19

2.3 Aussagen zur Nachbehandlung von Beton in der DIN......................... 23

2.4 Vergleich der Regelungen aus DIN und DAfStb-Richtlinie................... 26

2.5 Zusammenfassung der Nachbehandlungskriterien.............................. 28

2.5.1 Zusammenfassung im Allgemeinen........................................ 28

2.5.2 Zusammenfassung im Speziellen........................................... 28

3 Versuchsdurchführung und Versuchsauswertung.........31 3.1 Erläuterung der durchgeführten Versuche ........................................... 31

3.1.1 Einführung .............................................................................. 31

3.1.2 Kornzusammensetzung/Siebversuch ..................................... 34

3.1.3 Ausbreitversuch...................................................................... 36

3.1.4 Verdichtungsversuch .............................................................. 38

3.1.5 Luftporengehalt von Frischbeton ............................................ 39

3.1.6 Frischbetonrohdichte .............................................................. 40

3.1.7 Festbetonrohdichte................................................................. 41

3.1.8 Druckfestigkeit ........................................................................ 42

3.1.9 Feuchte-/Temperaturmessungen an Platten .......................... 44

3.1.10 Schwindmessungen ............................................................... 47

2

Diplomarbeit Nachbehandlung von Beton durch Zugabe wasserspeichernder Zusätze Inhaltsverzeichnis

3.1.11 Bestimmung des Feuchtegehalts ........................................... 49

3.1.12 Fehlerbetrachtung .................................................................. 50

3.2 Erläuterung der einzelnen Betonkomponenten.................................... 52

3.2.1 Beton ...................................................................................... 52

3.2.2 Fließmittel ............................................................................... 56

3.2.3 Stabilisator.............................................................................. 60

3.2.4 Feststellung des Stabilisator- und Fließmittelgehalts.............. 63

3.3 Auswertung der Versuche.................................................................... 66

3.3.1 Allgemeine Gegenüberstellung der Versuchsergebnisse der

verschiedenen Betonrezepturen............................................. 66

3.3.2 Auswertung der Druckfestigkeiten .......................................... 69

3.3.3 Auswertung der Schwindmessungen ..................................... 74

3.3.4 Messungen der relativen Feuchte .......................................... 78

3.3.5 Bestimmung des Feuchtegehalts ........................................... 84

3.3.6 Vergleich der Aussagen aus 3.3.4 und 3.3.5.......................... 86

4 Auswirkungen des Stabilisatoreinsatzes auf die Nachbehandlung ................................................................87

4.1 Auswirkung des Stabilisators auf die Nachbehandlungsmaßnahmen.. 87

4.2 Konsistenz und Verarbeitbarkeit .......................................................... 87

4.3 Materialkosten ..................................................................................... 88

5 Fazit .....................................................................................90 Literaturverzeichnis ..................................................................92 Anhang .......................................................................................94

3

Diplomarbeit Nachbehandlung von Beton durch Zugabe wasserspeichernder Zusätze Abbildungsverzeichnis

Abbildungsverzeichnis Abb. 1: Beeinflussende Faktoren für die Betonqualität................................ 9

Abb. 2: Schematische Darstellung der Hydratation eines Zementkorns.... 14

Abb. 3: Erhärtung von Zement mit verschiedenen Wasserzementwerten . 14

Abb. 4: Wasseraufnahme von losem Zement nach 6 Monaten

Lagerung an der Luft mit unterschiedlicher Feuchte ..................... 15

Abb. 5: Das Austrocknungsverhalten von Beton in Abhängigkeit von

Windgeschwindigkeit, Luftfeuchtigkeit und Temperatureinfluss .... 16

Abb. 6: Nachbehandlungsmaßnahmen für Beton...................................... 18

Abb. 7: Mindestdauer für die Nachbehandlung in Tagen........................... 22

Abb. 8: Mindestdauer der Nachbehandlung von Beton bei den

Expositionsklassen nach DIN 1045-2 außer X0, XC1, XM

(Tabelle 2 der DIN 1045-3)............................................................ 24

Abb. 9: Vergleich der Nachbehandlungsdauern nach

DAfStb-Richtlinie und DIN............................................................. 29

Abb. 10: Darstellung der acht verschiedenen Betonrezepturen für die

Laborversuche .............................................................................. 31

Abb. 11: Herstellung des Betons der Serie 4............................................... 32

Abb. 12: Herstellung der Platten zur Messung von relativer Feuchte und

Temperatur im Beton .................................................................... 33

Abb. 13: Zusammensetzung der Prüfmengen ............................................. 34

Abb. 14: Ergebnis der Siebversuche ........................................................... 34

Abb. 15: Sieblinie der verwendeten Zuschläge ........................................... 36

Abb. 16: Durchführung des Ausbreitversuchs ............................................. 37

Abb. 17: Konsistenzklassen des Frischbetons ............................................ 38

Abb. 18: Durchführung des Verdichtungsversuchs ..................................... 39

Abb. 19: Bestimmung des Luftgehalts im Frischbeton nach dem

Druckausgleichsverfahren............................................................. 40

Abb. 20: Bestimmung der Frischbetonrohdichte.......................................... 41

Abb. 21: Druckfestigkeit nach Rückprallhammer......................................... 43

5


Abb. 22: Durchführung der Druckversuche mit dem

Rückprallhammer und per Abdrücken........................................... 44

Abb. 23: Feuchte- und Temperaturmessung im Beton................................ 45

Abb. 24: Relative Betonfeuchte über die Tiefe ab Oberfläche

nach 7 Tagen Luftlagerung ........................................................... 46

Abb. 25: Verlauf des Schwindens................................................................ 48

Abb. 26: Durchführung der Schwindmessungen mit dem

Setz-Dehnungs-Messer ................................................................ 49

Abb. 27: Betonzusammensetzung für 61 dm³ bei w/z=0,45 ........................ 55

Abb. 28: Betonzusammensetzung für 61 dm³ bei w/z=0,60 ........................ 55

Abb. 29: Anwendungsmöglichkeiten für Fließmittel ..................................... 57

Abb. 30: Betonzusammensetzung für 25 dm³ bei w/z=0,45 für die

Probemischungen ......................................................................... 63

Abb. 31: Festbetonrohdichten nach einem, zwei, sieben und 28 Tagen ..... 69

Abb. 32: Entwicklung der Druckfestigkeit (Prüfung durch Abdrücken)......... 71

Abb. 33: Vergleich der Festigkeitsentwicklungen ........................................ 73

Abb. 34: Entwicklung des Schwindmaßes bis ca. 28 Tage/672 Stunden .... 75

Abb. 35: Entwicklung des Schwindmaßes nach 105°C-Trocknung ............. 76

Abb. 36: Bezug des Schwindens auf den Feuchtegehalt ............................ 77

Abb. 37: Bezug des Schwindens auf den Feuchtegehalt nach

ca. 28 Tagen/672 Stunden............................................................ 78

Abb. 38: Entwicklung der relativen Feuchte in einer Tiefe von 2cm

bis ca. 28 Tage/672 Stunden ........................................................ 79

Abb. 39: Entwicklung der relativen Feuchte in einer Tiefe von 4cm

bis ca. 28 Tage/672 Stunden ........................................................ 80

Abb. 40: Entwicklung der relativen Feuchte nach 105°C-Trockung

in einer Tiefe von 2cm................................................................... 82

Abb. 41: Entwicklung der relativen Feuchte nach 105°C-Trockung

in einer Tiefe von 4cm................................................................... 83

6


Abb. 42: Entwicklung des Feuchtegehalts, ab ca. 28 Tage/672 Stunden

Lagerung im Wärmeschrank bei ca. 105°C bis zur

Gewichtskonstanz ......................................................................... 84

Abb. 43: Materialkosten des Betons für die in den Laborversuchen

hergestellten Serien ...................................................................... 89

7

Diplomarbeit Nachbehandlung von Beton durch Zugabe wasserspeichernder Zusätze 1 Einleitung/Problemstellung

1 Einleitung/Problemstellung

1.1 Überblick über die Nachbehandlung von Beton

Um eine ausreichende und dauerhafte Betonqualität herzustellen, muss der

Beton im ausreichenden Maße nachbehandelt werden. Ziel ist hierbei primär

die Gewährleistung der Hydratation im oberflächennahen Bereich durch eine

ausreichende Feuchthaltung basierend auf verschiedenen Maßnahmen.

Diese Maßnahmen zielen darauf ab, die Austrocknung zu verhindern oder

dem Beton Wasser zuzuführen. Entsprechende Regelungen finden sich in

der DAfStb-Richtlinie zur Nachbehandlung von Beton oder in der DIN 1045-3

wieder, wobei die DIN im Juli 2001 die Richtlinie ersetzt hat. Die vorliegende

DIN ergänzt die für den Beton gültige EN 206. Der nicht zu unterschätzende

Einfluss der Nachbehandlung auf die Betonqualität lässt sich anhand

Abbildung auf Seite 9 erkennen.

Der Vorteil der Nachbehandlung, die Herstellung einer guten Betonqualität,

wird leider von einem wesentlichen Nachteil begleitet: einem hohen Zeit- und

dadurch einem hohen Kostenaufwand. Die Nachbehandlung wird daher in

der Bauausführung nur im geringen Maße berücksichtigt.

Im Rahmen dieser Diplomarbeit soll anhand von Laborversuchen der Einsatz

eines wasserspeichernden Zusatzes geprüft werden. Hierdurch soll eine

höhere Feuchte im Beton erreicht werden, die eine zeitlich längere

Hydratation sicherstellt. Dies würde bei gleicher Art und Weise der

Nachbehandlung von Betonbauteilen wie bisher eine höhere Betonqualität

bedeuten.

8


Abb. 1: Beeinflussende Faktoren für die Betonqualität1

1.2 Geschichte des Baustoffs Beton2, 3

Ob als Bürogebäude, Tunnel, Brücken, Klärwerke, Fahrbahnen,

Mülltonneneinfassungen oder Pflanzenkübel: Beton ist als Baustoff nicht

mehr wegzudenken, auch wenn er aufgrund seiner grauen Eintönigkeit (vor

allem beim Sichtbeton) kein gutes Image hat.

1 Fraunhofer IRB Verlag (Hrsg.), Wirksamkeit von Nachbehandlungsverfahren, Stuttgart, 1998, S. 3 2 Bonacker, Beton: ein Baustoff wird Schlagwort, Marburg, 1996 3 Tzschätzsch, Script/Vorlesungsunterlagen Stahlbetonbau I, FHTW Berlin

9


Den Ursprung des Betons kann man wahrscheinlich im „Opus Caementitium“

durch die Herstellung druckfester Bauteile aus Mörtel und Steinen vor ca.

2000 Jahren sehen. Im 19. Jahrhundert wurde die Entwicklung des Betons

entscheidend forciert, und das Jahr 1824 kann als Meilenstein des

Betonbaus angesehen werden: Der Portlandzement wurde entwickelt. Ende

der 50er/Anfang der 60er Jahre des 19. Jahrhunderts wurde durch die

Franzosen Lambot (Betonboot) und Monier (Blumenkübel) der Stahlbeton

eingeführt. Sie verstärkten den Beton mit Stahleinlagen und gaben ihm damit

höhere Festigkeiten. Ende des 19. Jahrhunderts wurden die ersten Versuche

durchgeführt, um Stahlbeton bemessen zu können. Die gewonnenen

Erkenntnisse, dass Stahlbeton eine hohe Haltbarkeit besitzt, führten zum

Einsatz des Stahlbetons bei Bauteilen mit besonderen Anforderungen an

Festigkeit und Haltbarkeit, z. B. im Brückenbau.

Im Laufe der weiteren Entwicklung wurden die Fertigteile eingeführt. Im

Unterschied zum Ortbeton können Fertigteile leichter nachbehandelt werden,

da man die Umgebungsbedingungen künstlich gleichmäßig und für die

Betonerhärtung optimal halten kann.

In den 20er Jahren des letzten Jahrhunderts wurde der Sichtbeton ein

Begriff, der vor allem in den 50er und 60er Jahren einen Boom erlebte.

Ursache hierfür war die von Le Corbusier propagierte „Materialehrlichkeit“: er

ließ seine Bauten unverputzt. Hier ist die Nachbehandlung von besonderer

Bedeutung, um die architektonische Wirkung besonders herauszuheben.

1.3 Beton heute

Beton ist im Wesentlichen eine Zusammensetzung aus Wasser, Zement und

den Gesteinskörnungen. Außerdem gibt es die Möglichkeit, dem Beton

Zusatzmittel und/oder Zusatzstoffe beizumischen.

Durch Variation der einzelnen Komponenten können die Betoneigenschaften

verändert werden. So führt ein niedrigerer Wasseranteil (niedrigerer

Wasserzementwert) zu einer höheren Druckfestigkeit. Durch die Verwendung

von Zuschlägen mit geringer Dichte (z. B. Naturbims oder Blähton) kann

10


Leichtbeton hergestellt werden. Eine größere Mahlfeinheit des Zements führt

zu einer höheren Zementfestigkeit und somit zu einer höheren

Betonfestigkeit. Dies sind nur ein paar Beispiele der Beeinflussung der

Betoneigenschaften.

Durch Betonzusätze können die Eigenschaften des Frisch- oder Festbetons

verändert werden. Man unterscheidet hier in Zusatzmittel und Zusatzstoffe.

Zusatzmittel4 verändern die chemischen oder physikalischen

Betoneigenschaften. Die Zugabe erfolgt in geringen Mengen. Aus diesem

Grunde werden die Zusatzmittel in der Stoffraumrechnung nicht

berücksichtigt. Sie können zum Beispiel das Erstarrungsverhalten von

Frischbeton beeinflussen (durch Verzögerer) oder die Konsistenz bzw. die

Verarbeitbarkeit (durch Betonverflüssiger). Bei der Veränderung von

Eigenschaften zum Positiven können sich andere Eigenschaften zum

Negativen entwickeln. Deshalb ist immer der Einsatz von Zusatzmitteln durch

Eignungsprüfungen notwendig.

Auch Zusatzstoffe können die Betoneigenschaften verändern. Sie werden in

großen Anteilen zugegeben und sind bei der Stoffraumrechnung zu

berücksichtigen. Als Beispiel seien Gesteinsmehle (Pigmente zur Einfärbung

oder Flugasche als teilweiser Zementersatz) genannt.

Durch die verschiedenen Kombinationen von Wasser, Gesteinskörnung,

Zement, Zusatzmitteln und Zusatzstoffen ist der Beton ein sehr vielseitig

einsetzbarer, weil auch beliebig formbarer Baustoff. Prinzipiell kann man

sagen, dass er für fast jede Anforderung individuell produzierbar ist.

1.4 Versuchsziele

Wie unter 1.1 erwähnt wird im Rahmen dieser Diplomarbeit der Einsatz eines

wasserspeichernden Zusatzes (Stabilisators) erprobt, um im Endeffekt die

4 Lamprecht/Kind-Barkauskas/Wolf (Hrsg.), Beton-Lexikon, Düsseldorf, 1990, S. 87f.

11


Betonqualität zu erhöhen und eventuell den Nachbehandlungsaufwand zu

reduzieren.

Hierzu wurden acht verschiedene Betonserien hergestellt. Die Serien

unterschieden sich in ihrer Zusammensetzung im Wasserzementwert

(0,45/0,60), Fließmittelanteil (mit/ohne) und Stabilisatoranteil (mit/ohne). Es

sollte, wenn möglich, nachgewiesen werden, dass die

Betonzusammensetzungen mit Stabilisator im Wesentlichen den

Eigenschaften eines „normalen“ Betons entsprechen, jedoch eine höhere

Feuchte aufweisen.

Um eine ergebnismäßige Vergleichbarkeit zwischen den verschiedenen

Betonrezepturen herzustellen, wurde ein Versuchsprogramm ausgearbeitet,

mit dem verschiedene Eigenschaften wie z. B. Ausbreitmaß, Druckfestigkeit

oder Feuchtegehalt festgestellt und miteinander verglichen werden sollten.

Auf dieses Versuchsprogramm wird im Kapitel 3.1 näher eingegangen, die

Auswertung der Versuche erfolgt in 3.3.

1.5 Übersicht über den Aufbau der Diplomarbeit

Zuerst bereitet die vorliegende Diplomarbeit den Stand der Kenntnisse auf.

Die ehemals gültige „Richtlinie zur Nachbehandlung von Beton“ vom

Deutschen Ausschuss für Stahlbeton und die heute gültige DIN 1045-3

werden erläutert und miteinander verglichen.

Um die Versuchsdurchführung transparenter zu machen, wird diese in einem

weiteren Abschnitt kurz dargelegt. Es wird auch auf die verwendeten Stoffe

eingegangen. Anschließend erfolgt die Auswertung und Gegenüberstellung

der Versuchsergebnisse der verschiedenen Betonrezepturen. Falls

darstellbar sollen Einsatzmöglichkeiten des Betons mit Stabilisatorzusatz

genannt und überprüft werden.

12

Diplomarbeit Nachbehandlung von Beton durch Zugabe wasserspeichernder Zusätze 2 Stand der Kenntnisse zur Nachbehandlung von Beton

2 Stand der Kenntnisse zur Nachbehandlung von Beton Die Nachbehandlung des Betons ist ein wesentlicher Beitrag zur

Qualitätssicherung und soll bei richtiger Ausführung die Oberflächenqualität

und Dauerhaftigkeit des Betons erhöhen. „Je geringer die Porosität, je dichter

der Zementstein, desto höher ist auch der Widerstand gegen äußere

Einflüsse.“5 Trotz der Notwendigkeit und Wichtigkeit wird im baupraktischen

Ablauf die Nachbehandlung oft vernachlässigt, was als eine häufige Ursache

von Schäden an Betonbauwerken angesehen werden kann. Gründe für das

Vernachlässigen der Nachbehandlung liegen vor allem im hohen

Arbeitsaufwand, den die Nachbehandlung erfordert, und den daraus

resultierenden Kosten. Die Akzeptanz einer sinnvollen, richtig ausgeführten

und somit qualitativ guten Nachbehandlung ist im Tagesgeschäft aufgrund

des sehr hohen Termin- und Kostendrucks gering.

Innerhalb dieses Kapitels wird zuerst eine Einführung in die Nachbehandlung

gegeben. Die Ausführungen in der DAfStb-Richtlinie und der DIN 1045-3

werden erläutert und in einem weiteren Abschnitt miteinander verglichen.

2.1 Einführung und Hintergrund

Warum ist die Nachbehandlung von Beton notwendig?

Die Nachbehandlung soll die Betonqualität im oberflächennahen Bereich

sichern. Es sollen beim frisch eingebauten Beton Schutzmaßnahmen gegen

Austrocknen, Gefrieren, mechanische und chemische Angriffe und

Erschütterungen getroffen werden. Wird die Nachbehandlung nicht oder nur

mangelhaft ausgeführt, so kann es im oberflächennahen Bereich zu

folgenden Schädigungen kommen: Schwindrisse, Entstehung einer porösen

Betonoberfläche, Absanden, Frostabsprengungen oder niedrige Festigkeiten

im oberflächennahen Bereich. Als Folge von Absprengungen oder auch einer

hohen Porosität kann wiederum der Korrosionsschutz der Bewehrung

5 Bayer/Kampen, Beton-Praxis: Ein Leitfaden für die Baustelle, 8. Auflage, Erkrath, 1999, S. 53

13


aufgehoben werden, es kann zum Rosten der Stähle und dadurch zu

weiteren Absprengungen der Betondeckung kommen.6

Nachbehandlungsmaßnahmen sollen also dem Austrocknen entgegenwirken

und eine ausreichende Hydratation im Beton gewährleisten. „Es sind also

Maßnahmen erforderlich, die ... ein Feuchtigkeitsangebot nach Höhe und

Dauer sicherstellen, das zu einer entsprechenden Hydratation führt.“7 Als

Hydratation bezeichnet man die Entstehung des Zementsteins, der aus dem

Zementleim hervorgeht.

Abb. 2: Schematische Darstellung der Hydratation eines Zementkorns8

Abb. 3: Erhärtung von Zement mit verschiedenen Wasserzementwerten9

Es werden bei diesem Vorgang ca. 25% des Wassers chemisch und 15%

physikalisch gebunden, was einem Wasserzementwert von 0,40 entspricht.

Ein höherer w/z-Wert führt zu Kapillarporen im Zementstein, die durch das

Überschusswasser, welches nicht gebunden wird, entstehen. Mit einem

steigenden Gehalt an Kapillarporen nimmt die Betonqualität ab.10

Beton erreicht seine volle Festigkeit, wenn bei einem Wasserzementwert von

0,40 die Hydratation vollständig ermöglicht wurde. Dies sorgt für ein

Minimum an Kapillarporen. Mit steigender Temperatur wird die Hydratation

beschleunigt. Beendet wird sie, wenn nicht mehr ausreichend Wasser zur

6 Readymix AG (Hrsg.), Betontechnische Daten, 17. Auflage, Ratingen , 2000, S. 68 7 Weigler/Karl, Beton – Arten, Herstellung, Eigenschaften, Berlin, 1989, S. 176 8 Lamprecht/Kind-Barkauskas/Wolf (Hrsg.), Beton-Lexikon, Düsseldorf, 1990, S. 183 9 Bayer/Kampen, Beton-Praxis: Ein Leitfaden für die Baustelle, 8. Auflage, Erkrath, 1999, S. 23 10 Lamprecht/Kind-Barkauskas/Wolf (Hrsg.), Beton-Lexikon, Düsseldorf, 1990, S. 183/S.190f.

14


Verfügung steht.11 Der Betonkalender (Ausgabe 2002) sagt dazu außerdem

aus, „dass die Hydratation zum Stillstand kommt, wenn die relative Feuchte

im Porensystem des Zementsteins unter etwa 80% fällt.“12

Auch Weigler/Karl13 gehen davon aus, dass ein ausreichender

Hydratationsgrad dann erreicht wird, wenn die relative Feuchte über 80%

liegt. Grundlage zu dieser Annahme bilden Versuche zur Wasseraufnahme

von lose geschüttetem Zement innerhalb von sechs Monaten.

Abb. 4: Wasseraufnahme von losem Zement nach 6 Monaten Lagerung an der Luft mit unterschiedlicher Feuchte14

Der steile Anstieg der Kurve ab 80% relativer Feuchte zeigt die dann deutlich

steigende Hydratation.

Weigler/Karl merken zur Hydratation weiterhin an, dass sie im Wesentlichen

durch Feuchte und Temperatur beeinflusst wird. Günstig wirken sich eine

hohe Feuchte und eine begrenzte Temperatur aus. Wenn die Temperaturen

nicht zu niedrig sind, sind hohe Frühfestigkeiten möglich, was vor allem für

die Fertigteilproduktion interessant ist. Niedrige Temperaturen dagegen

sorgen für eine langsamere Erhärtung, jedoch für eine höhere Festigkeit.

11 Lamprecht/Kind-Barkauskas/Wolf (Hrsg.), Beton-Lexikon, Düsseldorf, 1990, S. 183 12 Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH (Hrsg.), Betonkalender 2002 BK 1, Berlin, 2002, S. 108 13 Weigler / Karl, Beton – Arten, Herstellung, Eigenschaften, Berlin, 1989, S. 175f. 14 Weigler / Karl, Beton – Arten, Herstellung, Eigenschaften, Berlin, 1989, S. 176

15


Leider halten sich die Autoren mit konkreteren Angaben zu den

Temperaturen zurück.

Neben der nicht ausreichenden Hydratation ist das Schwinden eine weitere

Folge vorzeitigen Austrocknens. Als Schwinden bezeichnet man die

Volumenverminderung des Betons infolge Austrocknung, die zu sogenannten

Schwindspannungen führt. Hat der junge Beton noch eine zu geringe

Zugfestigkeit, so kann er die Schwindspannungen nicht aufnehmen. Es

kommt zu Schwindrissen, die von der Betonoberfläche ausgehend in das

Innere des Betons führen. Gegenmaßnahme ist auch hier das Verhindern

des zu schnellen Austrocknens.15

Die Austrocknung des Betons ist abhängig von der Lufttemperatur, der

relativen Luftfeuchte, der Betontemperatur und der Windgeschwindigkeit.

Wie an nachfolgendem Bild zu sehen, ist die Austrocknung, also die

verdunstete Wassermenge, umso kleiner, je kleiner die vorgenannten

Faktoren sind.

Abb. 5: Das Austrocknungsverhalten von Beton in Abhängigkeit von Windgeschwindigkeit, Luftfeuchtigkeit und Temperatureinfluss16

15 Bundesverband der Deutschen Zementindustrie (Hrsg.), Nachbehandeln von Beton, Wiesbaden, 1998, S. 1 16 Bayer/Kampen, Beton-Praxis: Ein Leitfaden für die Baustelle, 8. Auflage, Erkrath, 1999, S. 54

16


Bei der geringen Zugfestigkeit des jungen Betons kann es auch zu Rissen

infolge Temperaturspannungen kommen. Temperatureinflüsse können sein:

starke Sonneneinstrahlung, starke kurzfristige Temperaturänderungen, Frost

sowie die Wärmeentwicklung aufgrund der Hydratation. In den ersten beiden

Fällen kann durch Abdecken und Feuchthalten Abhilfe geschaffen werden.

Bei Frost bzw. Betonieren bei Temperaturen unter 5°C muss der Beton

wärmedämmend abgedeckt oder ihm Wärme zugeführt werden, um

Frostschäden zu vermeiden. „Die Hydratationswärmemenge kann durch

Verringerung des Zementgehalts, Ersatz von Portlandzement durch

Hochofenzement und Zugabe von Flugasche herabgesetzt werden.“17

Erschütterungen und Schwingungen aus mechanischen Beanspruchungen

können das Gefüge des Betons stören. Vor allem der Verbund zwischen

Stahl und Beton kann verloren gehen. Entgegenwirken kann man den

mechanischen Beanspruchungen durch möglichst spätes Ausschalen oder

Schutzabdeckungen.18

Als Nachbehandlungsarten sind austrocknungsbehindernde oder

wasserzuführende Maßnahmen bekannt. Als austrocknungsbehindernd

gelten das Belassen in der Schalung oder das Aufbringen von Folien oder

Nachbehandlungsmitteln. Wasserzuführend hingegen ist das Abdecken mit

wasserspeichernden Materialien, die ihrerseits wiederum feucht gehalten

werden müssen, oder das Besprühen der Betonoberfläche mit Wasser. Beim

Besprühen mit Wasser ist allerdings darauf zu achten, dass der

Temperaturunterschied zwischen Wasser und Beton nicht zu groß ist, um

Risse aufgrund Temperaturspannungen zu verhindern.19 Zur Wirksamkeit

wurde festgestellt, dass wasserzuführende und wasserhaltende Maßnahmen

gleich wirksam sind.20 Weiterhin sollte die Art der

17 Deutscher Ausschuss für Stahlbeton (Hrsg.), Heft 495: Stoffeigenschaften jungen Betons – Versuche und Modelle, Berlin, 1999, S. 13 18 Bundesverband der Deutschen Zementindustrie (Hrsg.), Nachbehandeln von Beton, Wiesbaden, 1998, S. 2 19 Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH (Hrsg.), Betonkalender 2002 BK 1, Berlin, 2002, S. 108 20 Fraunhofer IRB Verlag (Hrsg.), Wirksamkeit von Nachbehandlungsverfahren, Stuttgart, 1998, S. 98

17


Nachbehandlungsmaßnahme von der Umgebungstemperatur nach folgender

Übersicht beachtet werden:

*) Nachbehandlungs- und Ausschalfristen um die Anzahl der Frosttage verlängern; Beton mindestens sieben Tage vor Niederschlägen schützen

Abb. 6: Nachbehandlungsmaßnahmen für Beton21

Nachbehandlungsmaßnahmen und –dauern sollten vor Beginn der

Bauarbeiten zwischen Auftraggeber und Auftragnehmer möglichst präzise

beschrieben und festgelegt werden. Durch die vielen Einflüsse aus

Umweltbedingungen, Betoneigenschaften und Bauwerksnutzung kann über

die Nachbehandlung keine pauschale Aussage getroffen werden, für jedes

Bauwerk (oder sogar Bauteil) ist eine individuelle Festlegung zur

Nachbehandlung nötig.22

Auf die Nachbehandlungsverfahren und Nachbehandlungsdauern wird im

Einzelnen in den Abschnitten 2.2 und 2.3 eingegangen. Dort werden die

bisher gültige „Richtlinie zur Nachbehandlung von Beton“ des Deutschen

21 Bayer/Kampen, Beton-Praxis: Ein Leitfaden für die Baustelle, 8. Auflage, Erkrath, 1999, S. 57 22 Weigler/Karl, Beton – Arten, Herstellung, Eigenschaften, Berlin, 1989, S. 179f.

18


Ausschuss für Stahlbeton und die Aussagen in der aktuell gültigen DIN 1045

Teil 3 behandelt.

Als Verfahren wurden z. B. schon das Belassen in der Schalung oder das

Besprühen mit Wasser genannt. Die Nachbehandlungsdauern richten sich

nach den Umgebungsbedingungen bzw. der Festigkeitsentwicklung des

Betons. Diese wiederum ist abhängig von der Betonzusammensetzung

(Einfluss von Zementart und Zusatzmittel), der Frischbetontemperatur, den

Umgebungsbedingungen und den Bauteilabmessungen.

2.2 Aussagen zur Nachbehandlung von Beton in der Richtlinie des Deutschen Ausschusses für Stahlbeton (DAfStb)23

Die Richtlinie zur Nachbehandlung von Beton vom DAfStb wurde im Februar

1984 erstmals herausgegeben und ergänzte die Angaben zur

Nachbehandlung in der damals gültigen DIN 1045. Mit Erscheinen der DIN

1045 Teil 3 „Bauausführungen“ im Juli 2001 wurde die Richtlinie ungültig.

Die Richtlinie ist unterteilt in die Abschnitte

1 Zweckbestimmung

2 Allgemeines

3 Anwendungsbereich

4 Nachbehandlungsverfahren

5 Dauer der Nachbehandlung

Auf diese Abschnitte wird im Folgenden eingegangen.

Das Kapitel 1 „Zweckbestimmung“ erläutert kurz den Hintergrund der

Richtlinie. Betonnachbehandlung hat demnach den Zweck der

Qualitätssicherung. Frisch eingebrachter Beton soll gegen Austrocknen

geschützt werden mit dem Ziel, im oberflächennahen Bereich des Betons

eine ausreichende Erhärtung und somit die Dauerhaftigkeit von

Betonbauteilen zu erreichen.

23 Die Richtlinie wurde entnommen aus: Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH (Hrsg.), Betonkalender 1993 Teil 2, Berlin, 1993, S. 224ff.

19


Im Teil 2 „Allgemeines“ wird kurz der Nutzen erläutert, die Nachbehandlung

ins Leistungsverzeichnis aufzunehmen. Es sollen zwischen Auftraggeber und

Auftragnehmer möglichst genaue Aussagen getroffen werden über die

Einflüsse, welchen der Beton im Laufe der Nutzung des Bauwerks

ausgesetzt ist.

Der Anwendungsbereich der Richtlinie (Teil 3) bezieht sich auf die im

Regelfall zur Nachbehandlung erforderlichen Maßnahmen.

Außergewöhnliche Einflüsse aus Schwingungen/Erschütterungen,

Temperaturspannungen werden nicht berücksichtigt. Es wird auf zwei

Sonderfälle hingewiesen: Bei besonderen Anforderungen an die

Betonoberfläche z. B. infolge Frost-/Tausalz- oder chemischer Einwirkung

sind Maßnahmen erforderlich, die über die Maßgaben der Richtlinie

hinausgehen. Bei erdfeuchten Bauteilen hingegen kann der Aufwand für die

Betonnachbehandlung verringert werden.

Zu den Nachbehandlungsverfahren trifft die Richtlinie im Teil 4 folgende

Aussagen: „Gebräuchliche Verfahren sind Belassen in der Schalung,

Abdecken mit Folien, Aufbringen wasserhaltender Abdeckungen, Aufbringen

von flüssigen Nachbehandlungsmitteln, kontinuierliches Besprühen mit

Wasser oder eine Kombination aus diesen.“ Mit der Nachbehandlung ist

unmittelbar nach Einbau des Betons zu beginnen. Die einzelnen

Nachbehandlungsmaßnahmen werden folgendermaßen näher erläutert:

- Belassen in der Schalung

Abhängig von der Art der Schalung (Holz-/Stahlschalung) sind entweder die

Schalung feucht zu halten oder Einflüsse aus der Umgebungstemperatur zu

berücksichtigen.

- Abdecken mit Folien

Folien sollen die Feuchtigkeitsabgabe aus dem Beton an die Umgebung

reduzieren. Die Betonoberfläche soll vollständig abgedeckt sein. Es ist darauf

zu achten, dass die Folien die Betonoberflächen nicht berühren.

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