Sika Betonhandbuch 2013

Sika Beton Handbuch

2

HerausgeberSika Services AG Tüffenwies 16 CH-8048 Zürich www.sika.ch

AutorenDipl.-Ing. HTL Jürg Schlumpf, Sika Services AGDipl.-Ing. Bastian Bicher, Sika Services AGDipl.-Ing. Oliver Schwoon, Sika Services AG

LayoutSika Services AG Corporate Marketing Service

© 2013 Sika Schweiz AGAlle Rechte vorbehalten

Ausgabe 05/2013

3

Vorwort

Dieses neue Betonhandbuch ist eine Anleitung, die Kapitel für Kapitel durch die Hauptmethoden und -prozesse zur Herstellung von Beton für verschiedene Anforderungen führt. Natürlich wird auch beim Beton der zunehmende Ruf nach Nachhaltigkeit berücksichtigt.Eine der Hauptanforderungen an dauerhaften Beton ist seine Wasserundurchlässigkeit. Doch wasserundurchlässiger Beton ist längst nicht das Einzige, was zur Herstellung eines wasserdichten Baus benötigt wird. Dem Thema «Wasserundurchlässiger Betonbau» ist in diesem Betonhandbuch ein eigenes Kapitel namens Weisse Wanne gewidmet, in dem Form und Umfang der Rezeptur, wasserundurchlässige Betonrezepturen und Alternativlösungen für eine wasserdichte Verfugung behandelt werden.

Das Buch ist in folgende Kapitel unterteilt:1. Baustoff Beton2. Nachhaltigkeit3. Die fünf Komponenten des Betons4. Betonrezeptur5. Eigenschaften von Frischbeton und Tests6. Anwendung von Beton7. Eigenschaften von Festbeton und Tests8. Betonarten9. Weisse Wanne10. Empfohlene Massnahmen11. Normen12. Index

Moderner Beton besteht aus fünf Komponenten. Somit bildet er ein komplexes System, dessen Prüfung für alle Beteiligten immer wieder eine Herausforderung darstellt. Für jedes Bauteil sind die Komponenten des Betons an den Leistungsvorgaben für Frisch- und Festbeton auszurichten.

Die Verfasser des Betonhandbuchs sind seit vielen Jahren bei Sika als Ingenieure im Projekt- und Produktmanagement tätig. Dieses Buch soll zugleich als Einführung in das Thema Beton und Anwendung von Beton als auch zur gründlichen Einarbeitung in den wichtigsten Baustoff Beton dienen; es ist als zuverlässige Informationsquelle für unsere Partner gedacht.

Mai 2013

4

1. Inhaltsverzeichnis

1. Baustoff Beton 71.1 Einführung 7

1.2 Begriffe 8

1.3 Die wichtigsten Verwendungsarten von Beton 10

2. Nachhaltigkeit 142.1 Betonzusatzmittel und die Umwelt 14

2.2 Leistungsstark und nachhaltig 16

2.3 Ökobilanz für Betonzusatzmittel 18

3. Die fünf Komponenten des Betons 223.1 Zement und Bindemittel 22

3.2 Gesteinskörnungen für Beton (Betonzuschläge) 25

3.3 Betonzusatzmittel 28

3.3.1 Sika Produkte (Markt Schweiz) 31

3.4 Betonzusatzstoffe und Zementzusatzstoffe 32

3.5 Wasser 33

4. Betonrezeptur 344.1 Berechnung von Betonrezepturen 34

4.2 Rezepturkonzept für Leimvolumen 37

4.3 Sika Rezeptur-Programm 39

5. Eigenschaften von Frischbeton und Tests 445.1 Wasserzementwert 44

5.1.1 Darrversuch 45

5.2 Verarbeitbarkeit und Konsistenz 46

5.3 Sommerbeton 55

5.4 Winterbeton 60

5.5 Frischbetonluftgehalt 63

5.6 Frischbetonrohdichte 64

5.7 Frischbetontemperatur 65

5.8 Kohäsion und Bluten 66

6. Anwendung von Beton 686.1 Kranbeton 68

6.2 Pumpbeton 70

5

6.3 Selbstverdichtender Beton (SVB/SCC) 74

6.4 Beton für Verkehrsflächen 78

6.5 Massenbeton 80

6.6 Monobeton Industrieböden 82

6.7 Walzbeton (RCC) 84

6.8 Gleitbeton 86

6.9 Spritzbeton 88

6.10 Beton für die Vorfabrikation 92

6.11 Tübbingbeton 96

7. Eigenschaften von Festbeton und Tests 987.1 Anforderungen an Probekörper und Schalungen 98

7.2 Dichte 102

7.3 Druckfestigkeit 103

7.4 Biegezugfestigkeit 108

7.5 Zugfestigkeit 110

7.6 E-Modul 111

7.7 Schwinden 112

7.8 Wasserundurchlässigkeit 114

7.9 Frost- und Frost-Tausalz-Beständigkeit 118

7.10 Abriebfestigkeit 120

7.11 Chemische Beständigkeit 122

7.12 Sulfatbeständigkeit 124

7.13 AAR-Beständigkeit 126

7.14 Feuerbeständigkeit 128

8. Betonarten 1308.1 Wasserdichter Beton 130

8.2 Korrosionsbeständiger Beton 134

8.3 Frost- und Frost-Tausalz-beständiger Beton 138

8.4 Sulfatbeständiger Beton 142

8.5 Feuerfester Beton 146

8.6 Gegen Alkali-Aggregat-Reaktion resistenter Beton 150

8.7 Abriebbeständiger Beton 154

8.8 Chemikalienbeständiger Beton 158


6


8.9 Hochfester Beton 160

8.10 Schwindarmer Beton 164

8.11 Faserbeton 166

8.12 Sichtbeton 170

8.13 Farbbeton 172

8.14 Unterwasserbeton 174

8.15 Leichtbeton 176

8.16 Schwerbeton 178

9. Weisse Wanne 180

10. Empfohlene Massnahmen 18610.1 Vorbehandlung der Schalung 186

10.2 Betoneinbau 194

10.3 Nachbehandlung 196

11. Normen 20211.1 Norm SN EN 206-1 202

11.1.1 Definitionen aus der Norm 203

11.1.2 Expositionsklassen in Bezug auf Umgebungsbedingungen 204

11.1.3 Betonsorten bei chemischem Angriff 211

11.1.4 Druckfestigkeitsklassen 212

11.1.5 Einteilung nach Konsistenzklassen 214

11.1.6 Der k-Wert-Ansatz nach SN EN 206-1 215

11.1.7 Chloridgehalt (nach SN EN 206-1) 218

11.1.8 Bezeichnung von Betonsorten 218

11.1.9 Konformitätskontrolle 219

11.1.10 Nachweis anderer Betoneigenschaften 219

12. Index 220

7

1. Baustoff Beton

Sika – langjährige ErfahrungSika wurde 1910 von Kaspar Winkler gegründet. Heute steht der Name Sika für wasserfeste, dauerhafte Lösungen. Vom Putzmörtel – erstmals bei der Abdichtung des alten Gotthard-Eisenbahntunnels eingesetzt – bis hin zu kompletten Abdichtungssystemen für etliche Anwendungen, zu denen derzeit auch der Gotthard-Basistunnel (der längste Hochgeschwindigkeits-Eisenbahntunnel der Welt) zählt, tragen Produkte von Sika überall zum Erfolg im Baugeschäft bei. Wo es einerseits um einen dauerhaften Schutz gegeneindringendes Wasser geht und in anderen Fällen darum, wertvolle Wasserreserven zu bewahren und ein Durchsickern zu vermeiden, treffen zwei Seiten einer schwierigen Aufgabe aufeinander.

Die Planung eines wasserdichten Gebäudes vom Fundament bis zum Dach erfordert die Entwicklung von Lösungen für vielfältigste Anwendungen, Lösungen, die gut einbaubar sind und dauerhaften Schutz bieten. Bei einem ganzen Bau bedeutet dies das Abdichten von Oberflächen wie Dächern, unterirdischen Wänden oder Fundamentplatten. Es umfasst auch das Sicherstellen der Wasserundurchlässigkeit von Arbeits- und Bewegungsfugen. Ausserdem müssen Abdichtungssysteme in Sichtbereichen höchste ästhetische Anforderungen erfüllen.Neben Wasser sind Baukörper einer ganzen Reihe von Kräften und Belastungen ausgesetzt, angefangen bei mechanischen Beanspruchungen, die sich aus der Art der Konstruktion ergeben, bis hin zu verschiedensten äusseren Einflüssen. Extrem heisse oder kalte Temperaturen, aggressives Wasser oder andere Chemikalien, kontinuierlich rollende, schleifende oder schwellende Oberflächenbelastungen oder im Extremfall Brände beanspruchen Bauten und Baumaterialien sehr stark.

Seit 1910 leistet Sika einen bemerkenswerten Beitrag bei der Entwicklung von Beton zu einem dauerhaften Baumaterial – und Beton hat wiederum den Ausbau des Unternehmens Sika nachhaltig geprägt!

Mat

eria

l

1.1 Einführung

7

8

Für die Herstellung von Beton genügen grundsätzlich drei Hauptkomponenten: � Bindemittel (Zement) � Gesteinskörnungen � Wasser

Durch ständig steigende Anforderungen an die Betonqualität (hauptsächlich an die Dauerhaftigkeit) und durch enorme Fortschritte in der Zusatzmittel- und Betontechnologie ist die Herstellung der unterschiedlichsten Betonarten möglich geworden.

1. Baustoff Beton

1.2 Begriffe

Betontyp Beschreibung

Normalbeton Beton mit einem Grösstkorndurchmesser von > 8 mmRohdichte (ofentrocken) > 2000 kg/m³ und < 2600 kg/m³

Schwerbeton Rohdichte (ofentrocken) > 2600 kg/m³

Leichtbeton Rohdichte (ofentrocken) > 800 kg/m³ und < 2000 kg/m³

Frischbeton Beton, fertig gemischt, solange er verarbeitet und verdichtet werden kann

Festbeton Beton nach dem Abbinden, mit messbarer Festigkeit

«Grüner» Beton Frisch eingebrachter und verdichteter, standfester Beton, noch bevor ein Erstarren erkennbar wird (grüner Beton ist ein Begriff aus der Fertigteilindustrie)

Andere gebräuchliche Begriffe sind Spritzbeton, Pumpbeton, Kranbeton usw. Sie umschreiben das Einbringen in die Schalung, die Verarbeitung und/oder den Transport an die Einbaustelle (siehe Kapitel 6, Seite 68).

Die Gesteinskörnungen (Sand und Kies) sind die Hauptbestandteile von Beton und machen über 70 % des Volumens aus. Art, Qualität und Grössenverteilung der Gesteinskörnungen sind deshalb äusserst wichtig für die Eigenschaften des Betons, sowohl von Frisch- als auch Festbeton.

9

1. Baustoff Beton

Zusätzlich zu den Hauptkomponenten von Beton werden in Betonen mit höheren Leistungsspezifikationen auch Betonzusatzmittel und -stoffe verwendet, und zwar bei Frisch- und Festbeton.

Bereits im Gründungsjahr 1910 begann Sika die ersten Zusatzmittel für zementöse Gemische zu entwickeln. Die Hauptziele damals waren, die Erstarrungszeit der Mörtelgemische zu verkürzen, sie wasserdicht zu machen oder ihre Festigkeit zu erhöhen. Einige dieser ersten erfolgreichen Sika Produkte sind noch heute im Einsatz.Da Wasser im Beton zur Verarbeitung und zur Hydratation mit dem Zement notwendig ist, zu viel Wasser sich im erhärteten Beton jedoch nachteilig auswirkt, wurden schon bald Sika Produkte zur Wasserreduktion, immer aber unter Einhaltung oder sogar Verbesserung der Konsistenz (Verarbeitbarkeit) entwickelt:

Datum Produktbasis Typisches Sika Produkt Hauptwirkungen

1910 Wässrige Lauge Sika®-1 Dichtungsmittel

1930 Lignosulfonat Plastocrete® Wasserreduktion um bis zu 10%

1940 Glukonat Plastiment® Wasserreduktion um bis zu 10 % plus Verzögerung

1960 Gemisch aus Karbohydrat und PolyphosphatenGemisch aus Tensiden

Sika® Retarder®

Sika® Fro V

Verzögerung Lufteinführung

1970 Naphthalin

Sikament®

Wasserreduktion um bis zu 20 %1980 Melamin1990 Vinylcopolymere Wasserreduktion um bis zu 25 %

1990 Organisch-anorganisches Salzlösungsgemisch

SikaRapid® Erhärtungsbeschleuniger

2000 Modifizierte Polycarboxylate(PCE)

Sika® ViscoCrete® Wasserreduktion um bis zu 40 %

2010 Modifizierte Polycarboxylate(PCE)

Sika® ViscoFlow® Konsistenzerhalt für bis zu 7 Stunden

Seit der Gründung des Unternehmens ist Sika überall dort, wo Zement, Zuschläge, Sand und Wasser zu Mörtel oder Beton verarbeitet werden, der zuverlässige Partner für wirtschaftliches Errichten dauerhafter Betonbauten.

Mat

eria

l

9

10

1. Baustoff Beton

1.3 Die wichtigsten Verwendungsarten von Beton

Bei den Verwendungsarten von Beton ist eine Einteilung nach Ort der Herstellung und Verwendung sinnvoll, da bezüglich Anforderungen und Eigenschaften andere Voraussetzungen gegeben sind. Der für 2010 ermittelte Zementabsatz in vier verschiedenen Ländern zeigt die unterschiedliche Verteilung auf die verschiedenen Absatzkanäle:

Deutschland USA China Indien Schweiz

An Transportbetonwerke Ca. 45% Ca. 70% Ca. 40% Ca. 10% Ca. 78%

An Fertigkomponenten- und Betonwarenhersteller

Ca. 30% Ca. 10% Ca. 10% Ca. 15% Ca. 6%

An Bauunternehmer Ca. 15% Ca. 10% Ca. 30% Ca. 20% Ca. 14%

An Diverse Ca. 10% Ca. 10% Ca. 20% Ca. 55% Ca. 2%

Für jede dieser Anwendungen sind die Anforderungen an den Beton unterschiedlich. Für die erfolgreiche Anwendung dieses faszinierenden Baumaterials ist die richtige Planung und Vorbereitung der Betonarbeiten entscheidend.

11

1. Baustoff Beton

Mat

eria

l

Vorbereitende ArbeitsschritteBeim Erstellen der Betonrezeptur muss die Betonleistung entsprechend den jeweiligen Projektanforderungen definiert werden. Folgende Parameter sind zu definieren:

� Anforderungen an die Festigkeit � Anforderungen an die Dauerhaftigkeit � Optische Anforderungen � Maximaler Korndurchmesser � Einbringmethode � Einbauleistung � Betonkonsistenz � Allgemeine Randbedingungen (Temperatur usw.)

� Transportart und -zeit � Nachbehandlung/Liegezeit � Festlegung der Prüfungen � Festlegung der Rezeptur (Betonzusammensetzung)

� Durchführung von Vorversuchen � Gegebenenfalls Anpassung der Rezeptur

� Betonrezeptur � Eignung des Zusatzmittels � Mischertyp und -grösse � Mischintensität und Mischdauer � Betonmaschinist � Reinigung/Wartung des Mischers � Beigabe der Ausgangsstoffe � Anlagesteuerung

Vorbereitende Arbeiten auf der BaustelleDie vorbereitenden Arbeiten auf der Baustelle umfassen Folgendes:

� Installation der Betonförder-/-einbringanlagen � Vorbehandlung der Schalung (Auftrag des Trennmittels) � Kontrolle der Bewehrung � Kontrolle der Schalung (Befestigung, Dichtigkeit, Schalungsdruck)

� Bereitstellen der Gerätschaften für das Betonieren (Rüttler usw.) und Endbearbeitung (Balken, Kellen usw.)

Herstellung Die Art und Weise der Betonherstellung ist für das Endprodukt von entscheidender Bedeutung und umfasst im Wesentlichen das Dosieren und Mischen der Komponenten. Folgende Parameter können beim Mischen die Eigenschaften des Betons beeinflussen:

11

12

1. Baustoff Beton

TransportWird der Beton fertig angeliefert (Transportbeton), müssen folgende Kriterien beachtet werden:

� Transportzeit (Verkehrsaufkommen, Staus usw.) � Drehzahl der Trommel während der Fahrt definieren � Fahrmischer nicht in der Sonne stehen lassen � Bei flüssiger Konsistenz (SCC) maximale Füllmenge definieren

� Grundsätzlich keine Wasserzugabe oder Nachdosierung von Zusatzmitteln

� Vor dem Abladen entsprechend aufmischen (pro m³ eine Minute)

Einbringen des BetonsDas Einbringen des Betons erfolgt meist in einem zeitlich beschränkten Abschnitt. Zum Gelingen dieses für die Betonqualität entscheidenden Vorgangs tragen folgende Faktoren bei:

� Lieferscheinkontrolle � Einsatz des richtigen Equipments (Rüttler usw.) � Möglichst wenig Umschlag des Betons � Kontinuierliches Einbringen und Verdichten � Nachverdichten bei grösseren Bauteilen � Entsprechende Massnahmen bei Betonierunterbrüchen � Durchführen nötiger Nachbearbeitungen (Schlusskontrolle)

NachbehandlungUm die Betonqualität nachhaltig zu beeinflussen, ist eine angemessene und fachgerechte Nachbehandlung unumgänglich. Folgende Nachbehandlungsmassnahmen tragen dazu bei:

� Generell: Schutz vor klimatischen Einflüssen (direkte Sonneneinstrahlung, Wind, Regen, Frost usw.)

� Verhindern von Erschütterungen (nach der Nachbearbeitung)

� Verwendung eines Nachbehandlungsmittels (Curing Mittel)

� Abdecken mit Folien oder Thermomatten � Bei Bedarf konstantes Benetzen, Nasshalten � Einhaltung der durch die Temperatur bedingten Nachbehandlungsdauer

13

1. Baustoff Beton

Mat

eria

l

13

14

2. Nachhaltigkeit

2.1 Betonzusatzmittel und die Umwelt

Betonzusatzmittel sind flüssige oder pulverförmige Zusätze. Sie werden der Betonmischung in geringen Mengen zugefügt, entsprechend spezifischer Anforderungen wie:

� Beeinflussung des Verhaltens von Frischbeton � Steuerung des Erstarrens oder Erhärtens � Erhöhung der Dauerhaftigkeit

Zusatzmittel haben somit immer einen vergütenden Effekt. Mengenmässig macht die Gruppe der Fliessmittel (leistungsfähige und hochleistungsfähige wasserverringernde Mittel) und Verflüssiger (wasserverringernde Mittel) deutlich mehr als die Hälfte aller heute verwendeten Zusatzmittel aus.

Wie auslaugbar, biologisch abbaubar oder ausgasbar sind Betonzusatzmittel?

Versuche mit zerkleinerten Betonprobekörpern zeigen, dass geringe Mengen von Fliessmitteln beziehungsweise deren Abbauprodukte prinzipiell auswaschbar sind. Die Stoffe bauen sich jedoch gut ab und führen zu keiner relevanten Grundwasserbelastung. Auch unter extremsten Bedingungen werden nur geringe Mengen an organischem Kohlenstoff ins Wasser ausgelaugt.

Wie umweltfreundlich sind Fliessmittel?

Zusatzmittel sollten giftklassefrei, wasserlöslich und biologisch abbaubar sein.

Der bautechnische Nutzen der Fliessmittel für Bauherren und Baufachleute überwiegt im Vergleich zu den geringen und kontrollierbaren Emissionen bei der Anwendung. Betonzusatzmittel verdienen das Prädikat umweltverträglich, weil sie Luft, Boden und Grundwasser in vernachlässigbarer Weise belasten.

Betonzusatzmittel sind sinnvoll in der Anwendung und, richtig eingesetzt, unbedenklich für Mensch, Tier und Umwelt.

15

SACA Swedish Association for

Betonzusatzmittel

Conforms to the EFCA envi-ronmental quality standard

Konform mit den Umwelt-richtlinien der EFCA

Conforme aux directivesécologiques de l’EFCA

EQEuropean Federation ofConcrete Admixtures Associatio

ns

2. Nachhaltigkeit

Nach

halti

gkei

t

Veröffentlichungen:

� Fachverband Schweizerischer Hersteller von Betonzusatzmitteln (FSHBZ) «EFCA-Siegel für die Umweltqualität von Betonzusatzmitteln»: Technische Richtlinien, Technischer Bericht

� EU-Projekt ANACAD «Analyse und Ergebnisse von Betonzusatzmitteln in Abwässern»: Abschlussbericht der BMG Engineering AG

EFCA-Mitgliedschaft Sika ist Mitglied des EFCA, des Europäischen Verbands der Hersteller von Betonzusatzmitteln.

Die lokalen Unternehmen der Sika Gruppe kooperieren weltweit mit den lokalen Verbänden der Hersteller von Betonzusatzmitteln, um durch den Einsatz von Betonzusatzmittel-Technologien eine nachhaltige Entwicklung zu unterstützen und zu fördern.

Eine Auswahl von Verbänden:

15

16

Optimiertes RezeptHochleistungsverflüssiger

ZeitreduktionMahlhilfen

Reduzierte DampfbehandlungAbbindebeschleuniger

Recycling ZuschlägeFliessmittel

Sichere InhaltsstoffeEQ Siegel

Alternative MaterialienErdöl vs. Erneuerbare

Reduzierte PorositätFliessmittel

Erhöhter Frost- Tausalz WiderstandLuftporenbildner und Silikastaub

Minimiertes SchwindenSchwindreduzierer

StützenBeton vs. StahlBetonplattenKeine Konkurrenz

Offenporiger BetonBeton vs. Asphalt

Grundstoffe

Energie

Lösung

Dauerhaftigkeit

Betonzusatzmittel und Nachhaltigkeit

LEISTUNGEFFIZIENZ

2. Nachhaltigkeit

2.2 Leistungsstark und nachhaltig

Betonzusatzmittel sind in der Lage, die Nachhaltigkeit von Beton auf unterschiedlichste Weise zu verbessern. Erst einmal gewährleisten sie eine deutlich höhere Qualität und Leistung des Betons und verlängern somit dessen Lebensdauer. Zudem eignet sich Beton für Hauptverkehrsachsen wie Autobahnen, da er deren Qualität und Verschleissfestigkeit gegenüber herkömmlichen Strassenbelägen stark verbessert. Bei Zugabe stabilisierender und spezieller wasservermindernder Zusatzmittel können zur Herstellung hochwertiger Betone auch Recycling-Zuschläge verwendet werden. Der Energieaufwand zur Erlangung einer hohen Frühfestigkeit bei Fertigbeton kann darüber hinaus deutlich reduziert werden oder durch wasservermindernde und erstarrungs- und erhärtungsbeschleunigende Zusatzmittel sogar vollständig entfallen.

Effizienz Leistung

Betonzusatzmittel tragen wesentlich zur Energiereduzierung beim Betonieren bei. Zusatzmittel erfüllen im Hinblick auf Nachhaltigkeit eine wichtige Aufgabe.

Beton ist ein Baumaterial mit einer beachtlichen Produktleistung bezüglich Dauerhaftigkeit und Einsatzmöglichkeiten. Betonzusatzmittel sind Teil dieses erfolgreichen Konzepts!

Abb. 2.2.1: Einflüsse von Betonzusatzmitteln auf die Nachhaltigkeit von Beton

17

2. Nachhaltigkeit

Nach

halti

gkei

t

Ressourcenschonung und Abfallverringerung bei der BetonherstellungBeton ist einer der vielseitigsten und dauerhaftesten Baustoffe, die es gibt – und der meistverwendete der Welt. Ob bei Schulen, Krankenhäusern, Wohngebäuden, Büros, auf Strassen, Eisenbahnstrecken, Dämmen usw., Beton ist allgegenwärtig. Angesichts der Beliebtheit von Beton wird die nachhaltige Herstellung und Anwendung für die Baubranche und die Regulierungsbehörden in der ganzen Welt immer wichtiger. Alter Beton wird häufiger rezykliert. Er wird zerkleinert und als Strassenbaumaterial oder als mineralische Gesteinskörnung zur Herstellung von neuem Beton eingesetzt. Dabei wird die Materialeffizienz durch Vor-Ort-Recycling von Aushubmaterial weiter verbessert. Die Vorteile für die Umwelt liegen auf der Hand:

� Das Wiederverwenden vorhandener Stoffe vermindert die Notwendigkeit der Gewinnung neuer Zuschlagstoffe und die Verschmutzung durch den Transport von Abfall auf Mülldeponien wird eingedämmt

Zusatzmittel für hochwertigen Beton aus Recycling-ZuschlägenDas Aufbereiten schützt natürliche Kies- und Sandressourcen und reduziert Abrissschutt, der ansonsten auf Deponien entsorgt würde. Recycling-Gesteinskörnungen sind in verschiedensten Bauanwendungen zugelassen und müssen die Anforderungen der jeweiligen Spezifikation erfüllen. Dank Sika Zusatzmitteln kann Recycling-Beton in der Betonherstellung als Zuschlag verwendet werden, sodass hochwertiger, gut verarbeitbarer Beton entsteht.

Die Sika Lösung:Zusatzmittel für das Vor-Ort-Recycling von AushubmaterialBeim neuen Stadion Letzigrund in Zürich wurde während des Baus das Vor-Ort-Recycling von Aushubmaterial erfolgreich angewendet. Die grosse Herausforderung bestand darin, unter Nutzung von Gesteinskörnungen aus Aushubmaterial von der Baustelle einen Beton von gleichbleibender Qualität herzustellen. Nur eine kontinuierliche Anpassung der Betonrezeptur und Sikas Know-how in Sachen Zusatzmittel haben dies möglich gemacht. So wurden nicht nur Rohstoffe eingespart, sondern auch über 6000 Lkw-Fahrten vermieden.

17

18

2. Nachhaltigkeit

2.3 Ökobilanz für Betonzusatzmittel

Es zeichnen sich Megatrends ab, durch die sich auch der Bedarf an Baustoffen wie Beton verändern wird. Diese sind unter anderem:

� Energie- und Ressourceneffizienz � Klimawandel � Wasserknappheit � Steigender Bedarf an effizienter Infrastruktur � Steigender Bedarf an ungefährlichen, sicheren Produkten

Die Ökobilanz bietet eine Methode, potenzielle ökologische Auswirkungen über den gesamten Lebenszyklus eines Produkts (auch «Cradle-to-grave», «von der Wiege bis zur Bahre», genannt – ISO, 2006), d.h. vom Rohstoffkauf über Herstellung, Nutzung, Altproduktentsorgung und Recycling bis hin zur endgültigen Entsorgung zu quantifizieren und zu bewerten. Die Ökobilanz ist ein Hilfsmittel zur Bewertung von Produkten und Aktivitäten innerhalb des Megatrendrahmens, weil sie es ermöglicht, deren Ökoprofil quantitativ zu erfassen und dadurch Produkte zu verbessern und voneinander abzugrenzen.

Als die vier aussagekräftigsten Kategorien und Ressourcenindikatoren für Betonzusatzmittel gelten:

� Kumulierter Energieaufwand (spezifischer Heizwert) MJ � Treibhauspotenzial (Global Warming Potential, GWP, 100 Jahre) kg CO2-äq. � Eco-Indikator 99 Punkte � Einsatz von reinem Süsswasser m³

19

2. Nachhaltigkeit

Nach

halti

gkei

t

Tabelle 2.3.1: Lebenszyklusanalyse einer ökologisch optimierten Betonrezeptur

Vergleichsparameter Betonrezeptur-Referenz Optimierte Betonrezeptur

Rezepturvergleich Zement: Zusatz: Wassergehalt: (0,52) Sand:Kies:

350 kg/m³0 kg/m³

182 l/m³857 kg/m³

1007 kg/m³

Zement: Zusatz: (Kalkstein)Wassergehalt: (0,48) Sand: Kies: Fliessmittel:

280 kg/m³40 kg/m³

145,6 l/m³ 926 kg/m³

1087 kg/m³3,36 kg/m³

Vergleich der Betontechnologien

Frischbeton: Frischbeton:Ausbreitmass: 44 cm Ausbreitmass: 42 cm

Druckfestigkeit: Druckfestigkeit: 1 Tag:28 Tagen:

22,3 N/mm²40,0 N/mm²

1 Tag:28 Tagen:

22,4 N/mm²41,2 N/mm²

Porosität: 4,8% Porosität: 2,8%

Wirtschaftlicher Vergleich (relative Annahmen)

Kosten / m³ 96,90 CHF/m³ Kosten / m³ 96,30 CHF/m³

Weitere Kosten: Zement und Wasser Weitere Kosten: Zusatzmittel, Kalkstein, Kies und Sand

Wirkungsabschätzung«Cradle-to-gate», von der Wiege bis zum Fabriktor (Methode: CML2001 – Nov.09)

Einsatz von reinem Süsswasser

182 l/m³ 146 l/m³

Treibhauspotenzial (GWP 100 Jahre)

286 kg CO2-Äquiv./m³ 230 kg CO2-Äquiv./m³

Kumulierter Energieaufwand (CED)

1196 MJ/m³ 982 MJ/m³

Kumulierter Energieaufwand 4,5 Punkte 3,7 Punkte

19

20

Abb. 2.3.2: Einsatz von reinem Süsswasser mit und ohne Sika® ViscoCrete®

Wasserverbrauch [m³] für 1m³ Beton

0.175 0.180.17

Beton mit Sika® ViscoCrete®

Beton mit traditionellen Fliessmitteln

Einsatz von reinem Süsswasser [m³] Wasserverbrauch (für die Betonproduktion)

2. Nachhaltigkeit

Beispiel: Ethylen-Pufferspeicher aus Beton

In Belgien wurde ein Ethylen-Pufferspeicher aus Beton mit einem Fassungsvermögen von 1 Mio. Tonnen gebaut. Das Gesamtbetonvolumen beträgt 3461 m³. Um die Vorteile von Sika® ViscoCrete® Fliessmitteltechnologie bei diesem speziellen Projekt aufzuzeigen, wurde eine Ökobilanz zweier Betonsysteme gleicher Leistung (einem w/z-Wert von 0,46) erstellt. Das Betonsystem enthält ein Fliessmittel in der Rezeptur, während das alternative Betonsystem die gleiche Leistung ohne Beigabe eines Fliessmittels liefern soll. Die Ökobilanz wurde nach dem «cradle to gate»-Prinzip erstellt und umfasst damit alle Lebenszyklusstadien von der Rohstoffgewinnung über Logistik bis zur Herstellung und Verpackung.

Ergebnisse und SchlussfolgerungZur Beurteilung der Gewinne aus der Verwendung des Fliessmittels in Sachen Wasser- und Zementreduktion ist der Einsatz von reinem Süsswasser und das Treibhauspotenzial (GWP) für beide Betonsysteme ausgewiesen. Der Einsatz von reinem Süsswasser weist den Verbrauch an frischem Wasser aus (z.B. Speisewasser, Grundwasser, Seewasser, Flusswasser, Oberflächenwasser, Wasser mit Flussschlamm). Das GWP misst den potenziellen Beitrag zum Klimawandel im Hinblick auf Treibhausgasemissionen (z.B. CO2, CH4), durch die sich die Absorption der Wärmestrahlung aus der Atmosphäre erhöht, was wiederum die Temperatur auf der Erdoberfläche anhebt.

21

Treibhauspotenzial (GWP) [kg CO2-eq.], CML 2001 Möglicher Beitrag zum Klimaveränderung aufgrund von Treibhausgasemissionen.

Abb. 2.3.3: Treibhauspotenzial mit und ohne Sika® ViscoCrete®

Kumulierter Energieaufwand [MJ] Gesamtbetrag der Primärenergie aus erneuerbaren und nicht erneuerbaren Ressourcen.

Abb. 2.3.4: Energieaufwand mit und ohne Sika® ViscoCrete®

Zement Zusatzmittel Wasser/Kies/Sand



110 115

Treibhauspotenzial (GWP 100 Jahre) [kg CO2-eq.] für 1m³ Beton

120 125 130 135 140105 145

Zement Zusatzmittel Wasser/Kies/Sand



Kumulierter Energieaufwand [MJ] für 1m³ Beton

100 200 300 400 500 600 7000 800 900

2. Nachhaltigkeit

Nach

halti

gkei

t

21

22

Zement ist das hydraulische Bindemittel (hydraulisch = in Verbindung mit Wasser erhärtend), mit dem Beton hergestellt wird. Zementleim (mit Wasser angemischter Zement) erstarrt und erhärtet durch Hydratation, sowohl an der Luft als auch unter Wasser.Hauptgrundstoffe z.B. für den Portlandzement sind Kalkstein, Mergel und Ton, die in definierten Anteilen gemischt werden. Bei ca. 1450 °C wird dieses Rohmehl zu Klinker gebrannt. Dieser wiederum wird später bis zur bekannten Zementfeinheit gemahlen.

3. Die fünf Komponenten des Betons

3.1 Zement und Bindemittel

Zement nach NormIn Europa, somit auch in der Schweiz sind die Zemente in der Norm SN EN 197-1 (Zusammensetzung, Anforderungen und Konformitätskriterien) erfasst.

Nach dieser Norm werden die allgemein gebräuchlichen Zemente in folgende fünf Hauptarten eingeteilt:

CEM I Portlandzement

CEM II Portlandkompositzement

CEM III Hochofenzement

CEM IV Puzzolanzement

CEM V Kompositzement

23


Kom

pone

nten

Neben Portlandzementklinker (K) können nach vorheriger Tabelle weitere Komponenten in den verschiedenen Zementtypen enthalten sein:

Hauptkomponenten

Granulierte Schlacke S

Silikastaub D

Natürliche und industrielle Puzzolane P resp. Q

Kieselsäurereiche Flugaschen V

Kalkreiche Flugaschen W

Gebrannter Schiefer (z.B. Ölschiefer) T

Kalkstein L resp. LL

NebenkomponentenDies sind vor allem ausgewählte anorganische natürliche mineralische Stoffe, die aus der Klinkerherstellung stammen, oder Komponenten wie beschrieben (ausser sie sind bereits als Hauptkomponenten im Zement enthalten, siehe Tabelle Seite 24).

23

24


Tabelle 3.1.1: Zementarten und deren Zusammensetzung nach SN EN 197-1

Haup

tzem

enta

rten

Beze

ichn

ung

Zem

enta

rt

Zusammensetzung (Massenanteile in %)1

Hauptkomponenten

Nebe

nbes

tand

teile

Port

land

zem

entk

linke

r

Hütte

nsan

d

Silik

asta

ub

Puzzolane Flugasche

Gebr

annt

er S

chie

fer

Kalk

stei

n

natü

rlich

e

küns

tlich

e

kies

elsä

urer

eich

kalk

reic

h

K S D2 P Q V W T L4 LL5

CEM I Portlandzement CEM I 95–100 – – – – – – – – – 0–5

CEM II Portland-Hüttenzement

CEM II/A-S 80–94 6–20 – – – – – – – – 0–5

CEM II/B-S 65–79 21–35 – – – – – – – – 0–5

Portland-Silikastaub-zement

CEM II/A-D 90–94 – 6–10 – – – – – – – 0–5

Portland-Puzzolanzement

CEM II/A-P 80–94 – – 6–20 – – – – – – 0–5

CEM II/B-P 65–79 – – 21–35 – – – – – – 0–5

CEM II/A-Q 80–94 – – – 6–20 – – – – – 0–5

CEM II/B-Q 65–79 – – – 21–35 – – – – – 0–5

Portland-Flugaschezement

CEM II/A-V 80–94 – – – – 6–20 – – – – 0–5

CEM II/B-V 65–79 – – – – 21–35 – – – – 0–5

CEM II/A-W 80–94 – – – – – 6–20 – – – 0–5

CEM II/B-W 65–79 – – – – – 21–35 – – – 0–5

Portland-Schieferzement

CEM II/A-T 80–94 – – – – – – 6–20 – – 0–5

CEM II/B-T 65–79 – – – – – – 21–35 – – 0–5

Portland-Kalksteinzement

CEM II/A-L 80–94 – – – – – – – 6–20 – 0–5

CEM II/B-L 65–79 – – – – – – – 21–35 – 0–5

CEM II/A-LL 80–94 – – – – – – – – 6–20 0–5

CEM II/B-LL 65–79 – – – – – – – – 21–35 0–5

Portland-Kompo-sitzement 3

CEM II/A-M 80–94 6–20 0–5

CEM II/B-M 65–79 21–35 0–5

CEM III Hochofenzement CEM III/A 35–64 36–65 – – – – – – – – 0–5

CEM III/B 20–34 66–80 – – – – – – – – 0–5

CEM III/C 5–19 81–95 – – – – – – – – 0–5

CEM IV Puzzolanzement CEM IV/A 65–89 – 11–35 – – – 0–5

CEM IV/B 45–64 – 36–55 – – – 0–5

CEM V Kompositzement3 CEM V/A 40–64 18–30 – 18–30 – – – – 0–5

CEM V/B 20–39 31–50 – 31–50 – – – – 0–5

1 Die Werte der Tabelle beziehen sich auf die Summe der Haupt- und Nebenkomponenten.2 Der Anteil von Silikastaub ist auf 10 % begrenzt.3 In den Portland-Kompositzementen CEM II/A-M und CEM II/B-M, in den Puzzolanzementen CEM IV/A und CEM IV/B und in den Kompositzementen CEM V/A und CEM V/B muss die Art der Hauptkomponenten durch die Bezeichnung des Zements angegeben werden.4 Der Gesamtgehalt an org. Kohlenstoff (TOC) darf einen Massenanteil von 0,2 % nicht überschreiten.5 Der Gesamtgehalt an org. Kohlenstoff (TOC) darf einen Massenanteil von 0,5 % nicht überschreiten.

25


Kom

pone

nten

3.2 Gesteinskörnungen für Beton (Betonzuschläge)

Kiese und Sande bilden das Korngerüst des Betons, dessen Hohlräume durch den Bindemittelleim möglichst vollständig ausgefüllt werden sollen. Sie nehmen bis zu 80 % der Masse und 70 % des Volumens ein. Eine optimale Nutzung der Zuschlagsgrösse und -qualität führt zu einer Verbesserung der Betonqualität.

Zuschläge können bereits natürlich vorliegen (fluvial oder glazial) oder sie stammen aus industrieller Herstellung (Leichtzuschläge und Recycling-Zuschläge). Für Qualitätsbeton durchlaufen sie mechanische Reinigungs- und Sortierprozesse in industriellen Anlagen wie Zerkleinern, Sieben, Zusammenmischen und Waschen.Zuschläge sollten eine ausreichende Haftfestigkeit zum erhärteten Zementleim besitzen und weder die Zementerhärtung noch die Dauerhaftigkeit des Betons beeinträchtigen.

Zuschläge Rohdichte

Normal- zuschläge

2,2 – 3,0 t/m³ Aus natürlichen Vorkommen, z.B. Flusskies, Moränenkies usw.Material gerundet oder gebrochen ( z.B. Tunnelausbruch)

Schwer-zuschläge

> 3,0 t/m³ Wie Baryt, Eisenerz, Stahlgranulat Zur Herstellung von Schwerbeton (z.B. Strahlenschutzbeton)

Leicht- zuschläge

< 2,0 t/m³ Wie Blähton, Bims, PolystyrolFür Leichtbeton, Isolierbetone

Hart- zuschläge

> 2,5 t/m³ Wie Quarz, KorundDient z.B. zur Herstellung von Hartbetonbelägen

Recycling- granulate

ca. 2,4 t/m³ Aus gebrochenem altem Beton usw.

25

26


Gesteinskörnungen nach NormIn Europa, somit auch in der Schweiz sind die Gesteinskörnungen in der Norm SN EN 12620 festgelegt. Diese Norm ist sehr umfangreich. Mehr Angaben als die folgenden würden den Rahmen dieses Dokuments sprengen.

Wichtige Begriffe aus dieser Norm (mit zusätzlichen Erläuterungen):

� Natürliche Gesteinskörnung Stammt aus mineralischen Vorkommen; sie wird ausschliesslich einer mechanischen Vorbehandlung und/oder Waschung unterzogen.

� Korngemisch Gesteinskörnung, die aus einer Mischung grober und feiner Gesteinskörnungen (Sand) besteht. Ein Korngemisch kann sowohl ohne vorherige Trennung in grobe und feine Gesteinskörnungen als auch durch Zusammenfügen grober und feiner Gesteinskörnungen (Sand) hergestellt werden.

� Recycling-Gesteinskörnung Gesteinskörnung aus aufbereitetem anorganischem Material, das zuvor als Baustoff eingesetzt war (d.h. Beton).

� Füller (Gesteinsmehl) Gesteinskörnung, deren überwiegender Teil durch das 0,063-mm-Sieb hindurchgeht und die zur Erreichung bestimmter Eigenschaften zugegeben wird.

� Korngruppe Bezeichnung einer Gesteinskörnung mittels unterer (d) und oberer (D) Siebgrösse, angegeben als d/D.

� Feine Gesteinskörnung (Sand) Bezeichnung für kleinere Korngruppen mit D nicht grösser als 4 mm. Feine Gesteinskörnungen können durch den natürlichen Zerfall von Felsgestein oder Kies und/oder durch das Brechen von Felsgestein oder Kies oder durch die Aufbereitung industriell hergestellter Gesteinskörner entstehen.

� Grobe Gesteinskörnung Bezeichnung für grössere Korngruppen mit D nicht kleiner als 4 mm und d nicht kleiner als 2 mm.

27


Kom

pone

nten

� Natürlich zusammengesetzte Gesteinskörnung 0/8 mm Bezeichnung für natürliche Gesteinskörnung glazialen oder fluvialen Ursprungs mit D nicht grösser als 8 mm (kann auch durch Mischen aufbereiteter Gesteinskörnungen hergestellt werden).

� Feinanteile Anteil einer Gesteinskörnung, der durch das 0,063-mm-Sieb hindurchgeht.

� Kornzusammensetzung Korngrössenverteilung, ausgedrückt durch die Siebdurchgänge als Massenanteil in Prozent durch eine festgelegte Anzahl von Sieben.

Siebdurchgänge, SiebkurveDie Korngrösse wird nach der Lochweite der Prüfsiebe benannt, durch die das betreffende Korn gerade noch hindurchgeht.Für eine stetige Siebkurve des Gemischs ist es sehr wichtig, eine vernünftige Verbindung der verschiedenen Stoffe und ihrer jeweiligen Korngruppen zu planen.

27

28


Betonzusatzmittel nach Norm Nach SN EN 206-1 sind die Betonzusatzmittel in der Norm SN EN 934-2 definiert, wo auch die Anforderungen an dieselben beschrieben sind. In dieser Norm wird zwischen verschiedenen Produktgruppen unterschieden, die in leicht gekürzter Form in der Tabelle 3.3.2 zu finden sind.

Tabelle 3.3.1: Dosierung von Zusatzmitteln nach SN EN 206-1:

Dosierung Zusatzmittel

Zulässige Dosierung ≤ 5 Gewichts-% des Zements(Der Einfluss einer höheren Dosierung auf die Leistungsfähigkeit und Dauerhaftigkeit des Betons muss nachgewiesen werden.)

Niedrige Dosierungen Zusatzmittelmengen < 0,2 % des Zements sind nur erlaubt, wenn sie in einem Teil des Anmachwassers aufgelöst sind.

Ist die Gesamtmenge der flüssigen Zusatzmittel > 3 l/m³ Beton, so ist die darin enthaltene Wassermenge bei der Berechnung des Wasserzementwertes zu berücksichtigen.Wird mehr als ein Zusatzmittel beigegeben, muss die Verträglichkeit dieser Mittel im Rahmen spezifischer Prüfungen nachgewiesen werden.

3.3 Betonzusatzmittel

Betonzusatzmittel sind Flüssigkeiten oder Pulver, die dem Beton während des Mischens in kleinen Mengen zugegeben werden. Die Dosierung wird normalerweise auf den Zementgehalt (Zementgewicht) bezogen.

Betonzusatzmittel beeinflussen die Eigenschaften des Frisch- und/oder Festbetons sehr stark. Die Wirkung von Zusatzmitteln kann auf chemischer und/oder physikalischer Ebene erfolgen.

29

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,80

10

20

25

30

35

5

15

Fliessmittelanteil [% zum Zementgewicht]

Was

serr

eduk

tion

[%]

40

45

Tabelle 3.3.2: Zusatzmittel – nach SN EN 934-2:

Betonverflüssiger

Zusatzmittel, das eine Verringerung des Wassergehalts einer gegebenen Betonmischung ermöglicht, ohne die Konsistenz zu beeinträchtigen, oder das Setzmass/Ausbreitmass erhöht, ohne den Wassergehalt zu beeinträchtigen – oder es ruft gleichzeitig beide Wirkungen hervor.

Fliessmittel

Zusatzmittel, das eine starke Verringerung des Wassergehalts einer gegebenen Betonmischung ermöglicht, ohne die Konsistenz zu beeinträchtigen, oder das Setzmass/Ausbreitmass beträchtlich erhöht, ohne den Wassergehalt zu beeinträchtigen – oder es ruft gleichzeitig beide Wirkungen hervor.

Verzögerer/Betonverflüssiger

Verbindet die Wirkung eines wasserverringernden Zusatzmittels (Primärwirkung) und eines Verzögerers (Sekundärwirkung).

Verzögerer/Fliessmittel

Verbindet die Wirkung eines Fliessmittels (Primärwirkung) und eines Verzögerers (Sekundärwirkung).

Erstarrungsbeschleuniger/Betonverflüssiger

Verbindet die Wirkung eines wasserverringernden Zusatzmittels (Primärwirkung) und eines Erstarrungsbeschleunigers (Sekundärwirkung).


Kom

pone

nten

Abb. 3.3.1: Wasserverringerung in % mit Sika® ViscoCrete®/ SikaPlast®/ Sikament®

29

30


Tabelle 3.3.4: Weitere nicht in europäischen Verordnungen definierte Betonzusatzmittel:

Tabelle 3.3.3: Zusatzmittel – nach SN EN 934-2:

StabilisiererVerringert den Verlust von Anmachwasser, indem es das Bluten des Frischbetons vermindert.

LuftporenbildnerSorgt für ein System aus kleinen, gleichmässig verteilten Luftporen, indem während des Mischvorgangs eine bestimmte Menge kleiner Luftblasen eingeführt wird, die nach dem Erhärten im Beton verbleiben.

ErstarrungsbeschleunigerVerkürzt die Zeit bis zum Abbindebeginn und erhöht die Anfangsfestigkeit.

ErhärtungsbeschleunigerBeschleunigt die Frühfestigkeit des Betons, mit oder ohne Einfluss auf die Erstarrungszeit und Bildsamkeit des frisch gemischten Betons.

VerzögererVerzögert die Zeit bis zum Abbindebeginn und ermöglicht so eine längere Verarbeitungszeit und verzögerte Frühfestigkeitsentwicklung.

Dichtungsmittel

Verringert die kapillare Wasseraufnahme des Festbetons.

SchwindreduziererVermindert das frühe Trocknungsschwinden des Betons und beugt dadurch Schwindrissen vor.

PumphilfeZusatzmittel zur Verbesserung der Stabilität des Frischbetons und für einfaches Pumpen des Betons, insbesondere bei Anwendung schwieriger Gesteinskörnungen und bei ungünstigen Siebkurven.

Korrosionshemmende ZusatzmittelZusatzmittel, die eine Schutzschicht auf die Stahlbewehrung von bewehrtem Beton legen. Dadurch wird der Korrosionsbeginn verzögert und die Korrosionsgeschwindigkeit herabgesetzt, was wiederum zu erhöhter Dauerhaftigkeit führt.

Oberflächenverbessernde ZusatzmittelBlasenreduzierendes Zusatzmittel, das Luftporen im Frischbeton deutlich reduziert und dadurch die Herstellung von hochwertigem Sichtbeton ermöglicht.

31


Kom

pone

nten

3.3.1 Sika Produkte (Markt Schweiz)

Produktname Produktart

Sika® Antisol® Nachbehandlungsmittel

Sika® Frostschutz Zusatzmittel für Winterbeton

Sika® Colorcrete-G Betonfarben

Sika® Control Schwindreduzierer

Sika® Ferrogard® Korrosionsinhibitoren

SikaFiber® Mikro-, Makro oder Stahlfaser

Sika® Fro V Luftporenbildner

Sika Fume® Silikastaub

Sikament® Betonverflüssiger

SikaPaver® Verdichtungshilfe / ausblühverminderndes Zusatzmittel

Sika® PerFin Betonoberflächenverbesserer

SikaPump® Pumpmittel

SikaRapid® Betonbeschleuniger

Sika® Retarder Verzögerer

Sika® Rugasol® Oberflächenverzögerer

Sika® Separol® Schalungstrennmittel

Sigunit® Spritzbeton Beschleuniger

Sika® Stabilizer Viskositätsbeeinflussendes Mittel

SikaTard® Spritzbeton Verzögerer

Sika® ViscoCrete® Fliessmittel

Sika® ViscoFlow® Verarbeitbarkeitsverbesserndes Zusatzmittel

31

32


3.4 Betonzusatzstoffe und Zementzusatzstoffe

Betonzusatzstoffe sind als fein verteilte Stoffe definiert, die dem Beton zugegeben werden, um bestimmte Eigenschaften von Frisch- und Festbeton zu verbessern oder zu erreichen. In SN EN 206-1 sind zwei Arten von anorganischen Zusatzstoffen aufgeführt:

� Nahezu inaktive Zusatzstoffe (Typ I) � Puzzolanische oder latent hydraulische Zusatzstoffe (Typ II)

Typ INahezu inaktive Stoffe wie Kalkfüller, Quarzmehl und Farbpigmente.

� Gesteinsmehle (Quarzmehl, Kalksteinmehl) Feinanteilarme Gemische können durch die Zugabe von Gesteinsmehlen verbessert werden. Diese inerten Stoffe dienen der Verbesserung der Siebkurve. Der Wasseranspruch wird grösser, vor allem bei Kalksteinmehl.

� Pigmente Pigmentierte Metalloxide (hauptsächlich Eisenoxide) dienen zur Einfärbung von Beton. Sie werden in der Grössenordnung von 0,5 – 5 % des Zementgewichts zudosiert; sie müssen lichtecht sein und stabil im alkalischen Zementmilieu bleiben. Je nach Art der Pigmente kann der Wasseranspruch des Gemischs rasch grösser werden.

Typ IIPuzzolanische oder latent hydraulische Stoffe wie natürliche Puzzolane (Trass), Flugaschen und Silicastäube sowie feingranulierte Hochofenschlacke.Flugasche ist ein feinkörniger Verbrennungsrückstand aus Kohlekraftwerken, der als Zusatzstoff sowohl für Zement als auch für Beton verwendet wird. Die Zusammensetzung ist stark abhängig von Art und Herkunft der Kohle und den Verbrennungsbedingungen (SN EN 450).Silikastaub (Silicafume) besteht aus hauptsächlich kugeligen Teilchen von amorphem Siliziumdioxid, das bei der Produktion von Silizium und von Siliziumlegierungen entsteht. Es hat eine spez. Oberfläche von 18 – 25 m² pro Gramm und ist ein hochreaktives Puzzolan (SN EN 13263).Übliche Dosierungen von Silikastaub liegen bei 5 % bis max. 10 % des Zementgewichts.Die Anforderungen und Konformitätskriterien für Hüttensandmehl zur Verwendung in Beton, Mörtel und Einpressmörtel regelt die Norm SN EN 15167-1.

33


Kom

pone

nten

3.5 Wasser

Die Eignung eines Wassers für die Betonherstellung hängt von seiner Herkunft ab.

Nach SN EN 1008 wird zwischen folgenden Arten unterschieden: � Trinkwasser Geeignet für Beton. Muss nicht geprüft werden.

� Restwasser aus Wiederaufbereitungsanlagen der Betonherstellung (z.B. Waschwasser) Üblicherweise für Beton geeignet, Anforderungen nach Anhang A der Norm müssen erfüllt werden (z.B. dass die zusätzliche Masse von Feststoffen im Beton, die bei der Verwendung von Restwasser aus Wiederaufbereitungsanlagen der Betonherstellung anfällt, weniger als 1 % der Gesamtmasse der in der Mischung enthaltenen Gesteinskörnungen betragen muss).

� Grundwasser Kann für Beton geeignet sein, muss aber überprüft werden.

� Natürliches Oberflächenwasser und industrielles Brauchwasser Kann für Beton geeignet sein, muss aber überprüft werden.

� Meerwasser oder Brackwasser Darf für unbewehrten Beton verwendet werden, ist jedoch nicht geeignet für bewehrten Beton oder Spannbeton. Bei Beton mit Stahlbewehrung oder eingebetteten Metallteilen ist der zulässige Gesamtchloridgehalt im Beton einzuhalten.

� Abwasser Für Beton nicht geeignet.

Kombiniertes Wasser ist eine Mischung aus Restwasser aus Wiederaufbereitungsanlagen der Betonherstellung und Wasser aus einer anderen Quelle. Es gelten die Anforderungen für kombiniertes Wasser.

Vorprüfungen (SN EN 1008, Tab. 1)Das Wasser ist auf Öl- und Fettspuren, Schaumbildung (Reinigungsmittel), Schwebstoffe, Geruch (z.B. kein Geruch nach Schwefelwasserstoff nach dem Hinzufügen von Salzsäure), Säuregehalt (pH ≥ 4) und auf Huminstoffe vorgängig zu untersuchen.Wasser, das eine oder mehrere Anforderungen nach Tab. 1 nicht erfüllt, darf nur verwendet werden, wenn es folgende chemische Anforderungen erfüllt und seine Verwendung keine nachteiligen Folgen bezüglich Erstarrungszeit und Festigkeitsentwicklung zeigt (Prüfmethoden siehe SN EN 1008).

33

34

4. Betonrezeptur

4.1 Berechnung von Betonrezepturen

MaterialvolumenberechnungDie Materialvolumenberechnung soll die Dosierung der Komponenten und die Mischung von Beton im Allgemeinen sowie von speziellen Betonarten ermöglichen. Bei der Berechnung wird davon ausgegangen, dass die konzipierten Mengen an Zement, Wasser, Gesteinskörnungen, Betonzusatzmitteln und Zusatzstoffen, die für 1 m³ Frischbeton gemischt werden, plus Poren nach Verdichtung, zusammen ein Volumen von 1 m³ bilden.

Die richtige Berechnung von Rezeptur und Materialvolumen ermöglicht die Einhaltung aller relevanten Standards, verbessert die Qualität des produzierten Betons und öffnet die Tür zu wirtschaftlicheren Lösungen.

Der Feinanteil besteht aus: � Zement und eventuell Betonzusatzstoff(en) � Kornanteil 0 bis 0,125 mm der Gesteinskörnung

Er dient im Frischbeton als Schmiermittel, welches die Verarbeitbarkeit und das Wasserrückhaltevermögen verbessert. Ferner wird die Entmischungsgefahr beim Einbringen herabgesetzt und die Verdichtung erleichtert.Andererseits ergibt ein zu hoher Feinanteilgehalt teigige, klebrige Betone. Ausserdem kann die Neigung zu Schwinden und Kriechen erhöht werden (erhöhter Wasser- und Zementgehalt).Nachstehende Mengen haben sich bewährt:

Tabelle 4.1.1: Sika Empfehlung

Runde Gesteinskörnung Gebrochene Gesteinskörnung

Für Beton mit Grösstkorn 32 mm Feinanteilgehalt zwischen 350 und 400 kg/m³

Feinanteilgehalt zwischen 375 und 425 kg/m³

Für Beton mit Grösstkorn 16 mm Feinanteilgehalt zwischen 400 und 450 kg/m³

Feinanteilgehalt zwischen 425 und 475 kg/m³

Für selbstverdichtende Betone (SCC, SVB) sind höhere Feinanteilgehalte üblich.

In der Regel beginnt die Berechnung mit der Auswahl eines bestimmten Zementgehalts und w/z-Werts (oder Bindemittelgehalts und w/b-Werts). Somit kann das Volumen in Litern Gesteinskörnungen und Sand berechnet werden. Durch Anwendung einer Siebkurve für kombinierte Gesteinskörnungen wird dieses Volumen mit Sand und Gesteinskörnungen gefüllt.

35

0,125 0,25 0,5 1 2 4 8 16

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0

Sieböffnung in mm

Sieb

durc

hgan

g in

Mas

sen

%

obere Grenzwerte gemäss SN EN 480-1 obere Grenzwerte gemäss SN EN 480-1 Korngrössenverteilung der Mischung

0,063 31,5

4. Betonrezeptur

Reze

ptur

Tabelle 4.1.2: Beispiel für kombinierte Gesteinskörnungen 0 – 32 mm:

Komponente Korngrösse in mm Anteil im Gemisch in %

Feinsand 0 – 1 21,0

Grober Sand 1 – 4 27,0

Rundkies 4 – 8 12,0

Rundkies 8 – 16 20,0

Rundkies 16 – 32 20,0

Falls der Sand und Kies gewaschen sind, muss Füller hinzugegeben werden, um die Stabilität und allgemeine Konsistenz des Betongemischs zu verbessern.

Abb. 4.1.1: Korngrössenverteilung (Siebkurvenbereich gemäss SN EN 480-1)

35

36

4. Betonrezeptur

Tabelle 4.1.3: Berechnungsvolumen und -masse für 1 m³ Beton

Rohstoff für Beton nach Eigenschaften

Dosierung [%]

kg für 1 m³ (je nach Rezeptur)

Spez. Dichte [kg/l]

Ertrag in Litern für 1 m³

Zementtyp: CEM I kg 325 3,15 103

Zusatzstoff Silikastaub(zusätzl. Bindemittel)

6 kg 19,5 2,2 9

Zusatzmittel: ViscoCrete®

0,8

kg

2,60

Luft erwartetoder geplant 1% ≙ 10 L in 1m³

%

3,0

–

30

Anmachwasser w/z (oder w/zeq) = 0,48(einschliesslich Wassergehalt Gesteinskörnungen)

kg

155

1,0

155

Gesamtvolumen in Liter ohne Gesteinskörnungen 297

Gesteinskörnungen(im Trockenzustand)

kg

1863 2,65 703 (= Δ zu 1000 L)

Gesamt Beton kg 2362 (für 1 m³)

2362 kg/L (Frischbeton- rohdichte)

1000 L (= 1m³)

= Berechnungsweg

Anmerkung: Falls die Gesamtmenge an Zusatzmittel(n) 3 l/m³ Beton überschreitet, muss der Wassergehalt der Zusatzmittel in die Berechnung des w/z-Werts aufgenommen werden.

37

4. Betonrezeptur

Reze

ptur

4.2 Rezepturkonzept für Leimvolumen

Dieses Kapitel basiert auf den Erkenntnissen von Abrams, demzufolge die Druckfestigkeit von Beton als die zentrale Materialeigenschaft ausschliesslich (oder zumindest vorwiegend) vom w/z-Wert abhängt. Dies trifft für alle Betone mit einem w/z-Wert über 0,35 zu, was bei den meisten Betonen der Fall ist. Diese Anforderung ist die Basis für die folgenden Erläuterungen und Schlussfolgerungen des Rezepturkonzepts für Leimvolumen.

Abb. 4.2.1: Zementmörtelleim beinhaltet alle Binde-mittel, pulvrigen Zusätze und das freie, nicht von den Gesteinskörnungen absorbierte Wasser. Feinmörtelleim beinhaltet zusätzlich alle Feinteile der Gesteinskörnun-gen ≤ 0,125 mm.

Bei allen Arten des Einbringens von Beton variieren die Anforderungen hinsichtlich des Feinkornanteils der Mischung. Daneben spielen die grösseren Komponenten natürlich eine – wenn auch wesentlich weniger wichtige – Rolle. Die groben Körner bilden vor allem das Gerüst und dienen als Füllmaterial. Auf der Basis von unzähligen Rezepturen über viele Jahrzehnte können für verschiedene Einbauarten Bereiche für Feinanteilgehalt und Zementmengen angegeben werden, die zu einem korrekten Ergebnis führen – auch bei unterschiedlichen Zuschlagskomponenten, oder unter Berücksichtigung dieser jeweiligen Schwankungen.

Tabelle 4.2.1: Feinmörtelleim für verschiedene Betonarten

Einbringmethode Feinanteil Feinmörtelleim Anmerkungen

Kranbeton – 250 bis 280 l/m³Der Feinmörtelleim enthält: Zement, pulvrige Zusätze, Feinanteile aus Sand ≤ 0,125 mm + Wasser

Pumpbeton > 375 kg/m³ mit max.Korngrösse 32 mm

280 bis 320 l/m³

Selbstverdichtender Beton (SCC)

> 500 kg/m³ mit max. Korngrösse 16 mm

320 bis 380 l/m³

37

38

4. Betonrezeptur

Grundsätzlich ist es möglich, eine bestimmte Menge Zement durch Substitute zu ersetzen und somit die Materialbilanz (Kosten/Betontechnologie/Ökologie) positiv zu beeinflussen. Die Pumpbarkeit zum Beispiel kann durch die Verwendung von gutem Kalksteinpulver oder guter Flugasche verbessert werden. Eine hohe Druck- oder Abriebfestigkeit lässt sich durch die Zugabe von Silikastaub oder eine Erhöhung der Sulfatbeständigkeit durch die Verwendung von granulierter Schlacke erreichen.Je nach den Eigenschaften eines bestimmten Betontyps kann dessen Verhältnis zwischen Festigkeit und mindestens erforderlichem Mörtelleim als solches dargestellt werden.

Ausgehend vom lokalen Zement- oder Bindemitteltyp muss die Festigkeit im Verhältnis zum Wasserzementwert definiert werden. Auf der Grundlage dieser Erkenntnis zeigt die Tabelle das benötigte Volumen an Feinmörtelleim. Die spezifische Menge an Feinanteilen muss mit den lokal verfügbaren Sand- und pulvrigen Zusätzen angepasst werden.

Ausgewogene FeinmörtelmengeUm gleichzeitig eine gute Verarbeitbarkeit und geringe „Nebeneffekte“ in Form von Hydratation zu erreichen, wird nicht die grösstmögliche Menge an Feinmörtel und daher vor allem Zementleim benötigt, sondern nur so viel, dass das Baumaterial gemäss den Anforderungen errichtet werden kann. Mit einem solchen Mass lässt sich eine Reihe von Vorteilen erzielen:

� Betontechnologie: kleinstmögliches Volumen an Hydratationsprodukten, was auch geringes Schwinden und geringe Wärmeentwicklung in allen Phasen bedeutet

� Wirtschaftlich: Eine gezielte, sparsame Verwendung von Zementen und Zementzusatzstoffen senkt die Gesamtkosten der Rezeptur.

� Ökologisch: Dank der Ersetzung von Zement durch Zementzusatzstoffe ergibt sich eine weitaus positivere Ökobilanz.

Abb. 4.2.2: Inhalt einer Betonrezeptur: Kies, Wasser, Zement, Fliessmittel, Sand (von links nach rechts)

39

4. Betonrezeptur

Reze

ptur

Abb. 4.3.1: Programmnavigation

4.3 Sika Rezeptur-Programm

Die richtige Rezeptur des Betons ist ein entscheidender Schritt bei der Betonherstellung und für die Bewertung der Betonleistung in frischem und festem Zustand. Auch ist der Austausch von Betonrezepturen und die Diskussion bestimmter Massnahmen zu deren Verbesserung eine tägliche Herausforderung für alle Beteiligten im Betongeschäft.

Das Hauptziel des Sika Rezeptur-Programms ist eine vollständige Rezepturberechnung. Um dies effizient zu bewerkstelligen, ist eine entsprechende Datenbank für die Rohstoffe und Projekte/Kunden zu verwenden. Für eine weltweite Nutzung des Tools ist der Umgang mit verschiedenen Währungen, Einheiten und Sprachen möglich.

Jeder Benutzer muss zuerst das Handbuch lesen, da dieses anspruchsvolle Programm zur Betonrezepturberechnung nicht vollständig selbsterklärend ist. Es lohnt sich, etwas Zeit zu investieren, um alle enthaltenen Funktionen zu verstehen und somit alle Aspekte des Programms zu erkennen.

Die Programmnavigation sieht folgendermassen aus:

� Vorstellung aller relevanten Parameter wie zum Beispiel Lokalisierung, Einheiten, Währung

� Verwaltung aller in der Betonrezepturberechnung verwendeten Rohstoffe (Zement, Gesteinskörnungen, Zusätze, Zusatzmittel und Wasser)

� Festlegung von Kunden und ihren Projekten in Verbindung mit jeder Betongemischberechnung

� Dedizierte Suche in Bezug auf eine Rezeptur oder ein bestimmtes Stichwort

39

40

4. Betonrezeptur

Nachstehend finden Sie exemplarische Bilder von bestimmten Programmfunktionen:

Abb. 4.3.2: Konzeption und Berechnung einer Siebkurve für kombinierte Gesteinskörnungen

Abb. 4.3.3: Rezepturberechnung mit Änderungsschaltflächen für die Datenbankmaterialauswahl

� Einfache Konzeption von Siebkurven für kombinierte Gesteinskörnungen

� Verwendung von vordefinierten Standardsiebwerten

� Definition von individuellen, benutzerdefinierten Siebkurven

� Anpassung von Fraktions-verhältnissen mittels Prozentsatz oder durch Ziehen und Ablegen mit der Maus

� Schnelle Erstellung der Beton-rezeptur durch Rohstoffauswahl aus der Datenbank

� Flexible Zurechenbarkeit des w/z-Werts

� Berechnung von Frischbetondichte sowie w/z-Wert

� Kontrolle der Übereinstimmung mit definierter Betonart

41

4. Betonrezeptur

Reze

ptur

� Möglichkeit der Berechnung verschiedener Chargengrössen

� Detaillierte Mengen für einzelne Komponenten

� Geeignet für Labormischungen sowie Grossanlagenversuche

Abb. 4.3.5: Laufkarte für Labortests und Vor-Ort-Anwendungen

Abb. 4.3.4: Analyse wichtiger technischer Werte sowie Angabe von Nichteinhaltung der Betonart

� Voraussage der Betondruck-festigkeit ausgehend von der Zementfestigkeit

� Detaillierte Analysen wichtiger Frischbetonparameter wie zum Beispiel Gesamt-Feinanteilgehalt

� Angabe der Nichteinhaltung von Anforderungen in Bezug auf die Betonart

41

42

4. Betonrezeptur

� Berechnung der Kosten eines Gesamtvolumens von m³ Beton

� Berechnung der Kosten der einzelnen Komponenten

� Grafische Darstellung der absoluten Kosten pro Komponente sowie der Kostenanteile

� Flexible Eingabe aller Eigenschaften von Frisch- und Festbeton

� Möglichkeit zur Beschreibung der allgemeinen Betonleistung in Freitextfeld

Abb. 4.3.6: Übersicht über die Kostenstruktur eines Betongemischs

Abb. 4.3.7: Dokumentation von Ergebnissen und Kommentaren bezüglich der Eigenschaften von Frisch- und Festbeton

43

Reze

ptur

4. Betonrezeptur

43

44

5. Eigenschaften von Frischbeton und Tests

5.1 Wasserzementwert

Der Wasserzementwert (w/z-Wert) beschreibt das Massenverhältnis zwischen wirksamem Wasser und Zement in Frischbeton. Er wird durch Division des Gewichts des wirksamen Wassers (weff) durch das Gewicht des Zements (z) berechnet. Die Gleichung für den Wasserzementwert lautet somit:

w/z =weff

oderweff =

weff[5.1.1]

z zeq z + (k x Zusatzstoff Typ II)

Der wirksame Wassergehalt weff einer Mischung ergibt sich aus der Differenz zwischen Gesamtwassergehalt wO im Frischbeton und der von der Gesteinskörnung aufgenommenen Wassermenge (wG , Ermittlung gemäss SN EN 1097-6).

weff=

wO – wG [5.1.2]

c

Der erforderliche Wassergehalt wird durch die verwendete Gesteinskörnung, runde oder gebrochene Materialien sowie deren Zusammensetzung beeinflusst. Die Wahl des w/z-Werts richtet sich vor allem nach den Umweltbelastungen (Expositionsklassen) nach SN EN 206-1 und den zu erreichenden Festigkeiten.

Es finden zwei Verfahren zur Berechnung des Wassergehalts in Beton Anwendung. Das Grundprinzip besteht in der Verdampfung von Wasser durch technische Trocknung. Die Prüfung kann entweder mittels eines Gasbrenners (Darrversuch) oder einer Mikrowelle erfolgen.

Abb. 5.1.1: Prüfung mittels eines Gasbrenners

45


5.1.1 Darrversuch

Das Gewicht der Pfanne (a) für die Prüfung des Wassergehalts ist im ersten Schritt zu messen. Eine Probe von ca. 10 kg Beton (b) ist in die Pfanne zu geben. Nachdem die Pfanne 20 Minuten lang erhitzt wurde, wird das Gewicht der Pfanne mit dem getrockneten Beton (c) gemessen. Die Differenz zwischen a+b und z gibt den Wassergehalt im Beton an.

Zur Sicherstellung, dass der Beton trocken ist, ist er nach 20 Minuten zu wiegen, 5 Minuten lang erneut zu trocknen und nochmals zu wiegen. Beträgt die Differenz weniger als 5 g, gilt der Beton als trocken.

Berechnung:

Eige

nsch

afte

n

Wassergehalt der Probe: w0 = (m0 - m1) x p0 / m0 [kg/m³] [5.1.3] w/z-Wert: (w0 - wG) / z [5.1.4]

p0 Frischbetonrohdichte [kg/m³] m0 Probe nass [kg] wG aufgenommenes Wasser [kg/m³]

z Zementgehalt [kg/m³] m1 Probe trocken [kg] w0 Gesamtwassergehalt [kg/m³]

45

46


5.2 Verarbeitbarkeit und Konsistenz

Die Konsistenz charakterisiert das Verhalten des Frischbetons beim Mischen, Umschlagen, Transportieren und Einbringen auf der Baustelle sowie beim Verdichten und Abglätten. Die Verarbeitbarkeit ist somit eine relative Grösse und wird im Wesentlichen durch die Konsistenz beschrieben.

Anforderungen an die Verarbeitbarkeit � Kostengünstiges Umschlagen, Fördern/Einbringen und Endverarbeiten des Betons � Möglichst plastische Konsistenz («Fliessverhalten») durch Einsatz von Fliessmitteln � Gute Kohäsion � Geringe Entmischungsgefahr, gute Abziehbarkeit («Finishverhalten») � Verlängerte Verarbeitbarkeit Verzögerung/Sommerbeton � Beschleunigung des Abbindeprozesses Erhärtungsbeschleunigung/Winterbeton

Die Konsistenz bzw. Verformbarkeit des Frischbetons lässt sich im Gegensatz zur Verarbeitbarkeit messen. Die Norm SN EN 206-1 unterscheidet je nach Prüfmethode zwischen 4 und 6 Konsistenzklassen und beschreibt damit steife bis flüssige Frischbetone.Die Konsistenzprüfungen zählen im Allgemeinen zu den Steuergrössen des Betons, die im Rahmen von Vorversuchen für die jeweiligen Anwendungen erarbeitet werden.

Einflussfaktoren der Konsistenz � Kornform und -zusammensetzung � Einsatz von Betonzusatzmitteln � Zementgehalt und -typ � Temperaturverhältnisse � Wassergehalt � Mischzeit und -intensität � Einsatz von Zusatzstoffen � Zeitpunkt der Messung

Zeit und Ort der PrüfungenDie Konsistenz des Betons sollte zum Zeitpunkt der Übergabe, d.h. auf der Baustelle vor dem Einbringen, bestimmt werden (Überwachung der Verarbeitbarkeit). Wird die Konsistenz sowohl nach dem Mischvorgang (Überprüfung der Produktionsregelmässigkeit) als auch vor dem Einbau auf der Baustelle erfasst, ist ein direkter Vergleich der Konsistenzänderung in Abhängigkeit des Frischbetonalters möglich. Wird der Beton in einem Fahrmischer geliefert, darf die Konsistenz an einer Stichprobe gemessen werden, die nach dem Entladen von ca. 0,3 m³ Beton zu entnehmen ist.

47


Eige

nsch

afte

n

Prüfung der Konsistenz

«Verarbeitbarkeit» drückt das Verhalten von Frischbeton beim Mischen, Umschlag, Transport und Einbringen am Einsatzort sowie nachfolgend beim Verdichten und bei der Endbearbeitung aus. Sie ist ein Mass für die Verformbarkeit von Frischbeton, die durch messbare Zahlenwerte ausgedrückt wird. Die Norm SN EN 206-1 teilt die Konsistenz je nach Prüfverfahren in 4 bis 6 Klassen ein. Sie können zur Festlegung und zum Prüfen einer steifen bis nahezu flüssigen Konsistenz herangezogen werden..Prüfung der Konsistenz mit dem

- Setzmass, Seite 48 - Verdichtungsmass, Seite 49 - Ausbreitmass, Seite 50 - Setzfliessmass, Seite 51

Konsistenzprüfungen werden für die regelmässige Überwachung von Frischbeton durchgeführt. Die Häufigkeit der Prüfungen sollte auf der Wichtigkeit des Bauteils basieren und sicherstellen können, dass eine vorgegebene Qualität jederzeit erzielt werden kann.

Die Kapitel 8 – 10 der Norm SN EN 206-1 enthalten Einzelheiten zu diesen Konformitäts-kontrollen.

Tabelle 5.2.1: Toleranzen für Konsistenz-Zielwerte gemäss SN EN 206-1

Prüfmethode Verdichtungsmass Ausbreitmass Setzmass

Zielwertbereich ≥1,26 1,25 ... 1,11 ≤1,10 Alle Werte ≤40 mm 50 ... 90 mm ≥100 mm

Toleranz ±0,10 ±0,08 ±0,05 ±30 mm ±10 mm ±20 mm ±30 mm

47

48

h

Messung des Setzmasses

Formen des Setzmasses

Wahres Setzmass Abgeschehrtes Setzmass


Prüfung der Konsistenz mit dem Setzmass

Prinzip:Der Frischbeton wird in eine hohlkegelförmige Form eingebracht und verdichtet. Wird die Form hochgezogen, ergibt das Setzmass ein Mass für die Konsistenz des Betons. Das Setzmass ist die Differenz in mm zwischen der Höhe der Form und der Höhe des Frischbetonkegels.

SN EN 12350-2Der gesamte Vorgang vom Beginn des Einfüllens bis zum Hochziehen der Form ist innerhalb von 150 Sekunden durchzuführen. Die Prüfung ist nur gültig, wenn sie ein Setzmass ergibt, bei dem der Beton nach dem Entfernen der Form weitestgehend intakt und symmetrisch bleibt, d.h. wenn der Beton als Kegel (oder kegelförmiger Körper) stehen bleibt. Schert der Beton ab, ist eine weitere Probe zu nehmen. Scheren bei zwei aufeinanderfolgenden Prüfungen die Probekörper ab, besitzt der Beton nicht die für den Setzversuch notwendige Plastizität und Kohäsion.

Setzmassklassen: siehe Kapitel 11.1.5, Seite 214 «Einteilung nach Konsistenzklassen»

Abb. 5.2.2: Formen des Setzmasses

Abb. 5.2.1: Messung des Setzmasses

49

Abmessungen in Millimeter200 ± 2

h 1 = 4

00 ±

2

s


Eige

nsch

afte

n

Prüfung der Konsistenz durch das Verdichtungsmass

Prinzip:Der Frischbeton wird vorsichtig in den Stahlblech-Prüfbehälter gegeben, wobei eine Verdichtung vermieden werden muss. Ist der Behälter gefüllt, wird der Beton ohne Erschütterung bündig zum Behälterrand abgezogen. Dann wird der Beton z.B. mit einem Tauchvibrator (Flaschendurchmesser max. 50 mm) verdichtet. Nach dem Verdichten wird an den vier Seitenmitten je der Abstand zwischen Betonoberfläche und oberem Behälterrand gemessen. Der Mittelwert (s) dieser Messungen dient zur Berechnung des Verdichtungsmasses.

SN EN 12350-4

Behältermasse Bodenplatte 200 x 200 mm (±2 mm) Höhe 400 mm (±2 mm)

Verdichtungsmass: c =h1 [5.2.1]

h1 – s

Setzmassklassen: siehe Kapitel 11.1.5, Seite 214 «Einteilung nach Konsistenzklassen»

Abb. 5.2.3: Beton im Behälter vor verdichten Abb. 5.2.4: Beton im Behälter nach verdichten

49

50

1

3

2

4

5

7

9

68

10

200 ± 2

130 ± 2

200 ± 2


Prüfung der Konsistenz durch das Ausbreitmass

Prinzip:Diese Prüfung bestimmt die Konsistenz von Frischbeton durch Messen der Ausbreitung von Beton auf einer horizontalen, flachen Platte. Zuerst wird der Frischbeton in eine kegelförmige Form gefüllt (in 2 Lagen), verdichtet und bündig mit der Formoberkante abgezogen. Die Form ist daraufhin sorgfältig senkrecht nach oben wegzuziehen. Nach Ende eines eventuellen Zusammensinkens des Betons wird die Platte manuell oder maschinell 15 Mal bis zum Stopper angehoben und fallen gelassen. Die Bestimmung des Ausbreitmasses erfolgt parallel zu den Seitenkanten über das Kreuz.

SN EN 12350-5Ausbreitmassklassen: siehe Kapitel 11.1.5, Seite 214 «Einteilung nach Konsistenzklassen»

Abb. 5.2.5: Ausbreitmass

Abb. 5.2.6: Setztrichter

1 Metallplatte2 Hubhöhe (begrenzt auf 40 ± 1) mm 3 Oberer Stopper 4 Aufschlagplatte 5 Scharniere (aussen)6 Markierung7 Rahmen8 Handgriff9 Unterer Stopper10 Fussraste

Stahlblechdicke min. 1,5 mmAbmessungen in Millimeter

51


Eige

nsch

afte

n

Prüfen der Konsistenz anhand des Setzfliessversuchs und von t500

Prinzip:Diese Prüfung bestimmt die Konsistenz von Frischbeton, insbesondere selbstverdichtendem Beton, durch Messen des Durchmessers von Beton, der auf einer horizontalen, flachen Platte gelaufen ist. Der Frischbeton wird zunächst in eine kegelförmige Form gegossen. Die Form ist daraufhin sorgfältig senkrecht nach oben wegzuziehen. Die Messung erfolgt an der Stelle des grössten Durchmessers und im rechten Winkel dazu. Ein Ring mit einem Durchmesser von 500 mm wird um den Plattenmittelpunkt gezeichnet. Die Zeit, die vom Anheben des Kegels bis zum erstmaligen Kontakt zwischen fliessendem Beton und dem Ring vergeht, ist die so genannte t500 -Zeit.

SN EN 12350-8

Als alternative Vorgehensweise wird mitunter auch der Setztrichter invertiert. Dies erleichtert die Arbeit, da die Form während des Einfüllens nicht gehalten werden muss.

Dieses Verfahren ist gut für Baustellen und Laboreinsätze geeignet, entspricht aber nicht der Norm.

Es können durch einen zentrisch aufgestellten Stahlring (J-Ring) mit zahnförmiger Bewehrung zusätzlich Hindernisse eingebaut und dadurch das Fliessverhalten um eine Bewehrung simuliert werden.

Abb. 5.2.7: Setzfliessversuch

51

52

700

200

150H1

H2

Abmessungen in Millimeter

Bewehrungsstahl 3 x Ø12Zwischenraum 35 mm

600

100

200


Prüfung der Konsistenz im L-Kasten-Versuch (L-Box)

Prinzip:Bei dieser Prüfung wird die Konsistenz von frischem selbstverdichtendem Beton durch Messen des Betonflusses in einer L-Box ermittelt. Zunächst wird der Frischbeton in den vertikalen Teil des L-förmigen Behälters gegossen. Nach Anheben des Schiebers beginnt der Beton in den horizontalen Teil zu fliessen. Es werden die Höhe im senkrechten Abschnitt und die Höhe am Ende des horizontalen Abschnitts gemessen. Das Verhältnis dieser beiden Werte ist ein Mass für das Fliessvermögen oder die Blockierneigung von selbstverdichtendem Beton.

Normalerweise finden zwei Varianten dieser Prüfung Anwendung: die Zweistab- und die Dreistabprüfung. Letztere simuliert dichtere Bewehrungen.

SN EN 12350-10

Abb. 5.2.8: L-Kasten

53

490

65

75

425

150

Abmessungen in Millimeter

515 ±2

65 ±1

150 ±2

425 ±2

75 ±1


Eige

nsch

afte

n

Prüfung der Konsistenz mittels Auslauftrichter (V-Trichter)

Prinzip:Bei dieser Prüfung wird die Konsistenz von frischem selbstverdichtendem Beton durch Messen des Betonflusses in einem V-Trichter ermittelt. Zunächst wird der Frischbeton in den V-Trichter gegossen. Nach Öffnen des Schiebers fliesst der Beton aus dem V-Trichter. Die gemessene Zeit vom Öffnen des Schiebers bis zur Entleerung des V-Trichters wird als Auslauftrichter-Fliesszeit protokolliert. Dieser Test dient zum Beschreiben der Viskosität und Füllfähigkeit von selbstverdichtendem Beton.

SN EN 12350-9

Abb. 5.2.9: Auslauftrichter

53

54

500±

50

1

3

2

4

5

6

3

500±

50

1

3

2

4

5

6

3


Prüfung der Sedimentationsstabilität durch Siebversuch

Prinzip:Dieser Test dient zur Ermittlung der Widerstandsfähigkeit von frischem selbstverdichtendem Beton gegen Entmischung. Eine Probe von ca. 10 Litern muss genommen und 15 Minuten lang stehen gelassen werden. Nach Ablauf dieser Zeit wird der selbstverdichtende Beton aus einer Höhe von ca. 50 cm auf ein Sieb gegossen. In einem Vorgang sind ca. 4,8 kg auf das Sieb zu giessen.

SN EN 12350-11

Die Entmischung SR wird mit der folgenden Gleichung berechnet und auf 1 % gerundet.

SR =(mps – mp) x 100

[5.2.2]mc

wobei gilt: SR Entmischung [%] mps Masse des Auffangbehälters plus durch das Sieb gegangenes Material [g] mp Masse des Auffangbehälters [g] mc Anfängliche Masse des auf das Sieb gegebenen Betons [g]

Abb. 5.2.10: Probenbehälter und Abdeckung

Abb. 5.2.11: Messung der Entmischung

1 Abdeckung2 Beton3 Probebehälter

3 Probebehälter4 Sieb5 Auffangbehälter6 Wage

55


Eige

nsch

afte

n

5.3 Sommerbeton

Bei hohen Temperaturen ist das Betonieren nur gestattet, wenn besondere Schutzmassnahmen getroffen worden sind. Diese müssen vom Beginn der Betonherstellung bis zur Beendigung der Nachbehandlung eingehalten werden. Sie sind abhängig von der Aussentemperatur, der Luftfeuchtigkeit, den Windverhältnissen, der Frischbetontemperatur, Wärmeentwicklung und Wärmeabfuhr sowie den Bauteilabmessungen. So sollte der Beton beispielsweise während des Transports vor Austrocknen geschützt werden.

Beim Einbringen und während der Verarbeitung darf der Frischbeton, ohne besondere Schutzmassnahmen, nicht wärmer als +30 °C sein.

ProblematikBei Lufttemperaturen ab 25 °C können Arbeiten mit unverzögertem Beton problematisch werden.

� Hydratation ist die chemische Reaktion des Zements mit Wasser. Sie beginnt sofort mit dem Kontakt und führt über das Ansteifen zum Erstarren (Abbindebeginn) und schliesslich zum Erhärten des Zementleims.

� Jede chemische Reaktion wird bei einer Temperaturerhöhung beschleunigt.

Durch zu frühes Ansteifen ist das Einbringen von Beton nicht mehr möglich. Übliche Gegenmassnahmen sind die Verwendung von verzögernden Fliessmitteln oder von Fliessmitteln in Kombination mit einem Abbindeverzögerer.

Verzögerungsbegriffe und DosiertabellenVerzögerungsziel: Verlängerung der Verarbeitbarkeitszeit bei einer bestimmten Temperatur.Verarbeitbarkeitszeit: Die Zeit, während der der Beton nach dem Mischen einwandfrei vibrierbar ist.Freie Verzögerung: Der Abbindebeginn setzt erst nach einer bestimmten Zeit mit Sicherheit ein.Gezielte Verzögerung: Der Abbindebeginn setzt zu einem bestimmten Zeitpunkt ein.

Sicherheit ergibt sich nur durch Vorversuche!

Tabelle 5.3.1: Massgebende Temperaturen für Bauteile

Bauteil und Verzögerung Massgebende Temperatur

Massige Betonquerschnitte Frischbetontemperatur

Kleine Betonquerschnitte Lufttemperatur bei der Einbaustelle

Bei massigen Betonquerschnitten mit langer Verzögerung und kleinen Betonquerschnitten mit kurzer Verzögerung ist die jeweils höhere Temperatur (Frischbeton- oder Lufttemperatur) massgebend.

55

56


Dosiertabelle für Beton mit freier Verzögerung.Die Verzögerung ist stark abhängig vom Zementtyp.

Tabelle 5.3.2: Dosierung von Sika® Retarder in % Zementgewicht

Verzögerung Betontemperatur

[h] 10 °C 15 °C 20 °C 25 °C 30 °C 35 °C

3 0,1 0,1 0,2 0,3 0,3 0,5

4 0,2 0,2 0,3 0,4 0,4 0,6

6 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,8

8 0,3 0,4 0,5 0,6 0,8 1,0

10 0,4 0,5 0,6 0,8 1,0 1,3

12 0,4 0,6 0,8 0,9 1,2 1,5

14 0,5 0,7 0,9 1,1 1,3 1,8

16 0,5 0,8 1,0 1,2 1,5

18 0,6 0,9 1,1 1,4 1,7

20 0,7 1,0 1,2 1,6

24 0,8 1,1 1,5 1,8

28 1,0 1,3 1,8

32 1.2 1.5

36 1.5 1.8

40 1.8

Die Angaben in dieser Tabelle stammen aus Laborergebnissen und beziehen sich auf einen spezifischen Zementtyp und stellen daher nur Richtwerte dar. Vorversuche sind in jedem Fall zwingend notwendig. Die Dosierungen beziehen sich auf Beton mit 300 kg CEM I 42.5 N und w/z = 0,50.

Für erdfeuchten Beton sollte die Dosierung um ca. 20 % erhöht werden. Für trockenen oder lose gelagerten Beton sollte die Dosierung verdoppelt werden.

57


Eige

nsch

afte

n

EinflussfaktorenVerschiedene Faktoren beeinflussen die Verzögerung:

Einfluss der Temperatur � Temperaturerhöhungen verkürzen, Temperaturabnahmen verlängern die Verzögerung.

Faustregel � Jedes Grad unter 20 °C verlängert die Verzögerungszeit um ca. 1 Stunde. � Jedes Grad über 20 °C verkürzt die Verzögerung um 0,5 Stunden.

Zur Sicherheit: Vorversuche!

Einfluss des WasserzementwertsEine Zementdosierung von 300 kg/m³ und eine Sika® Retarder-Dosierung von 1% zeigen:

� Eine Erhöhung des w/z-Werts um 0,01 bewirkt eine zusätzliche Verzögerung um ca. eine halbe Stunde

Kombination mit Fliessmittel � Mit einem nichtverzögernden Fliessmittel zeigt Sika® Retarder eine geringfügige Verlängerung der Verzögerung.

� Mit einem verzögernden Fliessmittel bewirkt Sika® Retarder eine längere (kumulierte) Verzögerung.

Bei wichtigen Bauvorhaben sind in jedem Fall Vorversuche durchzuführen. Einfluss von ZementDer Hydratationsverlauf verschiedener Zemente kann, bedingt durch die unterschiedlichen Rohstoffe und die Mahlfeinheit, schwanken. Demzufolge ist auch der Verzögerungseffekt solchen Schwankungen unterworfen, welche vor allem bei Dosierungen ab 0,8 % gross ausfallen können.Tendenziell gilt:

� Reine, feine Portlandzemente: verminderter Verzögerungseffekt � Gröbere Zemente und einige Mischzemente: verstärkter Verzögerungseffekt

Zur Sicherheit: Vorversuche! Bei Verzögererdosierungen ab 0,8 % immer Vorversuche!

Einfluss des Betonvolumens Wird ein ganzes Betonbauteil verzögert, hat das Volumen keinen Einfluss auf den Verzögerungseffekt. Bei Abbindebeginn eines benachbarten Bauteils (z.B. bei Nachtverzögerung in einer Decke) ändert sich in der Kontaktzone zum verzögerten nächsten Teil die massgebende Temperatur (sie steigt), was eine Abnahme des Verzögerungseffekts nach sich zieht.

57

58


Merkmale des verzögerten Betons � Erhärtung Setzt die Erhärtung nach Abklingen der Verzögerung ein, verläuft sie schneller als bei unverzögertem Beton.

� Schwinden/Kriechen Die Endschwind- bzw. -kriechmasse ist gegenüber unverzögertem Beton reduziert.

� Frühschwinden Durch Wasserentzug während der Verzögerungszeit (Oberflächenverdunstung) können sich Schrumpfrisse infolge Frühschwindens bilden. Schutz vor Wasserentzug bei verzögertem Beton ist äusserst wichtig! Eine korrekte Nachbehandlung ist unerlässlich!

Beispiele von Betonieretappen mit Verzögerung1. Nachtverzögerung

� Fundamentplatten � Decken, Träger usw.

Gegen Ende des normalen Betonierverlaufs an einem Tag werden drei Streifen von je ca. 1,20 m Breite mit zunehmender Verzögerung eingebaut.1. Streifen: 1/3 der Hauptdosierung2. Streifen: 2/3 der Hauptdosierung3. Streifen: Hauptdosierung aus Tabelle oder Vorversuchsergebnissen

Einstellen der Arbeiten über Nacht.

Wiederaufnahme der Arbeiten am nächsten Morgen:1. Streifen (neben dem 3. Streifen des Vortags) wird mit 1/3 der Hauptdosierung verzögert.

2. Verzögerung mit gleichzeitigem AbbindebeginnDies kommt beispielsweise bei grossen Brückenfahrbahnen, Bodenplatten usw. zur Anwendung.Wichtige Vorarbeiten sind:

� genaues Betonierprogramm mit Ingenieur und Unternehmer festlegen. � darauf basierend Feldereinteilung vornehmen und Zeitplan erstellen. � Ziel: Alle Felder binden gleichzeitig ab. � Mit den ermittelten Zeiten kann aufgrund von Vorversuchen und genauen Temperaturangaben die Dosierung für die einzelnen Felder festgelegt werden.

59

Eige

nsch

afte

n


VorversucheFür Vorversuche kommt ausschliesslich die für die verzögerte Etappe vorgesehene Betonzusammensetzung in Frage:

� Gleicher w/z-Wert und gleicher Zementtyp mit gleicher DosierungDie Vibrierbarkeitsgrenzen sollten an mehreren Betonproben pro Dosierung (in Kesseln mit je mindestens 20 Litern) auf der Baustelle und unter möglichst ähnlichen Temperaturbedingungen, wie sie beim Einbringen herrschen, geprüft werden.Vorgehen:

� Verzögererdosierung anhand der Tabelle bestimmen � mindestens 5 Kessel mit dieser Betonmischung füllen � 2 Stunden vor angenommenem Abbindebeginn den Inhalt des ersten Kessels vibrieren � jede weitere Stunde einen weiteren Kessel vibrieren (jeder Kesselinhalt wird nur einmal vibriert) � Lässt sich der Inhalt eines Kessels nicht mehr vibrieren, hat der Abbindevorgang begonnen. � ermittelte Zeiten notieren und untersuchen, ob diese Zeiten mit den Prognosen (laut Tabelle) übereinstimmen

� bei zu grossen Abweichungen Versuch mit angepasster Dosierung neu ansetzen.

Massnahmen für verzögerten BetonDie SchalungErstmalig verwendete Holzschalungen können, vor allem in Astlochbereichen, durch Holzzuckereinwirkung unschöne Fleckenbildung, Absanden usw. bewirken.Stark saugende, ungenügend vorgenässte und mangelhaft mit Trennmittel versehene Holzschalungen entziehen der Betonoberfläche übermässig viel Wasser. Absanden und Abstauben sind die Folge. Diese Schäden werden bei verzögertem Beton verstärkt, da die negative Beeinflussung länger andauert. Eine fachgerecht vorbereitete und korrekt mit Sika® Separol® behandelte Holzschalung ergibt auch bei verzögertem Beton schöne und saubere Oberflächen.

Verdichten und Nachbehandlung Verzögerter Beton muss verdichtet werden. Die folgende Etappe (z.B. am nächsten Morgen) wird zusammen mit der „alten Schicht“ vibriert. Verzögerte Flächen werden zusammen verdichtet und endbearbeitet. Die Nachbehandlung ist äusserst wichtig, damit der verzögerte, verdichtete und nunmehr ruhende Beton möglichst wenig Feuchtigkeit verliert.Die geeignetsten Methoden für verzögerte Flächen (Böden u. ä.) sind:

� Abdecken mit Plastikfolie oder isolierenden MattenBei verzögerten Flächen, die nochmals zu vibrieren sind:

� Vollständiges Einpacken in Plastikfolie oder feuchter Jute. Schutz vor Zugluft. Weiteres Wässern der Oberfläche (d.h. Beschlagen) kann zu Auswaschungen führen.

59

60


5.4 Winterbeton

Erhärtungsbeschleunigung/WinterbetonWährend des Transports ist der Beton vor Regen und Frost zu schützen. Bei Frost ist das Betonieren nur dann zulässig, wenn besondere Schutzmassnahmen getroffen wurden. Diese müssen vom Beginn der Betonherstellung bis zur Beendigung der Nachbehandlung eingehalten werden. Sie sind abhängig von der Aussentemperatur, der Luftfeuchtigkeit, den Windverhältnissen, der Frischbetontemperatur, Wärmeentwicklung und Wärmeabfuhr sowie den Abmessungen des Betonbauteils. Beim Einbringen und während der Verarbeitung darf der Frischbeton ohne besondere Schutzmassnahmen nicht kälter als +5 °C sein. Das Anmachwasser und die Zuschlagstoffe sind bei Bedarf vorzuwärmen.

ProblemstellungNiedrige Temperaturen verzögern das Abbinden des Zements. Bei Temperaturen von unter -10 °C kommen die chemischen Vorgänge im Zement zum Stillstand (setzen bei Erwärmung jedoch wieder ein). Gefährliche Situationen entstehen, wenn Beton während des Abbindens gefriert, d.h. keine bestimmte Mindestfestigkeit besitzt. Es entstehen Gefügelockerungen mit entsprechendem Festigkeits- und Qualitätsverlust. Erfahrungsgemäss liegt die Mindestfestigkeit, bei der Beton einmaliges Gefrieren schadlos übersteht, die sogenannte Gefrierfestigkeit bei 10 N/mm². Hauptziel muss sein, diese Gefrierfestigkeit so rasch wie möglich zu erreichen.

Die Temperatur T von Frischbeton kann mit folgender Gleichung abgeschätzt werden:

Tmischung =z · cz · Tz + a · ca · Ta + w · cw · Tw + wa · cw · Ta

[°C] [5.4.1]z · cz + a · ca + (w + wa ) · cw

z Zementgehalt [kg/m³] cc spezifische Wärme des Zementsa Gesteinskörnung [kg/m³] 0,72 bis 0,92 kJ/(kg∙K)w Zugabewasser [kg/m³] ca spezifische Wärme der Gesteinskörnungwa Wasser in der Gesteinskörnung als Quarz 0,80 kJ/(kg∙K) Oberflächen- und Kernfeuchte [kg/m³] Kalkstein 0,85 bis 0,92 kJ/(kg∙K)Tz Zementtemperatur [°C] Granit 0,75 bis 0,85 kJ/(kg∙K)Ta Temperatur der Gesteinskörnung [°C] Basalt 0,71 bis 1,05 kJ/(kg∙K)Tw Wassertemperatur [°C] cw spezifische Wärme von Wasser 4,19 kJ/(kg∙K)

61

Wassertemperatur [°C]

Tem

pera

tur v

on G

este

insk

örnu

ng u

nd Z

emen

t [°C

]

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

0

10

20

30

40

50

-10

20

3025

1510

5

Frischbetontemperatur [°C]


Eige

nsch

afte

n

Massnahmen 1. MindesttemperaturNach SN EN 206-1 darf die Frischbetontemperatur während des Einbringens +5 °C nicht unterschreiten. (Für dünne, feingliedrige Bauteile und Umgebungstemperaturen von -3 °C und tiefer verlangt die Norm eine Frischbetontemperatur von +10 °C, die 3 Tage aufrechterhalten werden muss!) Diese Mindesttemperaturen sind wichtig, damit überhaupt ein Abbinden stattfinden kann. Der Beton ist während des Transports und nach dem Einbringen vor Wärmeverlust zu schützen.

2. Reduktion des w/z-WertsEin möglichst niedriger Wassergehalt führt zu raschem Ansteigen der Frühfestigkeit. Daneben ist generell weniger Feuchtigkeit vorhanden, die gefrieren könnte. Fliessmittel führen bei gleichbleibend guter Verarbeitbarkeit zu einem niedrigen w/z-Wert.

3. ErhärtungsbeschleunigungDurch den Einsatz von SikaRapid® wird bei hohen Anforderungen an die Frühfestigkeit eine maximale Beschleunigung der Erhärtung erzielt.

Tabelle 5.4.1: Dauer bis zum Erreichen von 10 N/mm2 bei 0 °C in Tagen [d]

Zeit in TagenBeton Kontrollmischung mit 1% SikaRapid®-1

CEM I 300 kg/m³ w/c = 0,40

4 d 1 d

CEM I 300 kg/m³ w/c = 0,50

8 d 2 d

(Sika MPL)

Abb. 5.4.1: Frischbetontemperatur

61

62


4. Verwendung von CEM I 52.5Es ist bekannt, dass feiner gemahlene, hochwertige Zemente eine schnellere Zunahme der Frühfestigkeit ergeben. Mit Fliessmitteln wird bei niedrigem w/z-Wert eine optimale Verarbeitbarkeit gewährleistet.

Schutzmassnahmen auf der Baustelle1. Kein Betonieren an oder auf gefrorenem Altbeton.2. Die Temperatur des Bewehrungsstahls muss höher als 0 °C sein.3. Beton rasch verarbeiten und sofort vor Wärmeverlust und Verdunstung schützen (so wichtig

wie im Sommer!). Am besten eignen sich hierfür Wärmedämmmatten.4. Bei Decken: Schalung ggf. von unten beheizen5. Luft-/Umgebungs- und Betontemperatur sowie Festigkeitsverlauf (z.B. mit Prellhammer)

regelmässig kontrollieren6. Ausrüst- und Ausschalzeiten verlängern!

Beispielfür eine Aussentemperatur von -5 °C und eine Frischbetontemperatur von 11 °C

Bauteil Absinken der Betontemperatur auf +5 °C innerhalb von

Betondecke d = 12 cmauf Holzschalung

ca. 4 Stundenohne Wärmedämmmatten

ca. 16 Stundenmit Wärmedämmmatten

Fazit: Wintermassnahmen müssen von allen Beteiligten frühzeitig geplant und organisiert werden.

63


Eige

nsch

afte

n

5.5 Frischbetonluftgehalt

Bestimmung des Luftgehalts

Es gibt zwei Prüfverfahren, bei denen Geräte verwendet werden, die nach dem gleichen Prinzip funktionieren (Boyle-Mariotte-Gesetz): das Wassersäulen- und das Druckausgleichsverfahren. Die nachfolgenden Ausführungen beziehen sich auf das Druckausgleichsverfahren, da dieses häufiger angewendet wird.

Prinzip:Ein bekanntes Luftvolumen wird bei bekanntem Druck in eine dicht verschlossene Kammer mit dem unbekannten Luftvolumen in der Betonprobe ausgeglichen. Dabei ist die Skalenteilung des Manometers für den resultierenden Druck auf den prozentualen Luftgehalt der Betonprobe kalibriert.

SN EN 12350-7

1 Pumpe2 Ventil B3 Ventil A4 Ausdehnröhren für Überprüfung während der Kalibrierung5 Hauptventil6 Druckmesser7 Luftablassventil8 Luftkammer9 Klemmverschluss10 Behälter

Behälter von Druckmessgeräten für Beton weisen normalerweise ein Füllvolumen von 8 Litern auf. Die Verdichtung kann mittels Innenrüttler oder Rütteltisch erfolgen. Bei Verwendung von Innenrüttlern ist darauf zu achten, dass künstlich eingeführte Luftporen nicht durch Übervibrieren ausgetrieben werden.

Für Beton, der mit Leichtzuschlag, luftgekühlter Hochofenschlacke oder Zuschlagstoffen mit hoher Porosität hergestellt wurde, eignet sich keines der beiden Verfahren.

63

64


5.6 Frischbetonrohdichte

Bestimmung der Frischbetonrohdichte

Prinzip:Der Frischbeton wird in einem biegesteifen und wasserdichten Behälter verdichtet und danach gewogen.

SN EN 12350-6Die kleinste Abmessung des Behälters muss mindestens das Vierfache der maximalen Nenngrösse des Grobzuschlags des Betons betragen, darf jedoch nicht kleiner als 150 mm sein. Das Volumen des Behälters muss mindestens 5 Liter betragen. Rand und Boden müssen parallel sein.

(Gut bewährt haben sich Luftporen-Messtöpfe mit einem Inhalt von 8 Litern.)

Die Verdichtung des Betons erfolgt mechanisch durch Innenrüttler oder Rütteltisch oder manuell mit Stab oder Stampfer.

p =mt – mTopf

· 1000 [kg/m3] [5.6.1] vTopf

wobei gilt:p Frischbetonrohdichte [kg/m3]mt Gesamtgewicht [kg]mTopf Gewicht des Luftporen-Messtopfs [kg]vTopf Volumen des Luftporen-Messtopfs [L]

65


Eige

nsch

afte

n

Damit der Frischbeton ausreichend schnell erhärtet und ggf. im Frühstadium bei Frost keinen Schaden erleidet, sollte die Frischbetontemperatur nicht zu niedrig sein.

5.7 Frischbetontemperatur

� Beim Einbringen und während der Verarbeitung sollte die Frischbetontemperatur nicht unter +5 °C absinken.

� Der junge Beton ist vor Frost zu schützen. Die Gefrierbeständigkeit ist erfahrungsgemäss bei einer Druckfestigkeit von ca. 10 N/mm² erreicht.

� Andererseits können zu hohe Betontemperaturen zu Schwierigkeiten beim Einbringen und zu Beeinträchtigungen bestimmter Festbetoneigenschaften führen. Um dies zu vermeiden, sollte die Frischbetontemperatur beim Einbringen und während der Verarbeitung nicht über 30 °C ansteigen.

Vorkehrungen bei niedrigen Temperaturen siehe Winterbeton bei kalten Umgebungstemperaturverhältnissen

Vorkehrungen bei hohen Temperaturen siehe Sommerbeton bei warmen Umgebungstemperaturverhältnissen

65

66


Die Homogenität und die Kohäsion des Betons sind ausschlaggebende Faktoren für einfach zu handhabenden und dauerhaften Beton. Bei unzureichendem innerem Zusammenhaltevermögen und/oder ungenügender Homogenität können Separation, Bluten und Störungen im Bauteil auftreten, und die Struktur des Betons wird geschädigt.

5.8 Kohäsion und Bluten

KohäsionWie können Zusammenhaltevermögen und Homogenität verbessert werden?

� Überprüfen der Mischung hinsichtlich des Gehalts von Zementleim und Feinanteilen � Anpassen der Siebkurve für die Gesteinskörnung � Erhöhung der Feinanteile (Mehlkorn + Feinsand) � Niedrige Wasser-Zement-Zielwerte bei gleichzeitiger weicher/flüssiger Konsistenz Sika® ViscoCrete® -Technologie

� Verwendung von Zusatzmitteln mit Wasser bindender/Viskosität modifizierneder Wirkung SikaPump®/ Sika® Stabilizer

� Einsatz eines Luftporenbildners Sika® Fro-V

Mangelhaftes Zusammenhaltevermögen bzw. mangelhafte Homogenität führt zu � Separation des Betons � Entmischung des Betons � Störungen der Betonstruktur und Schäden im Bauteil � Behinderung beim Einbringen des Betons

67


Eige

nsch

afte

n

BlutenBluten ist das Abscheiden von Wasser an der Oberfläche, hervorgerufen durch Separation des Betons. Dies tritt häufig bei Mangel an Feinanteilen in der Gesteinskörnung und bei zementarmen oder wasserreichen Mischungen auf.

Ursachen für Bluten � Mangel an Feinanteilen in der Gesteinskörnung � Mischungen mit geringem Zementgehalt � Mischungen mit hohem Wassergehalt � Mischungen mit geringem Feinanteilgehalt � Schwankungen bei der Rohstoffdosierung infolge unsachgemässer Chargierung � Fliessmittelüberdosierung

Folgen � Unregelmässige, abgesandete poröse Betonoberflächen � Wolkenbildung an der Betonoberfläche � Ungenügende Beständigkeit der Betonoberfläche gegen Umwelteinflüsse und mechanischen Verschleiss

Vermindern des Blutens � Optimieren der Siebkurve � Reduktion des Wassergehalts � Einsatz eines Viskositätsmodifizierers (VMA) � Erhöhung des Bindemittelgehaltes

67

68

6. Anwendung von Beton

Kranbeton ist Baustellen- oder Transportbeton, der mit Kran und Kübel eingebracht wird.

Diese Anwendung ist weit verbreitet und erfordert keine spezielle Betonrezeptur. Tatsächlich können alle Betonarten mit dieser Methode eingebaut werden, sobald der Beton eine Mindestkonsistenz aufweist.

Die Vielseitigkeit dieser Anwendungsmethode

6.1 Kranbeton

und die Tatsache, dass keine spezielle Betonrezeptur erforderlich ist, sind die Hauptvorteile. Daher sind Kranbetonanwendungen äusserst wirtschaftlich. Zudem handelt es sich um einen einfachen Betoneinbau, denn sobald ein Kran auf der Baustelle vorhanden ist, kann der Unternehmer jede Art von Beton mit dem Kübel einbringen.

Nahezu alle Betonarten lassen sich auf diese Weise einbauen, wie zum Beispiel � Beton mit geringer Fliessfähigkeit bis zu selbstverdichtendem Beton � Beton mit geringer bis hoher Festigkeit � Jede Art von Beton hinsichtlich Expositionsklasse und Anforderungen an die Dauerhaftigkeit

Ausserdem hat diese Betoneinbaumethode keinen Einfluss auf die Frisch- und Festbetoneigenschaften wie zum Beispiel Luftporengehalt oder Endfestigkeit.Die Methode des Einbringens des Betons durch den Kran und Kübel hat Beschränkungen hinsichtlich der Menge an Beton, die in einem bestimmten Zeitraum eingebracht werden kann.

69


Anw

endu

ng

Wenn grössere Mengen Beton einzubauen sind, ist es ungünstig, wenn man über eine begrenzte Kübelkapazität verfügt, da der Beton nur schrittweise transportiert werden kann.

Aufgrund der Tatsache, dass fast alle Betonarten in Bezug auf Frisch- und Festbetoneigenschaften durch Kran und Kübel eingebracht werden können, lassen sich viele verschiedene Sika Betonzusatzmittel anwenden.

Grosse Fallhöhen während des Einbringens sind zu vermeiden. Insbesondere bei Sichtbeton, Beton mit hoher Fliessfähigkeit und selbstverdichtendem Beton. Grosse Fallhöhen können zu einer Entmischung des Frischbetons führen. Daher ist in solchen Fällen der Einsatz eines Füllrohrs notwendig.

69

70


6.2 Pumpbeton

Pumpbeton wird für viele verschiedene Anforderungen und Anwendungen eingesetzt. Damit der Beton ohne Entmischungen gepumpt werden kann und es zu keinem Verstopfen der Leitungen kommt, ist eine angepasste Betonrezeptur notwendig.

Pumpbeton bietet den Vorteil hoher Einbauarten und einer hohen Flexibilität seitens der Baustelle.

Zusammensetzung � Gesteinskörnung

- Max. Korndurchmesser < 1/3 des Rohrleitungsdurchmessers - Der Feinmörtel der Pumpmischung muss einen guten Zusammenhalt aufweisen, um eine

Entmischung des Betons während des Pumpens zu vermeiden.

Tabelle 6.2.1: Standardwerte für Feinanteilgehalt (Gehalt an Material < 0,125 mm) nach SN EN 206-1

Max. Korngrösse 8 mm 16 mm 32 mm

Feinanteil 450 kg/m³ 400 kg/m³ 350 kg/m³

Tabelle 6.2.2: Sika Empfehlung für Feinanteilgehalt

Max. Korngrösse Runde Gesteinskörnung Gebrochene Gesteinskörnung

8 mm 500 kg/m³ 525 kg/m³

16 mm 425 kg/m³ 450 kg/m³

32 mm 375 kg/m³ 400 kg/m³

Siebkurve: Pumpbeton sollte wenn möglich aus unterschiedlichen einzelnen Sand- und Gesteinskorngrössen zusammengesetzt sein. Dabei ist auf eine kontinuierlich abgestufte Siebkurve zu achten. Der Anteil 4 – 8 mm sollte gering gehalten werden. Auf eine Ausfallkörnung aber ist zu verzichten.

71

Bereich optimaler Siebkurven für PumpbetonBereich optimaler Siebkurven für Pumpbeton

Obere Grenzwerte gemäss SN EN 480-1 Untere Grenzwerte gemäss SN EN 480-1 Korngrössenverteilung der Mischung

0,125 0,25 0,5 1 2 4 8 16

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0

Sieböffnung in mm

Sieb

durc

hgan

g [M

- %

]

0,063 31,5


� Zementgehalt

Tabelle 6.2.3: Sika Empfehlung für Zementgehalt

Max. Korngrösse Runde Gesteinskörnung Gebrochene Gesteinskörnung

8 mm 380 kg/m³ 420 kg/m³

16 mm 330 kg/m³ 360 kg/m³

32 mm 300 kg/m³ 330 kg/m³

� Wasserzementwert (w/z)Zu hoher Wassergehalt führt bei der Pumpförderung zu Entmischungen und Wasserabsonderungen, was zu Stopfern führen kann. Der Wassergehalt sollte stets durch die Verwendung von Fliessmittel reduziert werden.

VerarbeitbarkeitDer Frischbeton sollte eine weiche Konsistenz mit gutem Zusammenhalt aufweisen. Idealerweise wird die Konsistenz des Pumpbetons mit dem Ausbreitmass oder dem Verdichtungsmass bestimmt.

Abb. 6.2.1: Optimale Siebkurve für Pumpbeton

Anw

endu

ng

71

72


� Frischbetonkonsistenz

Prüfmethode Konsistenzklasse Messgrösse

Verdichtungsmass C2 – C3 1,04 – 1,25

Ausbreitmass F3 – F4 42 – 55 cm

PumpmittelUngünstige Gesteinskörnungen, schwankende Ausgangsstoffe, grosse Förderdistanzen oder hohe Einbauleistungen erfordern eine Pumphilfe. Damit werden die Rohrreibungswiderstände reduziert, der Materialverschleiss an Pumpe und Rohrmaterial wird vermindert und die Förderleistung erhöht.

� Pumpleitungen - Durchmesser von 80 bis 200 mm (üblicherweise 100 und 125 mm Durchmesser) - Je kleiner der Durchmesser, desto anspruchsvoller die Pumpförderung (Oberfläche/Querschnitt) - Die Kupplungen müssen dicht schliessen, um Verlust an Druck und Zementleim zu vermeiden - Die ersten Meter sind möglichst horizontal und ohne Krümmungen zu verlegen, insbesondere

vor nachfolgenden Steigleitungen - Im Sommer sind die Leitungen vor starker Sonneneinstrahlung zu schützen

� SchmiermischungenDie Schmiermischung soll die Rohrinnenwände mit einer feinanteilreichen Schicht überziehen und so von Beginn an leichtes Pumpen ermöglichen. - Konventionelle Rezeptur: Mörtel 0 – 4 mm, Zementgehalt wie bei der nachfolgenden

Betonqualität oder eine geringfügig höhere Menge je nach Durchmesser und Leitungslänge - Verwendung von SikaPump® Start-1

� Einfluss des Luftgehalts auf den BetonFrost-Tausalz-beständiger Beton, der Mikroluftporen enthält, lässt sich gut pumpen, wenn der Luftgehalt < 5 % bleibt, da sich bei höherem Luftgehalt eine «Federwirkung» einstellen kann.

73


Sika Produkteinsatz

Produktname Produktart Produkteinsatz

Sika® ViscoCrete®

Sikament®

Fliessmittel Wasserreduktion, gesteigerte Festigkeit und Dichtigkeit mit Sicherstellung der Konsistenz (Verarbeitbarkeit) und Pumpbarkeit

SikaFume® Silikastaub Hohe Festigkeit, gesteigerte Dichtigkeit, verbesserte Pumpbarkeit

SikaPump® Pumphilfe Unterstützt die Förderung schwieriger Zuschläge und schützt das Equipment vor übermässigem Verschleiss

Sika® Stabilizer Viskositätsmodifizierer Unterstützt die Förderung schwieriger Zuschläge und schützt das Equipment vor übermässigem Verschleiss

SikaPump® Start-1 Anpumphilfe Erzeugt einen Gleitfilm auf den Rohrwandungen und ersetzt damit eine konventionelle Schmiermischung

Anw

endu

ng

73

74


6.3 Selbstverdichtender Beton (SVB/SCC)

Selbstverdichtender Beton (SVB/SCC) ist ein innovativer Beton, der kein Vibrieren für Einbau und Verdichtung erfordert. Er fliesst unter seinem eigenen Gewicht, füllt die Schalung komplett aus und erreicht eine vollständige Verdichtung, sogar bei dichter Bewehrung. Der Festbeton ist dicht, homogen und weist die gleichen Konstruktionseigenschaften und die gleiche Dauerhaftigkeit wie konventioneller, mit Vibrieren verdichteter Beton auf.

Der selbstverdichtende Beton weist im Vergleich zu konventionellem Beton, aufgrund eines höheren Bindemittelgehalts und einer optimierten Siebkurve, einen höheren Feinanteilgehalt auf. Diese Anpassungen, kombiniert mit speziell abgestimmten Fliessmitteln, erzeugen ein einzigartiges Fliessvermögen und Eigenverdichtungsverhalten.

Ergänzend zu konventionellen Betonanwendungen eröffnen sich mit selbstverdichtendem Beton neue Möglichkeiten:

� Einsatz bei engmaschiger Bewehrung � Bei anspruchsvollen geometrischen Formen � Bei geringen Bauteilstärken � Generell wo ein Verdichten des Betons erschwert wird � Bei Anforderungen an ein gleichmässiges Betongefüge � Bei hohen Einbauleistungen � Zur Reduktion der Lärmbelastung (Vibrieren eliminieren oder reduzieren) � Zur Reduktion der gesundheitlichen Belastung (Vibrationssyndrom)

75


Zusammensetzung

� GesteinskörnungBevorzugt werden kleinere Maximalkörnungen von ca. 12 bis 20 mm verwendet. Grundsätzlich sind aber alle Körnungen möglich.

Beispiel Korngrössenverteilung

Kornfraktion SCC 0/8 mm SCC 0/16 mm SCC 0/32 mm

0/4 mm 60 % 53 % 45 %

4/8 mm 40 % 15 % 15 %

8/16 mm - 32 % 15 %

16/32 mm - - 25 %

Feinanteilgehalt ≤ 0,125 mm (Zement, Zusatzstoffe und Feinanteile)

SCC 0/4 mm ≥ 650 kg/m³

SCC 0/8 mm ≥ 550 kg/m³

SCC 0/16 mm ≥ 500 kg/m³

SCC 0/32 mm ≥ 475 kg/m³

Anw

endu

ng

75

76


� BindemittelgehaltAufgrund des Feinanteilgehalts lassen sich, abhängig von der geforderten Betonqualität und dem maximalen Korndurchmesser, folgende Bindemittelgehalte festlegen:

Zement und Zusatzstoffe (Summe)

SCC 0/4 mm 550 – 600 kg/m³

SCC 0/8 mm 450 – 500 kg/m³

SCC 0/16 mm 400 – 450 kg/m³

SCC 0/32 mm 375 – 425 kg/m³

� WassergehaltDer Wassergehalt im selbstverdichtenden Beton richtet sich nach den Qualitätsanforderungen des Betons und kann folgendermassen umschrieben werden:

Wassergehalt

> 200 l/m³ niedrige Betonqualität

180 bis 200 l/m³ Standardbetonqualität

< 180 l/m³ hohe Betonqualität

� BetonzusatzmittelUm die Frischbetoneigenschaften von selbstverdichtendem Beton zu gewährleisten, muss unbedingt ein leistungsstarkes Fliessmittel auf der Basis von Polycarboxylatether (PCE) wie zum Beispiel die Sika® ViscoCrete®-Technologie verwendet werden. Auf diese Weise können der Wassergehalt niedrig gehalten und Homogenität sowie Viskosität eingestellt werden.

77


Einbau von selbstverdichtendem Beton

� SchalungDie Schalungen für selbstverdichtenden Beton müssen sauber und dicht sein. Die Schalungsdrücke sind gegenüber vibriertem Beton erhöht. Der Schalungsdruck ist abhängig vom Fliess- und Ansteifverhalten des Betons, der Einbaugeschwindigkeit und dem Einfüllpunkt. Für die Schalungsdimensionierung sollte generell der volle hydrostatische Druck des Betons verwendet werden.

� EinbringmethodeSelbstverdichtender Beton wird auf die gleiche Weise eingebracht wie konventioneller Beton. Auch selbstverdichtender Beton soll nicht über grosse Einfüllhöhen frei fallen gelassen werden. Sehr gute Resultate bezüglich Verfüllmöglichkeiten und Oberflächenaspekt werden durch den Einbau mittels einem Schlagschieber von unten oder durch Füllrohre erreicht, die unter die Betonoberfläche reichen.

Sika Produkteinsatz


Sika® ViscoCrete® Fliessmittel Gesteigerte Festigkeit und DichtigkeitStarke WasserreduktionUnterstützt Eigenverdichtungsverhalten

SikaFume® Silikastaub Hohe Festigkeit, gesteigerte Dichtigkeit Unterstützt die Qualität der eingeführten Luftporen

Sika® Stabilizer Viskositätsmodifizierer (VMA) Steigert die Kohäsion und stabilisiert den Beton Feinanteilersatz

Sika® Antisol® Nachbehandlungsmittel Schutz gegen vorzeitiges AustrocknenAn

wen

dung

77

78


6.4 Beton für Verkehrsflächen

Der Beton für Verkehrsflächen kennt eine Vielzahl von Anwendungen und wird aufgrund seiner Dauerhaftigkeit und weiterer Vorteile oft als Alternative zu Schwarzbelägen eingebaut.

Hier sind die Normen des VSS zu beachten.

Die Anwendungsgebiete von Beton für Verkehrsflächen:

� Konventioneller Strassenbau � Betonkreisel � Bushaltestellen � Flugpisten

Bei der Verwendung des Baustoffs Beton für die genannten Anwendungen dient der Betonbelag gleichzeitig als Trag- und Verschleissschicht. Um die Anforderungen an beide Schichten zu erfüllen, muss der Beton folgende Eigenschaften aufweisen:

� Hohe Biegezugfestigkeit � Frost-Tausalz-Beständigkeit, abhängig von Klima und erwarteter Exposition � Gute Griffigkeit � Geringer Abrieb

Die Zusammensetzung ist für das Erreichen der gewünschten Anforderungen von zentraler Bedeutung. Die Kriterien bei der Auswahl der einzelnen Komponenten sind folgende:

� Gesteinskörnung - Verwendung von feinanteilarmen Mischungen - Verwendung einer ausgewogenen Siebkurve - Gebrochenes oder teilweise gebrochenes Korn erhöht die Griffigkeit und Biegezugfestigkeit

� Zement - Dosierung 300 – 350 kg/m³, meist Portlandzement

� Zusatzstoffe - Silikastaub für den Einsatz bei hoch beanspruchten Verkehrsflächen oder zur Erhöhung

der Dauerhaftigkeit

79


- Erhöhung der Griffigkeit durch nachträgliches Einstreuen von Siliciumcarbit oder Hartsplitt

Da es sich bei Beton für Verkehrsflächen um einen Spezialbeton handelt, sollte folgenden Punkten besondere Beachtung geschenkt werden: - Der Einbau erfolgt bei grossflächigen Anwendungen oft mit Fertigern - Die Konsistenz muss dem Maschinentyp angepasst werden - Verbesserung der Griffigkeit durch Querrillen, Besenstrich oder Waschbetonoberflächen - Eine intensive Nachbehandlung ist unerlässlich

Um die erforderliche Griffigkeit und Rauheit zu gewährleisten, eignet sich ein systemischer Ansatz durch Anwendung eines Oberflächenverzögerers bzw. Nachbehandlungsmittels. Im Fall des Strassenbaus wird dies in der Regel mit einem speziellen Anhänger und anschliessendem Ausbürsten der Oberfläche zu einem bestimmten Zeitpunkt nach dem Betoneinbau durchgeführt.

Sika Produkteinsatz


Sika® ViscoCrete®

Sikament®

Fliessmittel Wasserreduktion, verbesserte Druck- und Biegezugfestigkeit, verbesserte Konsistenz

SikaFume® Silikastaub Hohe Festigkeit, gesteigerte Dichtigkeit

Sika®Fro-V Luftporenbildner Einführung von Luftporen zur Sicherstellung der Frost-Tausalz-Beständigkeit

SikaRapid®-1 Erhärtungsbeschleuniger Steuern des Erhärtungsprozesses

Sika® Retarder Abbindeverzögerer Steuern des Abbindeprozesses

Sika® Antisol® Nachbehandlungsmittel Schutz gegen vorzeitiges Austrocknen

Sika® Rugasol® ST Nachbehandlungsmittel/Oberflächenverzögerer

Schutz gegen vorzeitiges Austrocknen und Oberflächenverzögerung, um ein einfaches Ausbürsten der Oberfläche und erzielen einer Waschbetonoberfläche zu ermöglichen

Anw

endu

ng

79

80


6.5 Massenbeton

Unter Massenbeton werden Bauteile mit grossen Bauteilstärken (> 80 cm) verstanden. Oft weisen solche Bauteile auch grosse Volumen auf. Das bedeutet, dass in der Regel grosse Betonvolumen in kurzer Zeit eingebaut werden müssen. Dies erfordert eine äusserst gute Planung und rationelle Abläufe.

Massenbeton wird eingesetzt für: � Fundamente mit grossen Belastungen � Fundamente zur Auftriebssicherung � Massivwände (Beispiel Strahlenschutz)

Bei solchen massigen Konstruktionen treten folgende Hauptprobleme auf: � Hohe Temperaturunterschiede zwischen innen und aussen während des Abbindens � Sehr hohe Maximaltemperaturen � Beim Austrocknen von aussen nach innen treten hohe Unterschiede in der Feuchtigkeit und daher auch behindertes Schwinden auf

� Nachsetzen (Absetzen) des Betons und damit Spaltrisse über den oberen Bewehrungsanlagen und Absacken unter den Bewehrungsstäben

Risiken:Alle diese Probleme können zu Rissen und Gefügestörungen führen:Sogenannte Schalenrisse können auftreten, wenn der Temperaturunterschied aussen/innen grösser als 15 °C ist oder wenn die äusseren Schichten sich durch Austrocknen zusammenziehen. Schalenrisse sind in der Regel nur wenige Zentimeter tief und können sich später wieder schliessen.

Massnahmen: � Niedriger Zementgehalt und Zemente mit geringer Wärmeentwicklung verwenden � Möglichst grosses Grösstkorn (z.B. 0 – 50 mm statt 0 – 32 mm) � Ggf. Kühlung der Gesteinskörnungen, um eine niedrigere Ausgangstemperatur des Frischbetons zu erreichen

� Beton in Schichten einbauen (Schichtstärke < 80 cm) � Durch Verzögerung der unteren Schichten sicherstellen, dass nach dem Einbau der obersten Schicht der ganze Querschnitt nachverdichtet werden kann

81

Messung an oberer Bewehrung Kerntemperatur des Elements

Messzeitraum in Tagen

Messung an unterer BewehrungLufttemperatur 10 cm über Bauteil

Donn

erst

ag,

9 M

ai

Frei

tag,

10 M

ai

Sam

stag

,11

Mai

Sonn

tag,

12 M

ai

Mon

tag,

13 M

ai

Dien

stag

,14

Mai

Tem

pera

ture

n in

°C

6 12 18 24 6 12 18 24 6 12 18 24 6 12 18 24 6 12 18 24 6 12 18 24 6 0

50

40

30

20

10

60

Temperature development in mass concrete


Abb. 6.5.1: Messung der Hydratationswärme in einer 160 cm starken, in drei Schichten eingebauten Bodenplatte auf drei Tiefen

Sika Produkteinsatz


Sika® ViscoCrete®

Sikament®

Fliessmittel Starke Wasserreduktion, gewährleistete Verarbeitbarkeit und Pumpbarkeit

Sika® Retarder Verzögerer Steuern des Abbindeprozesses


� Nachbehandlung durch wärmedämmende Massnahmen � Richtige Einteilung von Fugen und Betonierabschnitten, um Wärmeableitung und Temperaturbewegungen zu ermöglichen

Anw

endu

ng

81

82


6.6 Monobeton Industrieböden

Monobeton wird für den Bau von beständigen und ebenen Betonböden oder -decken verwendet. Diese Betonböden zeichnen sich durch eine hohe Qualität, Dauerhaftigkeit und Wirtschaftlichkeit aus. Monobeton muss als ein bauliches Konzept betrachtet werden, das mit der Planung beginnt und mit der Nutzung endet. Die Wahl des richtigen Betons stellt nur einen Baustein darin dar.

ZusammensetzungJe nach Anforderungen (wasserfester Beton, frostbeständiger Beton usw.) und Beanspruchung (Hochregallager, Stahlrollen usw.) muss die Betonrezeptur angepasst werden.

EinbauDer Einbau erfolgt durch normales Einbringen und normale Verdichtung mit Tauchrüttler, das Abziehen mit Vibrationsbalken. Nach dem Einsetzen des Ansteifprozesses wird die Oberfläche mit Flügelglättern endbearbeitet.

NachbehandlungDie Nachbehandlung muss so früh wie möglich beginnen und sollte ausreichend lange beibehalten werden. Vorzugsweise durch Aufsprühen von Sika® Antisol® (nachfolgende Beschichtung abklären!) oder Abdecken mit Matten oder Folie.

Hinweise � Bei der Ausführung von Monobetonplatten ist ein möglicher Einsatz von Fasern zu prüfen. � Um die Oberfläche zu vergüten, empfiehlt sich die Verwendung von Sikafloor®-Einstreustoffen, die bei der Endbearbeitung auf die Oberfläche gestreut werden. Bei tiefen w/z-Werten (≤0,45) ist der zusätzliche Wasseranspruch der Einstreustoffe zu berücksichtigen.

� Die Wahl eines geeigneten Fliessmittels ist äusserst wichtig. Verarbeitbarkeitszeit, Ansteifverhalten und Abbinden des Betons müssen die Anforderungen der Baustelle erfüllen, da die Endbearbeitung mit Flügelglättern entsprechend zeitlich abzustimmen ist. Es sollten im Voraus Eignungsversuche stattfinden, insbesondere mit Fliessmitteln, die eine verlängerte Offenzeit bieten.

83


Sika Empfehlung:

Gesteinskörnungen � Gebrochene oder runde Gesteinskörnungen sind geeignet � Die Maximale Korngrösse richtet sich nach den Anforderungen an den Frischbeton � Die Siebkurve muss der Art des Einbringens angepasst werden

Zement und Feinanteile � Der Mindestzementgehalt richtet sich nach den angestrebten Expositions- und Festigkeitsklassen nach SN EN 206-1; ca. 300 bis 350 kg/m³

� Zementarten CEM I oder CEM II empfohlen � Mindestmenge an Feinanteilen ca. 425 bis 450 kg/m³

Wasser � Der w/z-Wert muss den Anforderungen der angestrebten Expositionsklasse nach SN EN 206-1 angepasst sein

� Bei einem w/z-Wert unter 0,45 sollte auf den Einsatz von Einstreustoffen verzichtet werden � Im Winter heisses Wasser in der Mischung verwenden (max. 50 °C) � Keine zusätzliche Wasserbeigabe auf der Baustelle

Zusatzmittel � Geeignete PCE-basierte Fliessmittel sollten in enger Zusammenarbeit mit dem Zusatzmittellieferanten ausgewählt werden

Sika Produkteinsatz


Sika® ViscoCrete®-3210Sikament®-210Sikament®-212 S

Fliessmittel Gesteigerte Festigkeit und DichtigkeitGute VerarbeitbarkeitGutes Ansteifverhalten

SikaRapid® Erhärtungsbeschleuniger Steuerung des Erhärtungsprozesses

Sikafloor®-Einstreustoffe

Mineralische, synthetische und metallische Sorten

Verbesserter AbriebMöglichkeit der Farbgebung

Sikafloor®-ProSeal Nachbehandlungs- und Erhärtungsmittel zur Abdichtung von Oberflächen

Verminderter WasserverlustUnterstützt Erhärtung und Nachbehandlung, dichtet die Oberfläche ab

Sika® Antisol® Nachbehandlungsmittel Verminderter Wasserverlust

Anw

endu

ng

83

84


6.7 Walzbeton (RCC)

Walzbeton (roller-compacted concrete, RCC) ist aus den gleichen Bestandteilen wie konventioneller Beton zusammengesetzt (Zement, Zusatzmittel, Sand, Kies, Wasser und mineralische Zusatzstoffe), aber er wird mit Fertigern eingebracht und mit Vibrowalzen verdichtet. Walzbeton wird für den Bau von Dämmen, grossen Flächen (Parkplätze) und zur Strassenstabilisierung verwendet, wobei der Dammbau das wichtigste Anwendungsgebiet darstellt.

TechnologieEines der wichtigsten Merkmale von Walzbeton ist sein erdfeuchtes Erscheinungsbild. Dies ist auf den geringen Zement- und Wassergehalt dieser Betonart zurückzuführen. Walzbetone für Dämme mit dem niedrigsten Zementgehalt weisen zwischen 60 und 100 kg/m³ zementöses Material auf; RCC mit einem hohen Gehalt an zementösem Material erreicht bis zu 220 kg/m³. Was die Gesteinskörnungen angeht, so weisen Walzbeton-Mischungen ein Grösstkorn von bis zu 120 mm auf. Andererseits hat diese besondere Betonsorte einen hohen Feinanteilgehalt von über 10 % des Trockengewichts der Gesteinskörnungen.

Festigkeit und DichteIn den meisten Fällen entwickelt Walzbeton mit einem reduzierten w/z-Wert keine höhere Druckfestigkeit. Der entscheidende Faktor für die Festigkeitsentwicklung ist die Verdichtbarkeit des Materials, da es mit schweren Maschinen in einem Rüttelpressverfahren verdichtet werden muss. Als Folge ergibt sich ein optimaler Feuchtigkeitsgehalt, durch den eine höhere Dichte und somit höhere Festigkeitswerte erzielt werden.

WalzbetonrezepturBeim Konzipieren von Walzbeton ist die Druckfestigkeit nicht der Hauptaspekt – für die Rezeptur ist die Scher- oder direkte Zugfestigkeit entscheidend. Allgemein liegt das Augenmerk bei der Rezeptur auf Folgendem:

� Annäherung an bestimmte granulometrische Kurven bei Minimierung der benötigten Menge an zementösem Material

85

Feuchtigkeit[%]

Dich

te [g

/cm

³]

Druc

kfes

tigke

it [M

Pa] n

ach

7 Ta

gen

4% 5% 6% 7% 8% 9% 10%

14

12

10

8

6

4

2

0

2,26

2,24

2,22

2,20

2,18

2,16

2,14

2,12

2,10

2,08

DruckfestigkeitDichte

2

2

2

2

2

2

2

2DruckfestigkeitDichte

2

2

2

2

2


� Bestimmung des optimalen Feuchtigkeitsgehalts durch Maximaldichtetests � Gewährleistung des Mindestzementleimvolumens

Bindung der verschiedenen SchichtenWalzbeton wird in Schichten eingebaut (in der Regel 15 – 45 cm) und mit Rüttelpressmaschinen (4 – 8 Durchgänge) verdichtet, was zu speziellen Erwägungen in Bezug auf die ausreichende Bindung zwischen diesen Schichten führt. Es werden zwei Verfahren angewendet:

Hot joint method – Die nachfolgende Schicht wird eingebaut und verdichtet, bevor die vorherige Schicht ihren Erstarrungspunkt erreicht hat. Bei dieser Methode muss der Erstarrungspunkt des Betons in Tests evaluiert werden. Es handelt sich um die wirtschaftlichste und schnellste Methode mit hohen Einbauleistungen.

Cold joint method – zu verwenden, wenn die Baubedingungen die Hot-Joint-Methode nicht zulassen. Die Betonoberfläche muss vorbehandelt werden, um die Bindung zu erhöhen. Anschliessend wird ein Bindemörtel oder eine Betonschicht mit hoher Fliessfähigkeit eingebaut und danach kann die nächste Walzbeton-Schicht eingebracht werden.

Abb. 6.7.1: Laborergebnisse (Stancy Dam)

Anw

endu

ng

Sika Produkteinsatz


Sikament® Betonverflüssiger Erhöhte Verdichtbarkeit und Dauerhaftigkeit, sichere Verarbeitbarkeit

Sika®Fro-V Luftporenbildner Frost- und Frost-Tausalz-Beständigkeit

85

86


6.8 Gleitbeton

Bei der Gleitschalungsbauweise wird die Schalung synchron mit dem Betoniervorgang kontinuierlich im 24-Stunden-Betrieb nachgezogen. Die Schalung, inklusive der Arbeitsbühne und der innen oder beidseitig angebrachten Hängegerüste, ist dabei an in der Wandmitte stehenden Kletterstangen befestigt. Über die ölhydraulisch betriebenen Heber wird die Schalung stündlich um ca. 15 bis 30 cm angehoben, je nach Temperatur.

Die im oberen Teil in Rohrhülsen stehenden Kletterstangen stützen sich auf den schon erhärteten Beton ab. Stangen und Hülsen werden ebenfalls kontinuierlich hochgezogen. Die Arbeiten werden praktisch ausschliesslich von bewährten Spezialfirmen ausgeführt.

Gleitbauausführungen sind rasch und rationell. Das Verfahren eignet sich besonders für einfache, gleichbleibende Grundrisse und hohe Bauten, wie zum Beispiel:

� Hochregallager, Silos � Turm- und Kaminbauten � Schachtbauten

Da die Höhe der Schalung in der Grössenordnung von 1,20 m liegt, heisst das, dass bei einer Stundenleistung von 15 bis 30 cm der darunter liegende Beton 4 bis 8 Stunden alt ist und eine solche Festigkeit aufweisen muss, dass er sich selbst trägt (Grünstandfestigkeit). Andererseits darf er noch nicht so weit abgebunden haben, dass Teile davon an der hochziehenden Schalung kleben bleiben („abreissen“). Voraussetzung für problemloses Gleiten ist das Betonieren in gleicher Höhe und im selben Zeitraum sowie gleichzeitiges Erstarren dieser Schichten. Die Temperatur hat deshalb einen grossen Einfluss, zusammen mit einem optimalen w/z-Wert.

Speziell zu beachten ist, dass Wandstärken unter 15 cm problematisch werden können (Abreissen, Verankerungen der Kletterstangen usw.). Die frisch „ausgeschalten“ Flächen sollen möglichst vor Wind, Sonne usw. geschützt werden.

87


Sika Empfehlungen

� Gesteinskörnung - 0 – 32 mm oder 0 – 16 mm bei enger Bewehrung - Obwohl es sich bei Gleitbeton vorwiegend um Kranbeton handelt, sollte der Feinanteilgehalt

einem Pumpbeton entsprechen.

� Zement - mind. 300 kg/m³ - CEM I 42.5 bei dichter Bewehrung und grossen Abmessungen, CEM I 52.5 bei kleineren

Abmessungen (Türme, Kamine)

VerarbeitbarkeitZur optimalen Verarbeitung hat sich ein steifplastischer Beton mit einem Ausbreitmass von 35 – 40 cm und niedrigem Wassergehalt bewährt.

Sika Produkteinsatz


Sika® ViscoCrete®

Sikament®

Fliessmittel Gesteigerte Festigkeit und DichtigkeitStarke WasserreduktionGute Frühfestigkeitsentwicklung

SikaFume® Silikastaub Hohe Festigkeit, gesteigerte DichtigkeitFeinststoffanreicherung

Sika® Stabilizer Viskositätsmodifizierer (VMA)

Steigert die KohäsionFeinanteilersatz

Sika®Fro-V Luftporenbildner Einführung von LuftporenHerstellung von Frost- und Frost- Tausalz-beständigem Gleitbeton

SikaRapid® Erhärtungsbeschleuniger Steuern des Erhärtungsprozesses von Gleitbeton

Sika® Retarder Verzögerer Steuern des Abbindeprozesses von Gleitbeton

Sika® Separol® Schalungstrennmittel Trägt zu optisch einheitlichen und dauerhaften Betonoberflächen bei

Anw

endu

ng

87

88

6.9 Spritzbeton


Spritzbeton ist ein Beton, der in einer geschlossenen, überdruckfesten Schlauch- und/oder Rohrleitung zur Einbaustelle gefördert und dort durch Spritzen aufgetragen und dabei verdichtet wird.

AnwendungsgebieteSpritzbeton kommt in erster Linie in folgenden Gebieten zur Anwendung:

� Vortriebssicherung im Tunnelbau � Fels- und Böschungssicherungen � Hochwertiger Ausbauspritzbeton � Sanierungen und Instandsetzungsarbeiten

Anforderungen an Qualitätsspritzbeton � Hohe Frühfestigkeit und 28-Tage-Druckfestigkeit � Spritzbarkeit von dicken Spritzschichten durch erhöhtes Zusammenhaltevermögen � Hohe Wasserdichtigkeit � Hohe Frost- und Tausalz-Beständigkeit � Gute Haft-/Zugfestigkeit

89

100

10

5

2

1

0,2

0,1

0,5

Druc

kfes

tigke

it [M

Pa]

20

6 10 1 6 12 24

Zeit

30 2 3

Minuten Stunden

Klasse J3

Klasse J2

Klasse J1

0


Anw

endu

ng

Abb. 6.9.1: Frühfestigkeitsklassen von Spritzbeton nach SN EN 14487-1

Festigkeitsklassen (SN EN 14487-1)

Heute wird der Löwenanteil an Spritzbeton im Tunnelbau eingesetzt. Insbesondere beim Tiefbau spielt die Frühfestigkeitsentwicklung eine zentrale Rolle. Spritzbeton sollte schnell und in dicken Schichten aufgetragen werden, auch über Kopf. Als Ergebnis wird die Festigkeit von frisch aufgetragenem Spritzbeton in drei Klassen unterteilt: J1, J2 und J3 (SN EN 14487).

Klasse J1: Spritzbeton der Klasse J1 kann in dünnen Schichten auf trockene Unterlagen aufgetragen werden. Strukturelle Anforderungen sind bei dieser Art Spritzbeton in den ersten Stunden nach dem Auftragen nicht zu erwarten.

Klasse J2: Spritzbeton der Klasse J2 wird dann angewendet, wenn in kurzer Zeit dickere Schichten erreicht werden müssen. Diese Art Spritzbeton ist für Überkopf-Anwendungen und selbst für schwierige Verhältnisse geeignet, z.B. im Fall von leichtem Wasserandrang und unmittelbar nachfolgenden Arbeitsschritten wie Bohr- und Strahlarbeiten.

Klasse J3: Spritzbeton der Klasse J3 kommt bei hochfragilem Gestein oder starkem Wasserandrang zum Einsatz. Aufgrund seines schnellen Erstarrens tritt beim Auftragen mehr Staub und Rückprall auf, daher kommt Spritzbeton der Klasse J3 nur in besonderen Fällen zum Einsatz.

89

90


NassspritzenBeim Nassspritzen werden zwei Verfahren unterschieden: Die Dicht- und Dünnstromförderung. Bei der Dichtstromförderung wird mit einer Spritzbetonpumpe der Ausgangsbeton im Dichtstrom bis zur Düse gepumpt und mit Druckluft in einem Stromwandler an der Düse aufgerissen und in Dünnstrom gewandelt. Der Beschleuniger wird in der Regel kurz vor dem Stromwandler in die Druckluft gegeben. Dadurch wird eine optimale Benetzung des Spritzbetons mit Beschleuniger erzielt.Bei der Dünnstromförderung wird das gleiche Ausgangsgemisch durch die Rotormaschine, wie beim Trockenspritzen, mit Druckluft in Flugförderung gefördert. Der Beschleuniger wird über eine separate Düse mit zusätzlicher Druckluft beigegeben.Beide Verfahren, die Dicht- wie auch die Dünnstromförderung, erfordern, wenn an den applizierten Spritzbeton identische Anforderungen gestellt werden, dieselbe Ausgangsmischung bezüglich Granulometrie, w/z-Wert, Zusatzmittel, Zusatzstoffe und Zementgehalt.

Rezepturbeispiel für 1 m³ NassspritzbetonNassspritzbeton 0 – 8 mm, Spritzbetonklasse C 30/37, CEM I 42.5

Zement 400 kg 127 l

Zuschläge: 60 % Sand 0 – 4 mm (trocken) 1031 kg 385 l

Zuschläge: 40 % Kies 4 – 8 mm (trocken) 687 kg 256 l

Anmachwasser (w/z = 0,48) (einschl. Wassergehalt der Gesteinskörnung)

192 kg 192 l

Luftporen (4,0 %) 1 % ≙ 10 l in 1 m³

40 l

Spritzbeton 1000 l

Raumgewicht pro m³ 2310 kg

ZusatzmittelFliessmittel: Sika® ViscoCrete® SC, Dosierung 1,0 %Alkalifreier Beschleuniger: Sigunit®-L AF, Dosierung 4 – 7 %

1 m³ Nassspritzbeton ergibt 0,90 – 0,94 m³ Festmaterial an der Wand.

Das Spritzverfahren

91


Sika® ViscoCrete® SC – Fliessmittel mit verlängerter OffenzeitFliessmittel für Spritzbeton unterscheiden sich von traditionellen Betonverflüssigern/Fliessmitteln. Sie unterliegen den folgenden Zusatzanforderungen:

� Gute Pumpbarkeit bei niedrigem w/z-Wert � Verlängerte Verarbeitungszeit/Setzmasszeit � Kombinierbarkeit mit dem gewählten Beschleuniger zur Unterstützung der Festigkeitsentwicklung

Sigunit® – SpritzbetonbeschleunigerSorgt für schnelles Erstarren des Spritzbetons und beschleunigt die Festigkeitsentwicklung während der ersten Stunden.Sigunit®-L AF flüssiger, alkalifreier Beschleuniger

SikaFume® – SilikastaubDas SiO2 im Silikastaub wird mit Kalziumhydroxid im Beton in zusätzliches Kalzium-Silikat- Hydrat umgewandelt. Dadurch wird die Zementsteinmatrix dichter, härter und beständiger. Ohne den Zusatz von Silikastaub können die heutigen Anforderungen an Spritzbeton, wie Wasserdichtigkeit und Sulfatbeständigkeit, kaum mehr erfüllt werden.

SikaTard® – Zusatzmittel zur AbbindeverzögerungSikaTard® reguliert die Hydratation von Spritzbeton. Dies ermöglicht die nahezu beliebige Verlängerung der Verarbeitungszeit von Spritzbeton, sodass frisch gemischter Spritzbeton problemlos während eines benutzerdefinierten Zeitraums von wenigen Stunden bis zu 72 Stunden verarbeitet werden kann.

Produkte für Spritzbeton

Anw

endu

ngGenauere Informationen entnehmen Sie bitte dem Sika Spritzbetonhandbuch.

www.sika.ch/spritzbetonhandbuch

91

92


6.10 Beton für die Vorfabrikation

Dieser Beton wird zur Herstellung von vorgefertigten Elementen genutzt, die nach der Erhärtung geliefert werden. Bei Beton, der in der Fertigteilproduktion verwendet wird, ist eine industrialisierte Betonproduktion gefordert und demzufolge ein sauberes Betonkonzept mit laufender Optimierung unerlässlich.

Die folgenden Produktionsschritte stehen mit verschiedenen technischen Herausforderungen bei der Vorfabrikation und dem endgültigen Aufbau der Fertigteile in Zusammenhang:

� Aufbau und Vorbereitung der Bewehrung � Vorbereitung der Schalung – dichte Schalung und ordnungsgemässes Auftragen des Trennmittels

� Betonherstellung – kosteneffiziente, den Normen und technischen Anforderungen entsprechende Rezeptur

� Transport und Einbau von frischem Beton – ausreichende Setzmasszeit und hohe Fliessfähigkeit für schnelle Anwendung

� Endbearbeitung der Betonoberfläche – keine Verzögerung bei der Herstellung und verbesserte Endbearbeitungsergebnisse

� Nachbehandlung des Betons – frühestmögliche Anwendung eines Nachbehandlungsmittels und reduziertes Hitze-/Dampferhärten des Betons

� Entfernen der Schalung – schnelle Frühfestigkeitsentwicklung für kurze Schalungszyklen � Reparatur von Oberflächendefekten und -schäden – schnelle und einfache Anwendung von geeigneten Reparaturmörteln oder -systemen

� Anwendung von Betonschutz – Verwendung von Imprägnierung zum Erreichen der angestrebten Schutzziele

� Transport von vorgefertigten Betonelementen zur Baustelle � Reparatur von Schäden, die beim Transport entstanden sind – schnelle und einfache Anwendung von geeigneten Reparaturmörteln oder -systemen

� Aufbau von Bauteilen und Abdichtung von Fugen – langlebige Fugenabdichtung gemäss den technischen Anforderungen

� Endgültiges Verfüllen von Lücken und Bindung/Verankerung von Einbaukomponenten

93


� Erstellen einer BetonrezepturBeim Erstellen einer Rezeptur müssen die Anforderungen an den Beton anhand der spezifischen Bauteile, ihrer vorgesehenen Verwendung und Expositionsbedingungen definiert werden. Folgende Parameter sind üblicherweise zu definieren: - Festigkeits- und Dauerhaftigkeitsanforderungen - Expositionsklassen - Optische Anforderungen - Maximaler Korndurchmesser - Einbringmethode und Einbauleistung - Betonkonsistenz - Allgemeine Randbedingungen (Temperatur usw.) - Umschlag des Betons, Einbringdistanzen - Festlegung der Prüfungen - Berücksichtigung elementspezifischer Parameter - Definition der Nachbehandlung - Festlegung der Rezeptur

� Nachbehandlungs- und Erhärtungsprozess des BetonsDa in der Vorfabrikation meist eine kontinuierliche Produktion stattfindet und demzufolge kurze Intervalle in sämtlichen Produktionsphasen gefragt sind, kommt der Nachbehandlung eine spezielle Bedeutung zu. Zeitersparnis ist der Hauptgrund für die Anwendung von Hitze- oder Dampferhärtung, welches beide hoch energieintensive Verfahren sind. Dennoch gewinnt eine energieeffiziente und umweltfreundliche Produktion immer mehr an Bedeutung. Die Entwicklung eines geeigneten Betonrezepturkonzepts, einschliesslich innovativer Fliessmittel- und leistungsstarker Beschleunigertechnologien, ermöglicht einen insgesamt optimierten Produktionsprozess, in dem der Energieverbrauch für Hitze- oder Dampferhärtung verringert oder ganz umgangen werden kann. - Nachbehandlung bereits in die Betonrezeptur mit einbeziehen - Evtl. Einsatz von Dampferhärtung - Verhindern von Erschütterungen (nach dem Glätten) - Verwendung eines Nachbehandlungsmittels - Abdecken mit Folien oder Thermomatten - Bei Bedarf konstantes Benetzen, Nasshalten - Einhaltung der durch die Temperatur bedingten Nachbehandlungsdauer

Genauere Informationen zur Nachbehandlung im Kapitel 10.3 (Seite 196).

Anw

endu

ng

93

94

25,8 25,4

62 62,6

6 Stunden 28 Tagen 6 Stunden 28 Tagen

80

60

40

20

0

Beto

ndru

ckfe

stig

keit

[MPa

]

Erwärmung ohne SikaRapid®-1Betontemperatur ohne SikaRapid®-1

Betontemperatur mit SikaRapid®-1Erwärmung mit SikaRapid®-1

150 min weniger Erwärmung

20

120600 180 240 300 360

40

60

80

100

25 °

C tie

fere

Bet

onte

mpe

ratu

r

Zeit [min]

Beto

n Te

mpe

ratu

rent

wic

klun

g [°

C]


Verbesserte Erhärtung des Betons bei der Herstellung von TunnelsegmentenBei der Herstellung von Tunnelsegmenten stellen sich gleichzeitig die Herausforderungen, eine angegebene hohe Frühfestigkeit zu erreichen und höchste Dauerhaftigkeitsanforderungen zu erfüllen. Normalerweise wird die Festigkeitsentwicklung durch den Einsatz von Hitze- oder Dampferhärtung gesichert, was zu Problemen mit der Dauerhaftigkeit führen kann, sollte die Kerntemperatur des Betons zu hoch liegen. Die Frühfestigkeit und Dauerhaftigkeit kann mit der SikaRapid®-1 Technologie erhöht werden.

Exemplarische Erwärmungszyklen mit und ohne Anwendung von SikaRapid®-1 sowie die daraus resultierenden Betontemperaturen mit den entsprechenden Frühfestigkeiten sind in der nachstehenden Grafik dargestellt. Durch das Verwenden von SikaRapid®-1 wurde der Erhärtungsprozess des Betons optimiert, mit dem Ergebnis, dass ungefähr 150 Minuten Erwärmen umgangen wurden. Gleichzeitig wurden die Früh- und Spätfestigkeitsanforderungen berücksichtigt. Des Weiteren wurde die Dauerhaftigkeit der Tunnelsegmente verbessert, indem die Spitzentemperatur des Betons auf weniger als 60 °C begrenzt wurde.

Ohne SikaRapid®-1 hergestellte Probekörper

Mit SikaRapid®-1 hergestellte Probekörper (150 min. weniger Erwärmung)

Abb. 6.10.1: Hitzeentwicklung und Entwicklung der Betontemperatur

Abb. 6.10.2: Vergleich der Druckfestigkeit

95



Sika® ViscoCrete® Fliessmittel Gesteigerte Festigkeit und DichtigkeitStarke WasserreduktionUnterstützt Eigenverdichtungsverhalten

SikaFume® Silikastaub Hohe Festigkeit, gesteigerte DichtigkeitUnterstützt die Qualität der eingeführten Luftporen

Sika® Stabilizer Viskositätsbeeinflussendes Mittel

Fördert die KohäsionFeinanteilersatz

Sika® Fro-V Luftporenbildner Einführung von Luftporen zur Herstellung von Frost-Tausalz-beständigem Beton

SikaRapid® Erhärtungsbeschleuniger Steuern des Erhärtungsprozesses von Beton

Sika® Separol® Schalungstrennmittel Qualitativ hochwertige Betonoberfläche ohne Mängel


Sika® Rugasol® Oberflächenverzögerer Zur Herstellung ausgebürsteter/exponierter Gesteinskörnungsoberflächen

Sika® PerFin® Oberflächenverbesserer Verbessert endbearbeitete Betonoberflächen durch die Reduktion von Poren und Luftlöchern

Betonherstellung Oberflächenaspekt Reparatur und Schutz

Abdichtung und Bindung

Sikament® Sika® Separol® Sika® Antisol® Sikaflex®

Sika® ViscoCrete® Sika® Separol® W Sikagard® Sikadur®

SikaRapid® Sika® Rugasol® Sika® MonoTop® Sika® AnchorFix®

Sika® Stabilizer Sika® Colorcrete-G SikaGrout®

SikaFume®

Sika® PerFin

Anw

endu

ng

Tabelle 6.10.1: Für den gesamten Produktionsprozess von nassem Fertigbeton und den Aufbau von vorgefertigten Betonelementen bietet Sika die folgenden Technologien:

Sika Produkteinsatz

95

96


6.11 Tübbingbeton

Die heutigen modernen Tunnelbaumethoden in wenig standfesten Gesteinen verlangen sofort belastbare Auskleidungen des voll ausgeweiteten Querschnitts.Vorfabrizierte Betonformteile, die sogenannten Tübbinge, übernehmen diese Aufgabe.

HerstellungAufgrund der grossen Anzahl und der hohen Gewichte (bis zu mehrere Tonnen pro Stück) werden Tübbinge häufig in der Nähe des Tunnelportals in eigens eingerichteten Fabrikationsbetrieben hergestellt. Sie müssen hohen Genauigkeitsanforderungen genügen. Schwere Stahlschalungen sind deshalb die Regel. Da nach 5 – 6 Stunden ausgeschalt wird und der Beton demzufolge eine Druckfestigkeit von > 15 N/mm² aufweisen muss, ist eine rasche Festigkeitsentwicklung unerlässlich.

Mehrere Methoden führen zu einer hohen Frühfestigkeit. Beim sogenannten Wärmerückstauverfahren wird der Beton während des Mischens auf 28 – 30 °C aufgewärmt (durch heisses Wasser oder Dampf), in die Schalung eingebracht und endbearbeitet. Durch anschliessenden ca. fünfstündigen Aufenthalt im Dampfkanal bei 50 – 60 °C wird die notwendige Festigkeit zum Entfernen der Schalung erreicht.

Composition � Gesteinskörnung

Normalerweise: 0 – 32 mm � Zement

Zementgehalt 320 bis 350 kg/m³ CEM I 42.5 R oder 52.5 R

97


Einbau � Die Frischbetonmischung neigt wegen der hohen Temperatur zu schnellem Ansteifen, was ein fachgerechtes Verdichten und Endbearbeiten der Oberfläche erschwert.

� Durch die rasche und industrielle Verarbeitung kann die Frischbetonkonsistenz plastisch eingestellt werden. Nur durch niedrige w/z-Werte wird die angestrebte Frühfestigkeit erreicht. Es sind deshalb Wasserzementwerte von < 0,48 zu wählen.

Besondere AnforderungenDie Nachbehandlung der frisch ausgeschalten Tübbinge muss mittels Abdecken oder Aufsprühen eines Verdunstungsschutzes wie etwa Antisol® durchgeführt werden.Für die gleichzeitige Sicherstellung einer hohen Dauerhaftigkeit unter variablen Bodenbedingungen, kombiniert mit maximaler Nachbehandlung, werden die Tübbingoberflächen häufiger gerade nach dem Ausschalen mittels einer speziellen Sikagard®-Schutzbeschichtung vergütet. Auf diese Weise zusätzlich geschützt gegen chemischen Angriff werden höchst dauerhafte Betonoberflächen erreicht.

Sika Produkteinsatz


Sika® ViscoCrete® Fliessmittel Gesteigerte Festigkeit und DichtigkeitVerbesserte Konsistenz

SikaFume® Silikastaub Hohe Festigkeit, gesteigerte DichtigkeitVerbesserte Sulfatbeständigkeit

Sika® Fro-V Luftporenbildner Einführung von Luftporen, Herstellung von Frost- und Frost-Tausalz-beständigem Beton

SikaRapid® Erhärtungsbeschleuniger Steuern des Erhärtungsprozesses von Beton

Sika® Separol® Schalungstrennmittel Qualitativ hochwertige Betonoberfläche ohne Mängel

Anw

endu

ng

97

98

7. Eigenschaften von Festbeton und Tests

7.1 Anforderungen an Probekörper und Schalungen

SN EN 12390-1

Begriffe aus dieser Norm: � Nennmass: Das allgemein übliche Probekörpermass.

� Benanntes Mass: Das vom Anwender der Norm aus dem zum zulässigen Bereich der Nennmasse ausgewählte und für die Berechnung zugrunde gelegte Probekörpermass in mm

Zulässige Nennmasse, die zur Auswahl stehen (Werte in mm):

Würfel 1 Kantenlänge 100 150 200 250 300

Zylinder 2 Durchmesser 100 113 3 150 200 250 300

Prismen 1 4 Kantenlänge der Stirnseite

100 150 200 250 300

1 Die benannten Masse dürfen sich nicht von den Nennmassen unterscheiden.2 Die benannten Masse dürfen innerhalb von 10 % des Nennmasses gewählt werden.3 Dies ergibt eine Lasteintragungsfläche von 10000 mm².4 Die Länge L der Prismen muss ≥ 3,5 d betragen.

99


Zulässige Abweichungen bei Probekörpern

Zulässige Abweichungen Würfel Zylinder Prismen

vom benannten Mass ± 0,5% ± 0,5% ± 0,5%

der benannten Masse zwischen der oberen Fläche und der unteren (Grund)fläche

± 1,0% ± 1,0%

der Ebenheit der Lasteintragungsflächen ± 0,0006 d in mm

± 0,0006 d in mm

von der Rechtwinkligkeit der Seiten, bezogen aufdie Grundfläche

± 0,5 mm ± 0,5 mm ± 0,5 mm

von der Höhe ± 5%

Zulässige Geradheitsabweichung der Mantellinie von Zylindern, die für Spaltprüfungen verwendet werden

± 0,2 mm

von der Geradheit der Fläche auf den Auflagern bei der Verwendung für Biegeprüfungen

± 0,2 mm

von der Geradheit der Lasteintragungsfläche bei der Verwendung für die Spaltzugfestigkeitsprüfung

± 0,2 mm

SchalungenDiese müssen wasserdicht und nicht saugend sein. Fugen können mit geeignetem Material geschlossen werden.

Kalibrierte SchalungenSie sind aus Stahl oder Hartguss als Referenzmaterial anzufertigen. Bei anderen Materialien ist der Nachweis der langfristigen Vergleichbarkeit mit Stahl oder Hartguss zu erbringen.Die zulässigen Massabweichungen für kalibrierte Schalungen sind kleiner als die vorstehend beschriebenen.

Eige

nsch

afte

n

99

100


Herstellung und Lagerung von Probekörpern *

SN EN 12390-2

Hinweise zur Herstellung von Probekörpern � Aufsatzrahmen: Das Füllen der Schalungen kann durch einen Aufsatzrahmen erleichtert werden, die Verwendung eines solchen ist aber freigestellt.

� Verdichtung: Innenrüttler mit einer Mindestfrequenz von 120 Hz (7200 Schwingungen pro Minute). (Flaschendurchmesser ≤ ¼ der kleinsten Abmessung des Probekörpers) oder Rütteltisch mit einer Mindestfrequenz von 40 Hz (2400 Schwingungen pro Minute). oder Stampfer, kreisförmig, aus Stahl x 16 mm, Länge ca. 600 mm, Ecken gerundet. oder Verdichtungsstab aus Stahl, quadratisch oder kreisförmig, ca. 25 × 25 mm, Länge ca. 380 mm.

� Entschalungsmittel: Solche sind einzusetzen, um das Haften des Betons an der Schalung zu verhindern.

* Hinweis: Es ist zu empfehlen, auch für andere Prüfungen als Festigkeitsprüfungen diese Norm anzuwenden.

Hinweise zur VerdichtungBei Verdichtung durch Vibration ist vollständige Verdichtung erreicht, wenn keine grösseren Luftblasen mehr an der Oberfläche erscheinen und die Oberfläche ein glänzendes, eher glattes Erscheinungsbild zeigt. Übermässiges Vibrieren vermeiden (Freisetzen von Luftporen!).Handverdichtung mit Stab oder Stampfer: Die Anzahl der Stösse pro Schicht ist stark konsistenzabhängig, es soll jedoch mit mindestens 25 Stössen pro Schicht verdichtet werden.

Bezeichnung der ProbekörperVor allem bei länger dauernden Lagerungen ist eine klare und dauerhafte Beschriftung der entschalten Probekörper wichtig.

101


Eige

nsch

afte

n

Anforderungen an Prüfmaschinen

SN EN 12390-4

Die Norm besteht zum grössten Teil aus Angaben maschinentechnischer Art: Druckplatten/Kraftmessung/Kraftregelung/Krafteinleitung. Nähere Angaben siehe Norm.

PrinzipDer Probekörper wird zwischen einer oberen, beweglichen (Kugelkalotte) und einer unteren Druckplatte eingelegt und einer maximalen Druckkraft ausgesetzt bis zum Bruch.

Wichtige HinweiseDie Probekörper müssen korrekt in Bezug auf die Belastungsebene ausgerichtet sein. Die untere Druckplatte muss deshalb zum Beispiel mit Zentrierrillen ausgestattet sein.Die Druckprüfmaschine wird nach dem Erstaufbau (oder nach einem erfolgten Abbau und Wiederaufbau) im Rahmen der Prüfmittelüberwachung (gemäss dem Qualitätssicherungssystem) oder einmal jährlich kalibriert. Dies kann auch notwendig werden nach Austausch eines Maschinenteils, welches Auswirkungen auf die Prüfeigenschaften der Maschine hat.

Lagerung der ProbekörperDie Probekörper müssen bei einer Temperatur von 20 (± 5) °C, in Ländern mit heissem Klima bei 25 (± 5) °C mindestens 16 Stunden, jedoch nicht länger als 3 Tage in der Form verbleiben. Dabei sind sie vor Erschütterungen, klimatischen Schocks und vor dem Austrocknen zu schützen.Nach dem Entfernen aus der Form sind die Prüfkörper bis zum Prüfbeginn bei einer Temperatur von 20 (± 2) °C entweder in Wasser oder in einer Feuchtekammer mit einer relativen Luftfeuchte von ≥ 95 % zu lagern.(Im Streitfall ist die Wasserlagerung das Referenzverfahren.)

101

102


7.2 Dichte

Dichte von Festbeton

PrinzipDie Norm beschreibt ein Verfahren zur Bestimmung der Rohdichte von Festbeton. Die Rohdichte wird aus der Masse (Gewicht) und dem Volumen berechnet, die anhand eines Festbetonprobekörpers ermittelt werden.

ProbekörperEs sind Probekörper mit einem Mindestvolumen von 1 Liter erforderlich. Ist die Nenngrösse des Zuschlag-Grösstkorns grösser als 25 mm, muss das Mindestvolumen des Probekörpers grösser sein als 50 D3, dabei ist D die maximale Nenngröße des Grobzuschlags.(Beispiel: Grösstkorn 32 mm verlangt ein Mindestvolumen von 1,64 Liter.)

Bestimmen der MasseDie Norm unterscheidet drei Bedingungen, unter denen die Masse des Probekörpers bestimmt werden kann:

� Wie angeliefert � Wassergesättigt � Im Wärmeschrank getrocknet

Bestimmen des VolumensDie Norm unterscheidet drei Verfahren für die Bestimmung des Volumens eines Probekörpers:

� Durch Wasserverdrängung (Referenzverfahren) � Durch Berechnung aus den gemessenen Ist-Massen � Durch Berechnung aus überprüften angegebenen Massen (bei Würfeln)

Die Volumenbestimmung durch Wasserverdrängung ist das genaueste Verfahren und das einzige Verfahren, mit dem Probekörper mit unregelmässiger Gestalt erfasst werden können.

Prüfmethoden z.B. SN EN 12390-7

103


Eige

nsch

afte

n

7.3 Druckfestigkeit

Druckfestigkeitsklassen nach SN EN 206-1Eine wichtige Eigenschaft des Festbetons ist die Druckfestigkeit. Man ermittelt sie durch einen Druckversuch an eigens hergestellten Probekörpern (Würfel oder Zylinder) oder an Bohrkernen aus dem Gefüge.Haupteinflussgrössen der Druckfestigkeit sind die Zementart, der Wasserzementwert und der Hydratationsgrad, der massgeblich von Dauer und Art der durchgeführten Nachbehandlung beeinflusst wird.

Die Betonfestigkeit ergibt sich somit aus der Festigkeit des Zementsteins, der Festigkeit der Gesteinskörnung und der Haftung zwischen den beiden Komponenten sowie der Nachbehandlung. Richtwerte für die Entwicklung der Druckfestigkeit können nachstehender Tabelle entnommen werden.

Tabelle 7.3.1: Festigkeitsentwicklung von Beton (Richtwerte ¹)

Zementfestigkeits-klasse

Ständige Lagerung bei

3 Tage [%]

7 Tage [%]

28 Tage [%]

90 Tage [%]

180 Tage [%]

32.5 N + 20 °C + 5 °C

30 ... 40 15 ... 30

50 ... 65 40 ... 60

100 90 ... 105

100 ... 125 115 ... 130

32.5 R; 42.5 N + 20 °C + 5 °C

50 ... 60 20 ... 35

65 ... 80 40 ... 60

100 75 ... 90

105 ... 115 110 ... 120

42.5 R; 52.5 N + 20 °C + 5 °C

70 ... 80 20 ... 35

80 ... 90 35 ... 50

100 60 ... 75

100 ... 105 105 ... 110

52.5 R + 20 °C + 5 °C

80 ... 90 15 ... 25

90 ... 95 25 ... 45

100 45 ... 60

100 ... 103 103 ... 105

1 Die 28-Tage-Betondruckfestigkeit bei ständiger 20 °C -Lagerung entspricht 100 %.

103

104

130

120

110

100

90

80

70

60

50

40

30

20

100,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,9 1,00,8

52.5 N; 52.5 R

42.5 N; 42.5 R32.5 N; 32.5 R

Ausgewählte 28-Tage Zementdruckfestigkeit

32.5 N; 32.5 R 42,5 N/mm²42.5 N; 42.5 R 52,5 N/mm²52.5 N; 52.5 R 62,5 N/mm²

Hochfester Beton¹

w/z-Wert

Beto

ndru

ckfe

stig

keit

f c, d

ry, c

ube [

N/m

m²]


¹ Bei hochfestem Beton verliert der Einfluss der Zementnormdruckfestigkeit an Bedeutung.

Erläuterungen zum Diagramm:fc, dry, cube: – Mittlere 28-Tage-Betondruckfestigkeit von 150-mm-Probewürfeln. – Lagerung nach DIN 1048; 7 Tage unter Wasser, 21 Tage an der Luft.

Abb. 7.3.1: Zusammenhang zwischen Betondruckfestigkeit, Normfestigkeit des Zements und w/z-Wert (in Anlehnung an Zement Taschenbuch 2000, Verein Deutscher Zementwerke, S. 274)

105


Eige

nsch

afte

n

FrühfestigkeitUnter Frühfestigkeit versteht man die Druckfestigkeit des Betons nach einem bestimmten Zeitraum. Dieser benötigte Zeitraum hängt von der Anwendung ab. Im Allgemeinen erfolgt die Anwendung innerhalb der ersten 24 Stunden nach der Herstellung.

Parameter, die die Frühfestigkeit von Beton beeinflussenTabelle 7.3.2: Die Festigkeitsentwicklung hängt von den folgenden Parametern ab:

Parameter Einflussgrösse

Zementtyp +++

Zementgehalt ++

Zusatzmittel (SF/Schlacke/FA) +/-

Wassergehalt +

Verflüssiger/Fliessmittel +/-

Beschleuniger +++

Temperatur (Umgebung, Beton, Untergrund) +++

Nachbehandlung +/-

Gesteinskörnungen +

EndfestigkeitNach Definition erreicht Beton seine Endfestigkeit nach 28 Tagen, obwohl die Druckfestigkeit im Laufe der Zeit noch zunehmen kann (siehe Tabelle 7.3.1, Seite 103, Festigkeitsentwicklung von Beton).

Parameter, die die Enddruckfestigkeit beeinflussen Tabelle 7.3.3: Die Festigkeitsentwicklung hängt von den folgenden Parametern ab:

Parameter Einflussgrösse

w/z-Wert: +++

Zementtyp ++

Zusatzmittel (SF/Schlacke/FA) ++

Gesteinskörnungen +

Der w/z-Wert ist derjenige Faktor, der die Festigkeitsentwicklung/Endfestigkeit und die Wasserundurchlässigkeit/Dauerhaftigkeit von Beton entscheidend beeinflusst.

105

106

Zerbersten

S = Spannungsriss

2 31

S

S

5 64

S S

8 97

S

S S


SN EN 12390-3

Gerät zur Prüfung: Druckprüfmaschine nach SN EN 12390-4.

Anforderungen an die ProbekörperDie Probekörper müssen Würfel oder Prismen sein. Sie haben bezüglich Massgenauigkeit den Anforderungen von SN EN 12390-1 zu entsprechen. Sind die entsprechenden Toleranzen überschritten, so sind die Proben auszusondern, abzugleichen oder nach Anhang B (normativ) zu überprüfen. Anhang B macht Angaben zur Bestimmung der geometrischen Masse.Zum Abgleichen wird eines der in Anhang A (normativ) beschriebenen Verfahren angewendet (Sägen, Schleifen oder Aufbringen eines Ausgleichsmaterials)Würfelproben sind senkrecht zur erfolgten Einfüllrichtung (beim Herstellen der Würfel) zu prüfen.Am Prüfende muss der sogenannte Bruchtyp beurteilt werden. Ist er ungewöhnlich, muss er zusammen mit der Typennummer festgehalten werden.

Druckfestigkeit von Probekörpern

Abb. 7.3.3: Ungewöhnliche Bruchbilder (Bilder aus der Norm)

Abb. 7.3.2: Normale Bruchbilder (Bilder aus der Norm)

107


Eige

nsch

afte

n

Zerstörungsfreie Prüfung der Druckfestigkeit

SN EN 12504-2 (Betonprüfhammer)

Diese Prüfmethode beschreibt die Ermittlung des Rückprallwerts von Festbeton mit Hilfe eines federgespannten Stahlhammers. Durch ihre Anwendung kann die Gleichförmigkeit von Beton beurteilt, in einem Gefüge Bereiche minderer Qualität oder verschlechterten Betons abgegrenzt und die Festigkeit ermittelt werden.

Ein vom Instrumentenhersteller genanntes Verhältnis zwischen Rückprallwert und Betonfestigkeit sollte nur dazu verwendet werden, Anhaltspunkte für die relative Betonfestigkeit an verschiedenen Stellen in einem Gefüge zu gewinnen. Um mit diesem Prüfverfahren die Festigkeit zu schätzen, muss bei einer bestimmten Betonrezeptur und einem gegebenen Gerät eine Beziehung zwischen Festigkeit und Rückprallwert hergestellt werden. Diese Beziehung wird ermittelt, indem die auf dem Gefüge gemessenen Rückprallwerte mit der Festigkeit von Bohrkernen entsprechender Stellen korreliert werden. Es sollten deshalb an mindestens sechs Stellen mit unterschiedlichen Rückprallwerten mindestens zwei Kerne entnommen werden. Die Prüfstellen sind so zu wählen, dass ein breiter Bereich an Rückprallwerten im Gefüge abgedeckt wird. Bei einer gegebenen Betonmischung wird der Rückprallwert von Faktoren wie dem Feuchtigkeitsgehalt an der Prüfoberfläche, dem zur Herstellung der Prüfoberfläche eingesetzten Verfahren (Art des Schalungsmaterials oder Art der Endbearbeitung), dem vertikalen Abstand von der Unterseite des eingebrachten Betons und dem Ausmass der Karbonatisierung beeinflusst. Diese Faktoren müssen bei der Interpretation der Rückprallwerte berücksichtigt werden.Verschiedene Hämmer nominal gleichen Aufbaus können bei gleichem Beton unterschiedliche Rückprallwerte liefern. Um die Ergebnisse vergleichen zu können, sollten die Prüfungen deshalb mit demselben Hammer stattfinden. Wenn mehrere Hämmer eingesetzt werden, sollten auf einer Reihe typischer Betonoberflächen Tests stattfinden, um das Ausmass der zu erwartenden Unterschiede zu ermitteln.

Dieses Prüfverfahren ist als Grundlage für die Annahme oder Ablehnung von Beton nicht geeignet.

107

108

7.4 Biegezugfestigkeit

Grundsätzlich wird Beton auf Druck belastet, und die Zugkräfte werden durch Bewehrungsstäbe übernommen. Aber auch Beton selber besitzt eine gewisse Zug- und Biegezugfestigkeit. Diese ist stark abhängig von der Betonrezeptur. Ausschlaggebend ist dabei der Verbund zwischen Zuschlagskorn und Zementstein. Beton besitzt eine Biegezugfestigkeit, die ca. 15% der Druckfestigkeit entspricht.

Einflüsse auf die Biegezugfestigkeit

Biegezugfestigkeit nimmt zu � mit steigender Zement-Normdruckfestigkeit (CEM 32.5; CEM 42.5; CEM 52.5) � mit abnehmendem Wasserzementwert � durch die Verwendung von kantiger und splittiger Gesteinskörnung � Einsatz von Sika Silicafume-Technologie SikaFume®

� verwendung von Fasern

Anwendungsbereich � Stahlfaserbeton � Strasse-/ Pistenbeton � Schalenbeton



109

F/2

l = 3 d

L ≥ 3,5 d

d

d 1 (=

d)

d 2 (=

d)

d d

F/2 F

l = 3 d

L ≥ 3,5 d

1/2 1/2

d 1 (=

d)

d 2 (=

d)

SN EN 12390-5 Verwendung eines einfachen Balkens mit 3-Punkt-Lastangriff

PrinzipPrismatische Probekörper werden einem Biegemoment durch Lasteintragung über obere und untere Rollen ausgesetzt.

� Abmessungen der Prismen: Breite = Höhe = d Länge ≥ 3,5 d

Es werden zwei Prüfverfahren angewandt: � 2-Punkt-Lastangriff Lastangriff oben über 2 Rollen im Abstand d (von Prismenmitte aus je ½ d). Das Referenzverfahren ist der 2-Punkt-Lastangriff.

� 1-Punkt-Lastangriff (zentral) Lastangriff oben über 1 Rolle, in Prismenmitte.

Bei beiden Verfahren liegen die unteren Rollen im Abstand von 3 d (von Prismenmitte aus je 1½ d).

Nach Analysen fällt das Ergebnis beim 1-Punkt-Lastangriff etwa 13 % höher aus als beim 2-Punkt-Lastangriff.

Abb. 7.4.1: 2-Punkt-Lastangriff Abb. 7.4.2: Mittiger Lastangriff


Eige

nsch

afte

n

109

110

7.5 Zugfestigkeit

Spaltzugfestigkeit von Prüfkörpern

PrinzipEin zylindrischer Probekörper ist einer Druckkraft auszusetzen, die in unmittelbarer Nähe entlang seiner Längsachse aufgebracht wird. Die sich ergebende orthogonale Zugkraft verursacht den Bruch des Probekörpers unter Zugspannung.

ProbekörperZylinder nach SN EN 12390-1, wobei jedoch ein Verhältnis von Durchmesser zu Länge von 1 zulässig ist. Wenn die Prüfungen an würfelförmigen oder prismatischen Probekörpern durchgeführt werden, dürfen gewölbte Zwischenstücke (anstelle von konventionellen, ebenen Platten) aus Stahl zur Lastaufbringung verwendet werden.Der gebrochene Probekörper ist zu untersuchen und das Erscheinungsbild des Betons und die Bruchart aufzuzeichnen, falls sie ungewöhnlich sind.



111

7.6 E-Modul

Der E-Modul (Elastizitätsmodul) beschreibt den Widerstand des Festbetons gegen elastische Verformungen. Der E-Modul ist das Verhältnis zwischen aufgebrachter Spannung zu resultierender Dehnung (Spannungs-Dehnungs-Beziehung). Es wird zwischen dem statischen und dem dynamischen E-Modul unterschieden.Der statische E-Modul beschreibt das elastische Verhalten von Beton bei konstant steigender Belastung bzw. bei Stossbelastung. Der dynamische E-Modul ist geeignet, um eine Aussage zum Alter des Betons, z.B. Erhärtungsprozess, Bewitterungseinflüsse oder andere Alterungseinflüsse, zu erhalten.

Statischer E-Modul nach DIN 1048-5

Nach DIN 1048-5 der statische E-Modul zwischen einer unteren Spannung von σu ≈ 0,5 N/mm² und einer oberen Spannung von σo ≈ 1/3 βD, nach 2 Be- und Entlastungszyklen bestimmt. Beim dritten Belastungszyklus wird der E-Modul wie folgt berechnet:

Eb =σo – σu [N/mm²]εo – εu

σu = untere Spannung vor dem dritten Belastungszyklus (σu ≈ 0,5 N/mm²)σo = obere Spannung beim dritten BelastungszyklusβD = erwartete Druckfestigkeit (vorher geprüft, Durchschnitt von 3 Messungen)εu = Dehnung bei Spannung σu εo = Dehnung bei Spannung σo

Dynamischer E-Modul

Der dynamische E-Modul kann aus Ultraschallmessungen (Ausbreitung der Ultraschallwellen) wie folgt abgeleitet werden: C = Dimensionslose Konstante Edyn = C * ρ * c² c = Ausbreitungsgeschwindigkeit im Material ρ = Betondichte


Eige

nsch

afte

n

111

112

7.7 Schwinden

Unter Schwinden wird die Verkürzung bzw. die Volumenverringerung des Betons verstanden.Der zeitliche Verlauf und die Höhe der Schwindverformung werden im Wesentlichen vom Austrocknen, den Umgebungsbedingungen und der Betonzusammensetzung beeinflusst.

Die zeitliche Entstehung wird wie folgt unterschieden: � Chemisches Schwinden des jungen Betons beruht ausschliesslich auf der Volumendifferenz zwischen den Reaktionsprodukten und den Ausgangsstoffen. Vom Schwinden ist ausschliesslich der Zementstein, nicht aber die Gesteinskörnung betroffen.

� Plastisches Schwinden des jungen Betons im Anfangsstadium des Erstarrens und Erhärtens. Dem Beton wird nach dem Erstarrungsbeginn durch Verdunstung Wasser entzogen, was zu einer Volumenverminderung führt, die zur Folge hat, dass sich der Beton in allen Richtungen verkürzt. Die Verformungen kommen gewöhnlich zum Stillstand, wenn der Beton eine Druckfestigkeit von 1 N/mm² erreicht hat.

� Trocknungsschwinden Schwinden, das durch die langsame Austrocknung des erhärteten Betons entsteht, d.h., je schneller die Menge des freien Wassers im Gefüge abnimmt, desto schneller schwindet der Beton.

Beeinflussung des Schwindmasses � Planung und Festlegung von Arbeitsfugen und Betonieretappen � Optimierte Rezeptur � Möglichst geringer Gesamtwassergehalt Verwendung von Sika® ViscoCrete®/ Sikament®

� Schwindreduktion Sika® Control Reduktion des Schwindens nach dem Hydratationsbeginn � Verringerung des Wasserentzugs durch Vornässen der Schalung und des Untergrunds � Nachbehandlung: abdecken mit Folien oder Thermomatten, wasserhaltende Abdeckungen (Jute, Geotextilmatten) oder Aufsprühen eines flüssigen Nachbehandlungsmittels Sika® Antisol®

Prüfmethoden z.B. SIA 262/1


113

SIA 262/1

Diese Prüfmethode ermöglicht die Ermittlung der durch das Trocknen verursachten Längenveränderung eines Betonprobekörpers über einen bestimmten Zeitraum. Die Prismengrösse beträgt 120 x 120 x 360 mm. Zur Prüfung müssen mindestens zwei Prismen gemessen werden. Die Nullmessung findet 24 Stunden (± 1 Stunde) nach Herstellung der Prüfkörper statt. Weitere Messungen erfolgen 3, 7, 14, 28, 91, 182 und 364 Tage nach der Betonherstellung. Das Ergebnis wird in ‰ Schwinden angegeben.

Phase I Phase II Phase III

ChemischesSchwinden

PlastischesSchwinden

Trocknungs-schwinden

ca. 4 – 6 Stunden ca. 1 N/mm2

Nachverdichten Vor Wasserverlust schützenNachbehandlung / Schwindreduktion


Eige

nsch

afte

n

113

114

0,55 0,650,600,30 0,35 0,40 0,45 0,50

50

40

30

20

10

70

60

Was

sere

indr

ingt

iefe

[mm

]

w/z-Wert

Sika Empfehlung


7.8 Wasserundurchlässigkeit

Mit der Wasserundurchlässigkeit wird der Widerstand des Betongefüges gegenüber dem Durchdringen von Wasser charakterisiert. Für die Wasserundurchlässigkeit von Beton ist die Dichtigkeit (Kapillarporosität) des Zementsteins ausschlaggebend.

Definition der Wasserundurchlässigkeit � Max. Wassereindringtiefe in den Beton muss zwischen den beteiligten Parteien vereinbart werden. (Sika Empfehlung < 30 mm)

� Voraussetzung: Gute Betonqualität und korrekte Lösung für Fugenkonstruktionen!

Abb. 7.8.1: Wassereindringtiefe

115

30 6040 50 70 80 90

40

30

20

10

0

qw Bereich

Relative Luftfeuchtigkeit [%]

Luftt

empe

ratu

r [°C

]

q d = 50 g/m

2 x h

30

20

10

6

qd

WasserLuft

Wandstärke d

Beton

qqqd

WWLuft

rke dWandd ästär

nBetoBetonn

qw

Definition der Wasserdichtigkeit � Wasserleitfähigkeit qw < verdampfbares Wasservolumen qd Je grösser die Wandstärke, desto höher die Wasserundurchlässigkeit.


� Empfohlener Bereich für wasserundurchlässige Konstruktionen: qw ≤ 6 g/m² ×h

Abb. 7.8.3: Wasserleitfähigkeit

� Belastung Unterschiedliche Sättigung durch dauernden Wasserkontakt

� Test Messung der Wasserleitfähigkeit qw

Abb. 7.8.2: Prinzip der Wasserleitfähigkeit

Eige

nsch

afte

n

115

116

15

10

5

020151050

Zeit [Tage]3025

Was

sere

indr

ingt

iefe

[mm

]

30

25

20

3

SN E

N 12

390-

8


Reduktion von Kapillarporen und Hohlräumen durch Wasserreduktion

Hoher w/z-Wert > 0,60Grosse Poren infolge von fehlendem Feinsand und Feinanteilen

Niedriger w/z-Wert > 0,40Sehr dichte Zementmatrix

Für wasserundurchlässigen Beton ist eine genügende Hydratation von zentraler Bedeutung. Deshalb ist eine korrekte Nachbehandlung des Betons erforderlich.

Prüfmethoden z.B. SN EN 12390-8, SIA 262-1

Abb. 7.8.4: Betonporosität bei verschiedenen w/z-Werten

Abb. 7.8.5: Wassereindringtiefe bei einem dauerhaften Druck von 5 Bar

117


SN EN 12390-8: Wassereindringtiefe unter Druck

PrinzipWasser wird unter Druck auf die Oberfläche von Festbeton aufgebracht. Nach Abschluss der Prüfzeit wird der Probekörper gespalten und die maximale Wassereindringtiefe gemessen.

ProbekörperProbekörper sind Würfel, Zylinder oder Prismen mit einer Kantenlänge oder einem Durchmesser von mindestens 150 mm. Die Prüffläche auf dem Probekörper ist eine Kreisfläche mit einem Durchmesser von 75 mm (der Wasserdruck darf von oben oder von unten aufgebracht werden).

Bedingungen bei der Prüfung � Der Wasserdruck darf nicht auf eine geglättete Oberfläche des Probekörpers aufgebracht werden (deshalb besser eine geschalte Seitenfläche als Prüffläche wählen). Auf dem Protokoll muss die Richtung des Wasserdrucks in Bezug zur Einfüllrichtung bei der Herstellung des Probekörpers angegeben werden (rechtwinklig oder parallel).

� Die dem Wasserdruck ausgesetzte Betonfläche muss mit einer Drahtbürste aufgeraut sein (vorteilhaft ausgeführt direkt nach dem Entschalen des Probekörpers).

� Die Probekörper müssen bei der Prüfung ein Mindestalter von 28 Tagen aufweisen.

PrüfungEs ist während 72 Stunden ein konstanter Wasserdruck von 500 (± 50) kPa (5 Bar) aufzubringen. Die Probekörper sind periodisch auf feuchte Stellen und Wasserverlust zu kontrollieren. Nach Prüfende sind die Probekörper sofort auszubauen und in Druckrichtung zu spalten. Beim Spalten muss sich die dem Wasserdruck ausgesetzte Fläche unten befinden. Sind die Spaltflächen angetrocknet, ist der Verlauf der Wassereinbringung auf dem Probekörper anzuzeichnen. Die grösste Wassereindringtiefe unter der Prüffläche ist zu messen und auf 1 mm genau anzugeben.

Eige

nsch

afte

n

117

118


7.9 Frost- und Frost-Tausalz-Beständigkeit

FrostbelastungSchäden an Betonbauteilen durch Frost sind vor allem dann zu erwarten, wenn diese Bauteile durchfeuchtet sind und in diesem Zustand häufigen Frostwechseln ausgesetzt werden. Die Schädigung des Betons erfolgt durch periodisches Gefrieren und Tauen des Wassers, das durch kapillares Saugen aufgenommen wurde. Es erfolgt eine Zerstörung durch die Volumenvergrösserung des Wassers (Eis) innerhalb der äussersten Betonschichten.

Voraussetzung für eine hohe Frostbeständigkeit � Frostsichere Gesteinskörnungen � Dichtes Betongefüge und/oder mit Mikroluftporen angereicherter Beton � Intensive und sorgfältige Nachbehandlung � Möglichst hoher Hydratationsgrad des Betons (ungünstig also Betonieretappen direkt vor Frostperioden)

Frost-Tausalz-BeständigkeitBei der Verwendung von Tausalzen (überwiegend Natriumchlorid NaCl; Ziel: Gefrierpunkterniedrigung des Wassers und somit Verhinderung der Eisbildung) erfolgt die Abkühlung an der Betonoberfläche schockartig durch Wärmeentzug aus dem Beton. Diese Wechselwirkungen zwischen schon gefrorenen und nicht gefrorenen Schichten führen zu starken Gefügestörungen im Beton.

Bedingungen für Frost-Tausalz-Beständigkeit � Frostsichere Gesteinskörnungen � Mit Mikroluftporen angereicherter Beton von dichtem Gefüge � Intensive und sorgfältige Nachbehandlung � Zu starke Feinmörtelanreicherungen im Oberflächenbereich vermeiden � Betonieren möglichst lange vor erster Frost-Tausalz-Belastung, damit der Beton austrocknen kann.

Prüfmethoden z.B. SIA 262-1 (Frostwechselverhalten), SN 12390-2, SN 640 461 (Frostbeständigkeit diagnostisch [BE I F], Frostbeständigkeit

119


physikalisch [BE II F])SN EN 12390-9 (2006: Vornorm)

Die Norm beschreibt die Prüfung des Frostwiderstandes von Beton mit Wasser bzw. des Frost-Tausalz-Widerstandes mit NaCl-Lösung («Salzwasser»). Gemessen wird die nach definiert durchgeführten Frost- und Tauzyklen von der Oberfläche abgelöste Betonmenge.

PrinzipProbekörper werden wiederholtem Abkühlen auf Temperaturen von teilweise unter –20 °C und Wiedererwärmen auf +20 °C und mehr (in Wasser oder Kochsalzlösung) ausgesetzt. Die Menge der dadurch erfolgenden Materialablösung gibt Hinweise auf die vorhandene Frost- beziehungsweise Frost-Tausalz-Beständigkeit des Betons.

Es werden drei Verfahren beschrieben: � Das Plattenprüfverfahren � Das Würfelprüfverfahren � Das CD/CDF-Prüfverfahren

Das Plattenprüfverfahren ist das Referenzverfahren.

Begriffe aus der Vornorm � Frostwiderstand: Widerstand gegenüber wiederholten Frost-Tau-Wechseln in Kontakt mit Wasser.

� Frost-Tausalz-Widerstand: Widerstand gegenüber wiederholten Frost-Tau-Wechseln in Kontakt mit Auftaumitteln.

� Abwitterung: Materialverluste an der Betonoberfläche durch Einwirkung von Frost-Tau-Wechseln.

� Innere Gefügestörungen: Risse innerhalb des Betons, die an der Oberfläche nicht sichtbar sind, jedoch zu einer Änderung der Betoneigenschaften, wie z.B. zu einem Rückgang des dynamischen E-Moduls, führen.

Eige

nsch

afte

n

119

120


7.10 Abriebfestigkeit

Betonoberflächen werden durch rollende (Räder/Geschiebe), schleifende (Geschiebe/Pneus) und/oder prallende (Schüttgüter/Flüssigkeiten) Angriffe belastet. Dabei werden die Zementsteinmatrix, die Zuschlagstoffe und deren Verbund zueinander belastet. Es handelt sich dabei in erster Linie um einen mechanischen Angriff.

Bedingungen für bessere Abriebbeständigkeit Der Abriebwiderstand des Zementsteins ist geringer als derjenige des Zuschlagstoffs, besonders bei porösem Zementstein (hoher Wassergehalt). Aber: Mit abnehmendem w/z-Wert nimmt auch die Porosität des Zementsteins ab und der Verbund zum Zuschlag verbessert sich.

� Ideal: w/z-Wert ≤ 0,45 � Verbesserung der Dichtigkeit des Zementsteins und des Verbunds von Zuschlag und Zementstein (SikaFume®)

� Wahl der geeigneten Siebkurve, u. U. spezielles Siebkorn, intensive Nachbehandlung � Für eine weitere Steigerung der Abriebfestigkeit sollten zusätzlich spezielle Zuschlagstoffe verwendet werden.

Übersteigt die Schichtstärke 50 mm, muss ein leichtes Armierungsnetz (mind. Ø4mm/100mm) eingelegt werden.

Haftung am Untergrund und Endbearbeitung � Vor dem Einbau wird eine Haftschlämme in den mattfeuchten Untergrund (vornässen!) eingebürstet.

NachbehandlungDie Nachbehandlung, durch Aufsprühen von Antisol® (nachfolgende Beschichtung abklären!) oder Abdecken mit Folie/Thermomatten, muss so früh wie möglich beginnen und sollte ausreichend lange beibehalten werden.

Prüfmethoden z.B. DIN 52108

121


DIN 52108: Prüfung anorganischer nichtmetallischer Werkstoffe – Verschleissprüfung mit der Schleifscheibe nach Böhme – Schleifscheiben-Verfahren

Diese Prüfmethode beschreibt simulierte Abriebbedingungen bei Einsatz einer Schleifscheibe. Würfel oder Platten werden gemäss dem in DIN 52108 beschriebenen Verfahren unter Normbedingungen geprüft. Ergebnis ist entweder ein Dicken- oder ein Volumenverlust der Probe.

Eige

nsch

afte

n

121

122

Bild: BetonSuisse Merkblatt 01

Säureangriff


7.11 Chemische Beständigkeit

Beton kann durch schädliche Bestandteile in Wässern und Böden oder in Gasen (z.B. Luft) angegriffen werden. Auch Gefährdungen durch die effektive Nutzung (Behälter, Industrieböden, Kläranlagen usw.) kommen vor.

Massnahmen � Beton der Expositionsklasse XA nach SN EN 206-1 wählen � Möglichst dichtes Betongefüge, d.h. niedrige Porosität Einsetzen der Sika Silicafume-Technologie SikaFume®

� Niedrigen Wasserzementwert, anstreben ≤ 0,45 Sika® ViscoCrete® / Sikament®

� Vergrössern der Betonüberdeckung um mindestens 10 mm.

Beton ist nur gegenüber sehr schwachen Säuren genügend beständig. Säuren mittlerer Stärken zersetzen den Beton. Demzufolge ist für einen mittleren bis starken Säureangriff in jedem Fall ein zusätzlicher Schutz des Betons durch eine Beschichtung vorzusehen.

Prüfmethoden z.B. Es gibt keine Norm, die alle Formen eines chemischen Angriffs abdeckt. SN EN 13529

Grundsätzlich kann der chemische Angriff in zwei Arten unterteilt werden: � Lösender Angriff: hervorgerufen durch die Einwirkung von weichem Wasser, Säuren, Salzen, Basen, Ölen und Fetten usw.

� Treibender Angriff: hervorgerufen vor allem durch die Einwirkung von wasserlöslichen Sulfaten (Sulfattreiben).

123


Eige

nsch

afte

n

123

124

Bild: BetonSuisse Merkblatt 01

Sulfatangriff

Ursprüngliche Länge


7.12 Sulfatbeständigkeit

Sulfathaltige Wässer kommen manchmal in Böden oder gelöst im Grundwasser vor und können den erhärteten Beton angreifen.

WirkungsweiseSulfathaltige Wässer verbinden sich mit dem Tricalciumaluminat (C3A) des Zements und bilden Ettringit (unter gewissen Voraussetzungen auch Thaumasit), was zu Volumenvergrösserungen und demzufolge zu starkem innerem Druck im Betongefüge und folglich zu Abplatzungen führt.

Massnahmen � Möglichst dichtes Betongefüge, d.h. niedrige Porosität Einsetzen der Sika Silicafume-Technologie SikaFume®

� Niedriger Wasserzementwert, anstreben ≤ 0,45 Sika® ViscoCrete®/Sikament®

� Zement mit möglichst niedrigem Anteil an Tricalciumaluminat (C3A) einsetzen � Objektbezogene Nachbehandlung

Anmerkung: Eine objektbezogene Abklärung spezieller Anforderungen muss in jedem Fall durchgeführt werden. Grenzwerte für die Expositionsklassen bei chemischem Angriff durch natürliche Böden und Grundwasser (siehe Tabelle 11.1.2.3, Seite 207).

Prüfmethoden z.B. SIA 262/1

125


Eige

nsch

afte

n

SIA 262/1: Mit dieser Prüfmethode lässt sich die Sulfatbeständigkeit einer Betonprobe ermitteln. Die Betonproben müssen nach SN EN 206-1 aufbereitet werden. Es müssen für vier Zyklen Proben getrocknet und in einer sulfathaltigen Lösung (5 % Natriumsulfatlösung) aufbewahrt werden. Das Sulfat kann nun mit Teilen der Proben reagieren und bei diesen eine Volumenänderung bewirken.

125

126


7.13 AAR-Beständigkeit

Unter Alkali-Aggregat-Reaktion (AAR) werden Reaktionen der Porenlösung des Betons mit den Gesteinskörnungen verstanden. Dabei entsteht ein Kieselgel, das durch Wasseraufnahme quillt und zu Rissbildungen bis Abplatzungen im Beton führt. Abhängig von der Zuschlagstoffart werden die Form der Reaktion und die Reaktionsgeschwindigkeit unterschieden.

Alkali-Aggregat-ReaktionBei der Verwendung von alkaliempfindlichen Gesteinskörnungen besteht die Gefahr dieser Reaktion. Das Problem kann umgangen werden, indem man auf diese Gesteinskörnungen verzichtet. Dies ist aber oft aus wirtschaftlichen und ökologischen Überlegungen nicht sinnvoll. Durch die Verwendung von geeigneten Zementen und hochwertiger Betontechnologie kann diese Reaktion verhindert oder zumindest reduziert werden.Die genauen Wirkungsmechanismen werden intensiv untersucht. Grob umschrieben, gelangen Alkaliionen mit Wasser in das Innere der Gesteinskörnungen und bewirken einen Innendruck, der zu Rissen und Absprengungen des Zuschlagskorns führt und später dann die Zementsteinmatrix und somit den Beton zerstört. Vereinfacht kann dann von einer treibenden Wirkung gesprochen werden. Zeitdauer und Intensität sind abhängig von der Reaktivität des Zements, der Art der Gesteinskörnung, der Porosität des Betons und von den getroffenen Massnahmen.

Die Massnahmen sind: � Teilweisen Ersatz des Portlandzements durch Hüttensande oder andere Zusatzstoffe (Silikastaub/Flugasche) mit geringem Na2O-Äquivalent

� Untersuchung der Reaktivität der Gesteinskörnung und entsprechende Einteilung (petrografische Untersuchungen/Microbar-Test.)

� Untersuchung des Betons (Beton-Performance-Prüfung) � Ersatz oder Teilersatz der Gesteinskörnungen (Triage der anfallenden Zuschlagstoffe) � Feuchtigkeitszutritt zum Beton gering halten oder verhindern (Abdichten/Ableiten) � Bewehrungskonzept zur günstigen Rissverteilung im Beton (feine Risse) � Dichtes Betonkonzept zur Minimierung des Feuchtigkeitseintrag

Prüfmethoden z.B. SIA Merkblatt 2042, SN 670 115, SN 670 116

127


Eige

nsch

afte

n

Übertragbarkeit einer Beton-Performance-Prüfung nach SIA Merkblatt 2042

Ausgangsstoffe Randbedingungen, Anforderungen

Gesteinskörnung a) Die Gesteinskörnungen kommen aus dem gleichen Abbaugebiet und weisen eine vergleichbare petrographische Zusammensetzung auf. Für den Nachweis gelten grundsätzlich die Normen SN 670 115 und SN 670 116 und ggf. die Mikrobarprüfung.

b) Werden Gesteinskörnungen von mehreren Abbaugebieten verwendet, muss der Nachweis gemäss a) für alle Gesteinskörnungen erbracht werden.

c) Der Einfluss einer signifikanten Änderung des Brechkornanteiles (z.B. grösser 50%) muss von einer Fachperson beurteilt werden.

Hinweis: Die Lieferung der Gesteinskörnungen durch den gleichen Lieferanten ist evtl. kein ausreichender Nachweis, da das gelieferte Material nicht zwingend vom gleichen Abbaugebiet stammt oder von einem Dritten eingekauft wurde.

Zement Der Zement wird vom gleichen Zementwerk hergestellt.

Zementart Der Beton enthält die gleiche Zementart mit der gleichen Festigkeitsklasse.

Zementgehalt Die Ergebnisse können nur auf Beton übertragen werden, dessen Zementgehalt gleich oder max. 50 kg/m3 niedriger ist.

w/z-Wert Der w/z-Wert darf höchstens um ± 0,05 variieren.

Zusatzstoffe Die Zusatzstoffe gehören in dieselbe Klasse und stammen vom gleichen Lieferanten und gleichen Produzenten. Der Gehalt an Zusatzstoffen unterscheidet sich um weniger als ± 10 M. % bezüglich der ursprünglichen Dosierung.

Zusatzmittel Änderungen bei der Zusammensetzung und dem Gehalt von demselben Zusatzmitteltyp sind ohne Einschränkung zugelassen, sofern sich deren Beitrag zum Alkaligehalt des Betons um weniger als 50 M. % bez. ihres ursprünglichen Gehaltes erhöht.

127

128


7.14 Feuerbeständigkeit

An jedem Ort und zu jeder Zeit besteht Brandgefahr. Die unmittelbare Gefahr hängt von der tatsächlichen Exposition ab und fällt natürlich unterschiedlich aus, z.B. ob es sich bei dem jeweiligen Bauwerk um eine Fussgängerunterführung, einen Strassentunnel oder eine Tiefgarage in einem Wolkenkratzer handelt. In fast allen Bauwerken trägt Beton die Last. Da bei einem Materialfehler des Betons das gesamte Bauwerk einstürzen würde, stellt die Betonkonstruktion somit einen Hochrisikobereich dar.

Massnahmen � Karbonathaltige Zuschlagstoffe – Kalkstein, Dolomit – verhalten sich während eines Brandes aufgrund der Tatsache, dass sie kalzinieren, besser. Kieselsäurehaltige Zuschlagstoffe weisen ein ungünstigeres Verhalten auf.

� Polypropylen-Mikro-Fasern reduzieren Abplatzungen an der Betonoberfläche unter Brandbelastung erheblich normale Dosierung 2 – 3 kg/m3

� Aufgesprühter Leichtmörtel wie Sikacrete®-F schützt den Beton passiv

Prüfmethoden z.B.: Temperatur-Zeit-Kurven nach RWS, ZTV-Tunnel, EBA, ISO oder HC

Beim Beton muss deshalb, unabhängig vom jeweiligen Gefahrenszenario, eine korrekte Rezeptur und gegebenenfalls ein Schutz durch externe Massnahmen gewährleistet werden, um im Brandfall ein Versagen bei hohen Temperaturen auszuschliessen.

129

0 30 9060 150120

1400

1200

1000

800

600

400

200

0

Zeit [min]

Tem

pera

tur [

°C]

ISO 834 ZTV-Tunnel (D) RWS (NL) Hcinc


Prüfung per brandtechnischer Bemessung (Temperatur-Zeit-Kurven)

Bei diesen Kurven zur Darstellung der Brandexposition wird jeweils das Temperaturprofil eines Tunnelbrandes simuliert. Die Beispielkurve des niederländischen RWS definiert die bei einem Worst-Case-Szenario zu erwartende Maximalexposition: Brand eines Tankfahrzeugs mit einer Nutzlast von 50 m3, zu 90 % gefüllt mit flüssigem Kohlenwasserstoff-Brennstoff (Benzin). Damit der Test bestanden wird, darf die Temperatur an der Betonbewehrung nach 120 Minuten 250 °C nicht übersteigen.

Eige

nsch

afte

n

Abb. 7.14.1: Temperatur-Zeit-Kurven verschiedener brandtechnischer Bemessungen, basierend auf verschiedenen Verordnungen

129

130

8. Betonarten

8.1 Wasserdichter Beton

Rezeptur und Zusammensetzung eines wasserundurchlässigen Betons ist ein Systemansatz. Die Wasserundurchlässigkeit von Bauteilen wird durch die Erfüllung entscheidender Kriterien geprägt in Bezug auf Wasserdichtigkeit des Betons, der Fugen, der Einbauteile und der Risse.Langlebige und dauerhaft wasserdichte Bauten werden durch die Anwendung eines genau definierten, speziellen Systems erreicht. Alle beteiligten Parteien müssen eng zusammenarbeiten, um das Fehlerrisiko zu minimieren.

Abb. 8.1.1: Die Wasseraufnahme von Beton unter Druck misst die maximale Wassereindringtiefe in mm nach einer bestimmten Zeit unter einem bestimmten Druck. (72 Stunden mit 5 Bar gemäss SN EN12390-8).

Ein wasserundurchlässiger Beton ist in der Regel ein dichter Beton. Um einen undurchlässigen Beton zu erhalten, muss eine geeignete Siebkurve generiert und die Kapillarporosität gesenkt werden.

Massnahmen zur Reduktion der Kapillarporosität sind folgende: � Reduktion des w/z-Werts � Dichtungsmittel zur Senkung des Wassertransports � Verbesserung der Schwindwerte (trocken und plastisch) zur Minimierung der Rissbildung � Zusätzliches Verschliessen der Poren mit puzzolanisch reagierendem Material � Die entscheidende Einflussgrösse für die Wasserundurchlässigkeit ist die Nachbehandlung des Betons

Zusammensetzung des Betons

Gesteinskörnung � Gut abgestufte Siebkurve � Feinanteilgehalt der Gesteinskörnung gering halten � Abstimmung mit dem Bindemittel zur Erreichung eines ausreichenden Feinanteilgehalts

Zement � Einhaltung des geforderten Mindestzementgehaltes nach SN EN 206 � Leimvolumen entsprechend der empfohlenen Anwendung minimieren

131

8. Betonarten

Arte

n

Zusatzstoffe � Einsatz von puzzolanischen oder latent hydraulischen Zusatzstoffen

Wassergehalt (w/b-Wert) � Niedriger w/b-Wert zur Senkung der Kapillarporosität

Einbau � Zur Herstellung eines wasserundurchlässigen Betons wird ein plastischer bis weicher Beton empfohlen

� Es ist auf eine sorgfältige und korrekte Verdichtung des Betons zu achten

Nachbehandlung � Eine sofortige und intensive Nachbehandlung ist unerlässlich

Die Wasserdichtigkeit von Beton wird beeinflusst durch die Dichtigkeit der Bindemittelmatrix, d.h. die Kapillarporosität. Entscheidende Faktoren für die Kapillarporosität sind der w/b-Wert sowie der Gehalt und die Art puzzolanischen oder latent hydraulischen Materials. Ein starkes Fliessmittel wird verwendet, um den w/b-Wert zu senken. Dies wiederum senkt das Volumen der Kapillarporen in der Betonmatrix und verleiht dem Beton eine gute Verarbeitbarkeit. Die Kapillarporen stellen die möglichen Einzugswege für Wasser im Beton dar. Durch die Anwendung eines zweiten Zusatzmittels produziert das Kalzium im Zementleim eine wasserabweisende Schicht in den Kapillarporen. Dies wiederum verschliesst die Poren und bietet einen wirksamen Schutz sogar bei 10 Bar (100 Meter Wassersäule). Der Beton ist gemäss den bewährten Betonierverfahren einzubauen, zu verdichten und auszuhärten. Eine fachgerechte Fugenausbildung (Bewegungsfugen, Baufugen) ist der Schlüssel zum Erreichen einer wasserundurchlässigen Struktur. Die Betonieretappen und die Feldgrösse müssen berücksichtigt werden, um das Risiko von Schwindrissbildung zu mindern. Als Richtlinie wird empfohlen, insbesondere für Wände ein Seitenverhältnis von 3:1 nicht zu überschreiten.

131

132

0,55 0,650,600,30 0,35 0,40 0,45 0,50

50

40

30

20

10

70

60

Was

sere

indr

ingt

iefe

[mm

]

w/z-Wert

Sika Empfehlung

8. Betonarten

Abb. 8.1.2: Sika Fugenbänder sind elastische, vorgeformte PVC-Bänder zum Abdichten von Bewegungs- und Arbeitsfugen, die sowohl niedrigem als auch hohem Wasserdruck ausgesetzt sein können.

Einerseits ist die richtige Einteilung von Fugen aller Art von grundlegender Bedeutung. Andererseits ist eine korrekte und sorgfältige Installation der Fugensysteme entscheidend, um einen wasserfesten Bau zu erreichen. Leckt wasserundurchlässiger Beton, so ist dies meist durch unsachgemässe Verfugung verschuldet. Ausserdem müssen weitere Details wie Ankerlöcher und Zugänge berücksichtigt werden. Je nach Dichtigkeitsklasse, d.h. Wasseraussendruck und geplante Verwendung des Baus, stehen verschiedene Fugensysteme zu Verfügung. Arbeitsfugen können z.B. mit Quellband abgedichtet werden, das in verschiedenen Formen und Grössen vorliegt und im Kontakt mit Wasser aufquillt. Erfordert ein Bauteil ein höheres Schutzniveau, so stehen weiterentwickelte Fugensysteme zu Verfügung, die u. U. eine Kombination aus hydrophilen Elementen in harzgetränkten Ummantelungen bieten und z.T. bei Bedarf zu einem späteren Zeitpunkt als Injektionskanal dienen können. Dies bietet einen optimalen zusätzlichen Schutz. Bei hohen Anforderungen an die Dichtigkeit kommen für die Abdichtung von Arbeits und Dilatationsfugen Systeme wie das Combiflex SG System oder Fugenbänder (aussenliegend oder Körperfugenband) zum Einsatz.

Abb. 8.1.4: Wasserdurchdringung bei hydrostati-schem Druck. Die Wasserdurchlässigkeitsgrenze für Wasserdichtigkeit wird definiert als die maximale Wasserdurchdringung im Beton bei einem bestimm-ten Druck über einen bestimmten Zeitraum.

Abb. 8.1.3: Die Wasserdurchlässigkeitsgrenze für Wasserdichtigkeit liegt bei 10 g/m² x Stunden (gemäss SIA 262/1), wobei die Wasserdurchlässigkeit geringer ist als das verdampfbare Wasservolumen ohne Druck über einen bestimmten Zeitraum.

qd

WasserLuft

Wandstärke d

Beton

qqqd

WWLuft

rke dWandd ästär

nBetoBetonn

qw

133

8. Betonarten

Hinweise zur Betonrezeptur und empfohlene Massnahmen:

Komponenten Beschreibung Beispielrezeptur

Gesteinskörnungen Alle hochwertigen Gesteinskörnungen möglich

Alle Gesteinskörnungsgrössen möglich

Zement Alle den örtlichen Normen entsprechenden Zemente

350 kg/m3

Pulverzusätze Flugasche oder Hüttensandmehl Ausreichender Feinststoffgehalt durch Anpassung des Bindemittelgehalts

Wassergehalt Frischwasser und Recycling-Wasser mit Anforderungen an den Feinanteilgehalt

w/z-Verhältnis gemäss den Normen in Bezug auf die Expositionsklasse

< 0,45

Betonzusatzmittel Fliessmittel Typ abhängig von Einbau- und Verarbeitungszeit

Sika® ViscoCrete®

oderSikament®

0,60 – 1,50%

Einbau und Nachbehandlung

NachbehandlungsmittelEine möglichst frühzeitig einsetzende und ausreichend lange Nachbehandlung hat einen starken Einfluss auf das plastische und das Trocknungsschwinden.

Eine Nachbehandlung garantiert eine hohe Qualität (Verdichtung) der Oberflächen. Sika® Antisol®

Fugenabdichtung Abdichtung von Bewegungsfugen, Arbeitsfugen, Durchdringungen und Rissen

Sika®-FugenbänderSikadur®-Combiflex® SGSika® Injectoflex-SystemSikaSwell®

Abdichtungs-systeme

Elastische Membransysteme zur Abdichtung, falls erforderlich mit Einzel- oder Doppelkammer

Sikaplan®

SikaProof®


Sika® ViscoCrete®

Sikament®

Fliessmittel Gesteigerte Festigkeit und DichtigkeitStarke WasserreduktionSenkung der Kapillarporosität


Sika Produkteinsatz

Arte

n

133

134

ohneSika® FerroGard®

mitSika® FerroGard®

E (mV)

Potential

Anod

isch

e St

rom

dich

teKa

thod

isch

e St

rom

dich

te

+i (µA/cm2)

–i (µA/cm2)

Abb. 8.2.2: Stahl in chloridhaltigem Beton; mit und ohne Sika® FerroGard®.

8. Betonarten

8.2 Korrosionsbeständiger Beton

Beton zeichnet sich durch seine hohe Druckfestigkeit aus, in Kombination mit Bewehrungsstahl ist der Beton in der Lage, hohen Druck- als auch Zugbelastungen zu widerstehen. Die Kombination von Stahl und Beton hat den Vorteil, dass unter normalen Bedingungen der hohe pH-Wert des Betons eine Passivierungsschicht aus Eisenhydroxiden auf der Stahloberfläche bildet, die diesen vor Korrosion schützen. Jedoch kann insbesondere Stahl in seiner Dauerhaftigkeit durch Feuchtigkeit und Salz beeinträchtigt werden.

Funktionsweise der Sika® FerroGard® Korrosionsschutzmittel

Abb. 8.2.1: Schäden an der Betonstruktur durch nicht ausreichende Betonabdeckung und niedrige Betonqualität.

Chloridionen auf der Stahloberfläche werden durch Sika® FerroGard® verändert. Es bildet einen schützenden Film, der das Korrosionspotential verschiebt und die aktuellen Dichten auf ein sehr niedriges Niveau senkt.

Standardpraktiken im Bau schränken die Korrosion von Stahlverstärkungen ein. Zu diesen Praktiken zählen die Beachtung einer Mindestqualität des Betons (w/b-Wert, Zementgehalt, Mindestfestigkeit) und eine Mindestbetonüberdeckung auf den Bewehrungen. Dennoch erweisen sich diese Basisschutzmassnahmen in vielen Fällen, besonders in Umgebungen mit hoher Chloridkonzentration (Tausalze, Meerwasser oder auch verunreinigte Betonbestandteile) als unzureichend.

Um Korrosion zu vermeiden oder deren Beginn zu verzögern und so die Lebensdauer eines Gebäudes zu verlängern, können drei zusätzliche Schritte unternommen werden: Erhöhung der Betonqualität, Verwendung von Korrosionsschutzmitteln und Auftragen eines Schutzmantels. Erhöhung der Betonqualität bedeutet, die Anzahl und Grösse der Kapillarporen zu senken.

135

8. Betonarten

Arte

n

Dies steigert die Dichtigkeit in der Betonmatrix und verhindert in der Folge die Aufnahme von Chloriden oder CO2 in den Beton. Die Senkung des w/z-Werts durch Anwendung von hoch effektiven Fliessmitteln oder durch Verwendung zusätzlicher Zementzusatzmittel wie Flugasche, Silikastaub oder natürliche Puzzolane stellen eine Möglichkeit der Betontechnologie dar, die Rezeptur zu verbessern.

Entscheidet man sich für eine höhere Betonqualität zum Schutz gegen Korrosion, so muss besonders auf korrekten Einbau, Nachbehandlung und Schwindpotential des Betongemischs geachtet werden, denn kleine Risse ermöglichen Chloriden oder CO2 unabhängig von der Dichte des Betongemischs in den Bewehrungsstahl einzudringen. Während des Mischvorgangs werden dem Beton Korrosionsschutzmittel zugegeben. Schutzmittel beeinflussen weder die Betondichte noch den Eintritt von Chloriden oder CO2 in besonderem Masse, sondern wirken direkt auf den Korrosionsprozess. Es gibt verschiedene Arten von Korrosionsschutzmitteln. Einerseits liegen sie als Zusatzmittel vor, das den Zeitpunkt herauszögert, ab dem die Korrosion einsetzt, oder als eines, das die Korrosionsgeschwindigkeit des eingebetteten Stahls senkt, oder beides, wie im Fall von chloridhaltigem Beton.

Laut Definition muss ein Korrosionsschutzmittel die Korrosionsgeschwindigkeit und den korrodierten Bereich der Bewehrungen in chloridhaltigem Beton reduzieren. Bei den meisten heute als Korrosionsschutzmittel verwendeten Produkten handelt es sich entweder um kalziumnitritbasierte Produkte oder um biologische Korrosionsschutzmittel aus Aminoester.Schutzmäntel werden angewendet, um einem Eintritt von Chloriden oder Kohlendioxid entgegenzuwirken. Diese Mäntel können gemäss zweier Grundverfahren aufgetragen werden: entweder auf die Betonoberfläche oder direkt auf die Stahlbewehrungen, bevor diese in den Beton eingebettet werden.

135

136

ohne Sika® FerroGard®

mit Sika® FerroGard®

Tage [d]

Inte

grie

rter K

orro

sion

sstro

m [µ

A x

d]

24000

4000

20000

16000

12000

8000

40035030025020015010050

8. Betonarten

Abb. 8.2.3: Die Sika Forschungsabtei-lung in Zürich testete die antikorrosive Wirkung von Sika ® FerroGard ® auf rissigen Betonträgern. Die Probe-körper wurden gemäss ASTM G 109 hergestellt und zyklisch mit Strassensalzen behandelt. Periodische Messungen der Korrosionsströmung bestätigen die schützende Wirkung von Sika ® FerroGard ®.

Abb. 8.2.4: Potenti-almessung an einer Stützmauer entlang einer stark befahren Strasse mit hoher Verwendung von Tausalz nach weniger als 10 Jahren. Je dunkler die Färbung, umso höher das Korrosionspotential

-5 -75 0 -145 15 -105 10 -25 0-125 -180 -160 -150 -140 -175 -175 -150 -135-150 -245 -170 -145 -190 -205 -155 -185 -170-155 -230 -145 -195 -185 -185 -185 -205 -205-175 -240 -210 -165 -215 -215 -210 -220 -190-215 -250 -175 -200 -200 -230 -215 -220 -190-210 -250 -210 -210 -205 -185 -235 -260 -210-255 -270 -310 -220 -225 -255 -280 -285 -235-260 -280 -295 -300 -330 -240 -230 -285 -235-220 -280 -315 -245 -320 -295 -290 -275 -290-260 -320 -325 -305 -325 -335 -270 -310 -330

Farbskala

<-300 >-300 >-250 >-200 >-150 >-100 >-50 >0

Oberflächenkorrosionsschutzmittel für Stahlbeton

Sika® FerroGard® kann auch auf die Oberfläche aufgetragen werden und wurde entwickelt für die Verwendung als Imprägnierung auf erhärtetem Stahlbeton. Sika® FerroGard®-903 ist ein multifunktionales Schutzmittel, das kathodische und anodische Reaktionen steuert. Diese doppelte Wirkung verzögert in bedeutendem Masse sowohl das Einsetzen als auch die Geschwindigkeit der Korrosion und verlängert den Zeitraum bis zur zukünftigen Wartungsarbeit. Sika® FerroGard®-903 wird üblicherweise als Teil einer Korrosionsmanagementstrategie verwendet. Es ist kompatibel mit und Bestandteil aller Sika Betonreparatur- und -schutzsysteme.

137

8. Betonarten



Sika® ViscoCrete®

Sikament®

Fliessmittel Wasserreduzierung, gesteigerte Festigkeit und Dichtigkeit mit Sicherstellung der Konsistenz (Verarbeitbarkeit) und Pumpbarkeit

Sika® Ferrogard® Korrosionsinhibitoren Schützt die Oberfläche von Stahlverstärkungen und senkt die Korrosionsgeschwindigkeit

SikaFume® Silikastaub Hohe Festigkeit, gesteigerte Dichtigkeit verbesserte Sulfatbeständigkeit

Sika-Aer®

Sika® Fro VLuftporenbildner Lufteinführung

Unterbrechung der KapillarporenSenkung der Wasseraufnahme






Zielvolumen des Zementleims so niedrig wie möglich für die entsprechende Einbaumethode

Pulverzusätze Flugasche, Hüttensandmehl, Silikastaub, natürliche Puzzolane


w/z-Verhältnis gemäss der Normen in Bezug auf die Expositionsklasse

< 0,46

Betonzusatzmittel FliessmittelTyp abhängig von Einbau- und Frühfestigkeitsanforderungen

Sika® ViscoCrete®

oder Sikament®

0,60 – 1,50%



Sorgfältiger Einbau und sorgfältige Verdichtung. Eine Nachbehandlung garantiert eine hohe Qualität (Verdichtung) der Oberflächen.Sika® Antisol®

Schutzsystem Oberflächenschutz gegen Eintritt von Chloriden und Kalziumkarbonat

Sika bietet eine Vielzahl von festen und flexiblen Lösungen, um Wassereintritt vorzubeugen.Sika Lösung: Sikagard®-903

Arte

nSika Produkteinsatz

137

138

LPM AG, Beinwil Schweiz

8. Betonarten

8.3 Frost- und Frost-Tausalz-beständiger Beton

Tausalze greifen Betonoberflächen an und stellen eine der schadensträchtigsten Beanspruchungen für Betonbauten dar. Diese wurde in der Vergangenheit unterschätzt, was man anhand der zeitweise extremen Mengen verwendeter Tausalze erkennen kann. Durch eine angemessene Strukturtechnik und durch Einhaltung technologischer Grundmassnahmen in Bezug auf Beton kann dieses Baumaterial eine hohe dauerhafte Widerstandskraft gegen Frost und Belastungen durch Tausalze aufweisen.

Abb. 8.3.1: Künstlich durch Luftporenbildner einge-führte Luftporen schaffen Raum in der Betonstruktur für die etwa 10 % Volumenzunahme, wenn Wasser zu Eis gefriert.

Frost- und Frost-Tausalz-beständiger Beton muss immer dann verwendet werden, wenn die Betonoberflächen (feuchtem) Wetter ausgesetzt sind und die Temperaturen in den Gefrierbereich fallen können. Frost- und Frost-Tausalz-beständiger Beton kann einerseits durch ein sehr dichtes Gefüge und einen dichten Zementstein (geringer Anteil an Kappilarporen) erreicht werden, andererseits durch das künstliche Einbringen von Luftporen. Durch Zusatz von Luftporenbildnern entstehen während des Mischvorgangs im ultra-feinen Mörtelbereich des Betons (Zement, Feinanteile, Wasser) kleine kugelförmige Luftporen. Ziel ist es, eine Frost- und Frost-Tausalz-Beständigkeit des Festbetons zu garantieren (indem Raum für enthaltenes Wasser geschaffen wird, sich beim Gefrieren auszudehnen).

Rezeptur für LuftporenbetonEs müssen detaillierte Angaben zu Festigkeit, Luftgehalt und Testmethoden geliefert werden. Für grössere Projekte sollten Vorabtests unter den tatsächlichen Bedingungen durchgeführt werden. Während der Betonarbeiten ist der Luftgehalt am Betonwerk und vor dem Einbau zu prüfen.

Eigenschaften von Luftporen Form: kugelförmigGrösse: 0,02 bis 0,30 mmAbstandsfaktoren:≤ 0,20 mm frostbeständig≤ 0,15 mm Frost-/Tausalz-beständig

Positive Nebenwirkungen Verbesserung der VerarbeitbarkeitUnterbrechung von Kapillarporen(wasserdicht)Bessere Haftung des Frischbetons

Negative Wirkungen Niedrigere mechanische Festigkeit(Druckfestigkeit)

139

8. Betonarten

Faktoren, die Luftporenbildung beeinflussen � Korngrössenverteilung: Luftporen entstehen hauptsächlich um die 0,25 – 0,50 mm Sandfraktion. Grössere Partikel haben keine Auswirkungen auf die Luftporenbildung. Ultrafeinanteile aus den Sandbestandteilen oder dem Zement und gewisse Betonzusatzmittel können Luftporenbildung verhindern.

� Konsistenz: Eine optimale Luftporenbildung wird im plastischen bis weichplastischen Bereich erreicht. Ein Beton, der durch die Zugabe zusätzlichen Wassers weicher gemacht wurde, hält die Luftporen eventuell nicht so gut oder so lange wie der ursprüngliche Beton.

� Temperatur: Die Luftporenbildungsfähigkeit nimmt mit Anstieg der Temperatur des Frischbetons ab und umgekehrt.

� Transport: Während des Transports kann es zu einer Veränderung des Luftgehalts kommen. Je nach Transportmethode und den Vibrationen während des Transports finden im Beton Misch- oder Entmischungsvorgänge statt. Beton mit Luftporen muss vor dem Einbau erneut gemischt werden und der Luftgehalt wird erst dann bestimmt.

� Verdichtung von Luftporenbeton: Durch das Vibrieren wird vor allem die beim Einbau „eingeschlossene“ Luft einschliesslich der Grobporen im Beton entfernt. Ausgeprägtes Übervibrieren kann auch die künstlich eingeführten Luftporen um 10 bis 30 % reduzieren. Entmischungsanfälliger Beton kann dann fast alle Luftporen verlieren oder auf der Oberfläche schäumen.

� Ersatz von Feinanteilen: 1 % eingeschlossene Luft kann etwa 10 kg Ultrafeinanteile (< 0,2 mm) pro m³ Beton ersetzen. Luftporen können die Verarbeitbarkeit von Mischungen mit geringem Feinanteilgehalt verbessern.

Arte

n

139

140

Widerstandsbereich AOB = hoch (WF-L > 80 %) BOC = mittel (WF-L = 80-25 %) COD = gering (WF-L < 25 %) Klassifizierung Hoch WF-L = 94 %

D4

3

2

1

C

0

-0,5

B

A

300200100500Anzahl Zyklen

400360

Läng

enän

deru

ng [‰

]

Redu

ktio

n E-

Mod

ul [%

]

0-4-8

-12-16-20-24-28-32-36-40-44

-16-12

-8-4

8. Betonarten

Abb. 8.3.2: Im Test BE II gemäss D-R 400 werden die Testprismen Wechselbean-spruchungen zwischen +20 °C und -20 °C unterzogen. Die Längenveränderung wurde in drei Dauerhaftigkeitsstufen gemessen und bewertet (niedrig/mittel/hoch).

Typen, Grösse und Verteilung von LuftporenDie in Standardbeton enthaltenen Luftporen sind im Allgemeinen zu gross (> 0,3 mm), um den Frost- und Frost-Tausalz-Widerstand zu erhöhen. Wirksame Luftporen werden durch spezielle LP-Bildner eingefügt. Die Luftporen entstehen physikalisch während des Mischvorgangs. Um ihre volle Wirkung entfalten zu können, dürfen sie nicht zu weit voneinander entfernt sein. Der «wirksame Abstand» wird durch den sogenannten Abstandsfaktor (spacing factor, SF) festgelegt.

Produktions-/MischzeitUm die höchste Frost- und Frost-Tausalz-Beständigkeit zu gewährleisten, muss die Nassmischzeit länger dauern als die für einen Standardbeton und fortgesetzt werden, nachdem der Luftporenbildner beigefügt wurde. Eine Erhöhung der Mischzeit von 60 auf 90 Sekunden verbessert den Gehalt an qualitativ hochwertigen Luftporen um bis zu 100 %.

Benötigte LuftporenqualitätUm eine hohe Frostbeständigkeit zu erreichen, muss die Zementmatrix ca. 15 % passender Luftporen enthalten. Langjährige Erfahrung zeigt, dass in einem Beton genügend wirksame Luftporen enthalten sind, wenn das Testergebnis (Lufttopf) folgenden Luftgehalt aufweist:

� Beton mit 32 mm Maximalkorngrösse 3 % bis 5 % � Beton mit 16 mm Maximalkorngrösse 4 % bis 6 %

Frischbeton mit einem Luftporengehalt von 7 % und mehr sollte nur nach genauer Untersuchung und Prüfung eingebaut werden.

141

8. Betonarten


Sika® ViscoCrete®

Sikament®

Fliessmittel Zur Senkung der Kapillarporosität und somit geringerem Wassereinlass

Sika-Aer®

Sika® Fro VLuftporenbildner Luftporenbildung für Frost- und Frost-Tausalz-

Widerstand

SikaFume® Silikastaub Zur weiteren Verdichtung des erhärteten Zementleims und zur Verbesserung der Bindung zwischen Gesteinskörnung und erhärtetem Zementleim



Sika Produkteinsatz

Arte

n


Gesteinskörnungen Verwendete Gesteinskörnung muss frostbeständig sein


Zement Alle den örtlichen Normen entsprechenden ZementeReiner Portlandzement für höchste Beständigkeit

Zielvolumen des Zementleims so niedrig wie möglich für die entsprechende Einbaumethode

Pulverzusätze Für höhere Dichte SikaFume® bis zu max. 4%

Wassergehalt Sauberes Mischwasser, frei von Feinststoffen


< 0,46

Betonzusatzmittel Fliessmittel Dosierung gemäss der Formel Verflüssiger und LP-Bildner muss gegenseitig angepasst werden

Sika® ViscoCrete®

oder Sikament®

0,60 – 1,40%

Luftporenbildner (Mischzeit ca. 90 Sek.) Die benötigte Menge an Luftporenbildnern ist in hohem Grade abhängig von dem Zement und dem Anteil an Feinststoffen im Sand.

Sika® Fro V Dosierung:Luftporengehalt mit - max. Korndurchm. 32 mm- max. Korndurchm. 16 mm

0,10 – 0,80%

ca. 3 – 5%ca. 4 – 6%


Nachbehandlungsmittel Frostbeständiger Beton sollte nur in Betonmischfahrzeugen transportiert und vor dem Abladen erneut gut durchmischt werden (ca. 30 Sek./m³). Eine Standard-Luftporenmessung sollte folgen.


141

142

8. Betonarten

8.4 Sulfatbeständiger Beton

Vor allem im Tiefbau sind Betonbauten neben Belastungen und Abnutzung durch jahrzehntelange Nutzung Einflüssen durch den Untergrund wie mechanische Beanspruchungen und aggressives Wasser ausgesetzt. Auch in dieser Umgebung zeichnet sich Beton durch seine aussergewöhnliche Dauerhaftigkeit aus. Sulfathaltige Lösungen wie in natürlichem oder verschmutztem Grundwasser wirken sich jedoch negativ auf Beton aus. Letztlich kann dies zu Festigkeitsverlust, Ausdehnung, Abplatzungen der Oberflächenschichten und schliesslich zu Zerfall führen.

Abb. 8.4.1: Durch Sulfatangriff hervorgerufene Ver-schlechterungen in der Betonqualität vor und nach der Belastung weisen eine starke Längenzunahme durch Abplatzung auf. In der Probe kam es zu ersten Rissen.

Die angestrebte Lebensdauer eines Betonbaus wird durch die passende Betonrezeptur gewährleistet, die an die festgelegte Expositionsklasse angepasst wird. Im Wasser enthaltenes Sulfat reagiert mit dem Trikalziumaluminat (C3A) im Zement zu Ettringit (unter manchen Umständen auch Thaumasit), was zu einer Volumenvergrösserung führt. Diese Ausdehnung bewirkt höheren internen Druck in der Betonstruktur, was zu Rissbildung und Abplatzung führt. Solche Angriffe gehören zu den Arten chemischer Angriffe, die bei Standardbetonrezepturen ohne spezielle Massnahmen zu beträchtlichen Schäden führen können. Feldversuche zeigen, dass Haftungs- und Festigkeitsverlust normalerweise schwerer wiegen als Betonschäden durch Ausdehnung und Rissbildung.

Die Sulfatbeständigkeit von Beton wird durch die Sulfatbeständigkeit der Zementmatrix sowie deren Fähigkeit bestimmt, die Ausbreitung von Sulfationen in der Matrix zu verhindern. Sulfatbeständiger Beton sollte sich also zum einen durch eine hohe Undurchlässigkeit und eine höhere Druckfestigkeit auszeichnen. Zudem sollten Zemente mit niedrigem C3A-und Al2O3-Gehalt verwendet werden. So wird das Risiko negativer Reaktionen gesenkt. Ausserdem ist eine Zugabe von Silikastaub vorteilhaft, denn dies erhöht die Dichte der Zementmatrix zusammen mit einer verbesserten Bindung von Zementmatrix und Gesteinskörnungen und führt so zu einer höheren Druckfestigkeit.

143

8. Betonarten

Sulfatangriff ist als Expositionsklasse für chemische Angriffe gemäss SN EN 206-1 gekennzeichnet. Deshalb wird die Expositionsklasse durch den erwarteten Sulfatgehalt des Wassers festgelegt, dem der Beton ausgesetzt ist. Je nach Expositionsklasse ist ein Mindestzementgehalt in Kombination mit einem maximalen w/z-Wert erforderlich sowie eine obligatorische Verwendung von Zement mit hoher Sulfatbeständigkeit.

Im Tunnelbau ist Dauerhaftigkeit von entscheidender Bedeutung und Sulfatangriff ist eine kontinuierliche Herausforderung. Dies gilt besonders bei der Herstellung vorgefertigter Tübbinge für Tunnelvortriebsmaschinen (TBM) und Felssicherung mit Spritzbeton. Bei Ausbrüchen, bei denen mit hohem Sulfatangriff zu rechnen ist, ist es wichtig, im Vorfeld die Betonrezeptur auf die auftretenden Belastungen zu optimieren und diese dahingehend zu testen.

Arte

n

143

144

8. Betonarten

Abb. 8.4.2: Klassische Form von Sulfatangriff mit Ettringit- oder Gipsbildung. Gewirr von Ettringit- stäben in reifem, äusseren Sulfatlösungen ausge-setztem Zementleim.

Bei Spritzbeton ist die Verwendung von alkalifreien Beschleunigern zwingend notwendig, um eine angemessene Sulfatbeständigkeit zu erreichen. Die industrialisierte schnelle Produktion von Tübbingen erfordert z.T. Produktionszyklen von nur wenigen Stunden, wobei es im Beton zu einer maximalen Temperaturentwicklung von 60 °C kommt. Dies gestaltet sich mit herkömmlichen sulfatbeständigen Zementen als sehr schwierig, denn diese Zemente weisen eine langsame Festigkeitsentwicklung auf. Eine Betonrezeptur mit Silikastaub und Fliessmittel erfüllt beide Kriterien, Produktivität und Sulfatbeständigkeit, allerdings ist dieses System durch Rissbildung sehr empfindlich in Bezug auf ordnungsgemässe Nachbehandlung. Durch Auftragen einer wasserbasierten Epoxidemulsion direkt nach dem Ausschalen der Segmente kann mikrorissfreier Beton hergestellt werden.

Abb. 8.4.3: Bildung von Ettringitkernen in gealtertem Zementleim. Rechts ein 2 Jahre alter, Sulfatangriff ausgesetzter Leim. Die Bildung von Ettringitkernen im C-S-H ist deutlich zu erkennen.

Abb. 8.4.4: Sofort nach der Aushärtung in einem Dampfkanal wird die Betonoberfläche der Tübbinge mit wasserbasierter Epoxidemulsion beschichtet, die bis in die kleinsten Poren eindringt und so eine verschlossene Schutzschicht bildet.

145

8. Betonarten

Sika Produkteinsatz


Sika® ViscoCrete®

Sikament®

Fliessmittel Starke WasserreduktionVerbessertes Einbringen (Verarbeitbarkeit und Verdichtung)

SikaFume® Silikastaub Reduzierte Durchlässigkeit

Sika®Antisol® Nachbehandlungsmittel Schutz gegen vorzeitiges Austrocknen





Zement Nach SN EN 206 mit mässiger bis starker Sulfatbeständigkeit

Zielvolumen des Zementleims so niedrig wie möglich für die entsprechende Einbringmethode

Pulverzusätze Flugasche, Hüttensandmehl, Silikastaub, natürliche Puzzolane

SikaFume® 4 – 8%

WassergehaltIn Übereinstimmung mit SN EN 206, je nach Expositionsklasse

Expositionsklasse XA 1XA 2XA 3

w/z-Wert< 0,55< 0,50< 0,45

Betonzusatzmittel Fliessmittel Typ abhängig von Einbau- und Frühfestigkeitsanforderungen

Sika® ViscoCrete®

oder Sikament®

0,60 – 1,50%



Sorgfältiger Einbau und sorgfältige Verdichtung. Eine Nachbehandlung garantiert eine hohe Qualität (Verdichtung) der Oberflächen. Sika® Antisol®

Schutzsystem / Spezielles Nachbehandlungs-system

Die Chemikalienbeständigkeit von Beton ist sehr begrenzt. Geeignete Beschichtungen können die Betonoberfläche dauerhaft gegen Sulfataussetzung schützen.

Spezielle Nachbehandlung von vorgefertigten Tunnelsegmenten direkt nach dem Entschalen mit Sikagard®

Arte

n

145

146

8. Betonarten

8.5 Feuerfester Beton

Brandgefahr ist allgegenwärtig. Die unmittelbare Gefahr hängt von der tatsächlichen Exposition ab und fällt natürlich unterschiedlich aus, wenn es sich bei dem jeweiligen Bauwerk um eine Fussgängerunterführung, einen Strassentunnel oder eine Tiefgarage in einem Wolkenkratzer handelt. In fast allen Bauwerken trägt Beton die Last. Da bei einem Materialfehler des Betons das gesamte Bauwerk einstürzen würde, stellt die Betonkonstruktion somit einen Hochrisikobereich dar. Beton muss deshalb unabhängig von der Gefahrensituation ordnungsgemäss hergestellt oder durch äussere Massnahmen geschützt werden, um ein Versagen bei hohen Temperaturen im Falle eines Brandes zu verhindern.

Abb. 8.5.1: In speziellen Brennkammern können Brandbelastungen reproduziert, Elemente getestet und anschliessend evaluiert werden. Die Tempe-raturentwicklung wird in verschiedenen Tiefen im Beton gemessen und aufgezeichnet.

Beton mit hoher Feuerbeständigkeit wird verwendet für � Notfallbereiche in geschlossenen Bauten (Tunnelnotausgänge) � Allgemein verbesserte Feuerbeständigkeit bei Infrastrukturbauten � Feuerbeständige Verkleidung tragender Bauteile

Herstellung von Beton mit hoher Feuerbeständigkeit � Die Betonherstellung unterscheidet sich nicht von Standardbeton � Durch die üblicherweise eingesetzten Fasern muss der Mischvorgang überwacht werden � Für die zukünftige Feuerbeständigkeit des Betons wirkt es sich positiv aus, wenn der Beton so lange wie möglich austrocknen kann

Komponenten für die Herstellung von Beton mit hoher Feuerbeständigkeit � Eine maximale Feuerbeständigkeit basiert auf der Zusammensetzung der verwendeten Gesteinskörnungen

� Die Beständigkeit kann durch die Verwendung spezieller Gesteinskörnungen stark erhöht werden

� Die Verwendung von speziellen Kunststofffasern (PP) erhöht die Beständigkeit beträchtlich � Die Verwendung ausgewählter Sande verbessert die Beständigkeit des Zementsteins

147

8. Betonarten

Verhalten von Beton unter BrandbelastungDas Kapillar- und Porenwasser beginnt bei Temperaturen um den Siedepunkt von Wasser (100 ºC) zu verdampfen. Dampf nimmt einen grösseren Raum ein und übt dadurch einen Sprengdruck auf das Betongefüge aus. Der Zementstein verändert sich ab Temperaturen von etwa 700 °C. Die Wirkung der Gesteinskörnungen hängt vor allem von deren Herkunft ab und beginnt bei etwa 600 °C.

Feuerbeständigkeit ist definiert als die Fähigkeit eines Baus, bei einer bestimmten Brandeinwirkung und über einen bestimmten Zeitraum (Unversehrtheit) seine Aufgaben (Tragfähigkeits- und/oder Abgrenzungsfunktion) zu erfüllen. Feuerbeständigkeit bezieht sich auf Bauelemente und nicht auf das Material selbst, aber die Materialeigenschaften beeinflussen die Leistung des Elements, dessen Bestandteil es ist. In den meisten Fällen steigt die Brandtemperatur in Minutenschnelle an und führt so zur Entstehung von Abplatzungen, wenn die im Beton enthaltene Feuchtigkeit sich in Dampf verwandelt und sich ausdehnt. Das stärkste modellierte Brandszenario ist die RWS-Brandkurve aus den Niederlanden, die einen sehr grossen Kohlenwasserstoffbrand im Inneren eines Tunnels darstellt.

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, die Feuerbeständigkeit von Beton zu verbessern. Die meisten Betone enthalten entweder Portlandzement oder Portland-Mischzement, dessen wichtige Eigenschaften bei über 300 °C nachlassen und der seine tragende Leistung ab über 600 °C verliert.

Natürlich kann die Tiefe des geschwächten Bereichs von ein paar Millimetern bis zu vielen Zentimetern je nach Branddauer und Spitzentemperaturen variieren. Tonerdezement, der verwendet wird, um Feuerfestauskleidungen zu schützen, die Temperaturen von bis zu 1600 °C erreichen, weist die bestmögliche Leistung bei Bränden auf und bietet eine ausgezeichnete Leistung bei über 1000 °C.

Arte

n

147

148

< 250°C< 380°C

Stahlbeton

Brandschutzmörtel

Brandlast

8. Betonarten

Die Wahl der Gesteinskörnung beeinflusst die thermischen Spannungen, die sich während der Erwärmung des Betonbaus in hohem Masse entwickeln. Karbonathaltige Gesteinskörnungen wie Kalkstein oder Dolomit weisen bei Bränden eine bessere Leistung auf, denn sie kalzinieren unter Hitze und setzen so CO2 frei. Dieser Vorgang erfordert Hitze und somit verbraucht diese Reaktion einen Teil der exothermen Energie des Brandes. Silikahaltige Gesteinskörnungen verhalten sich im Brandfall weniger günstig. Da die Hitzeleistung mit der Wärmeleitfähigkeit des Betons in Verbindung steht, kann schliesslich die Verwendung von leichten Gesteinskörnungen unter bestimmten Bedingungen das Brandverhalten des Betons verbessern.

Polypropylen-Mikrofasern können Abplatzungen an der Betonoberfläche beträchtlich reduzieren und so die «Feuerbeständigkeit» des Betons verbessern. Im Brandfall schmelzen diese Fasern bei etwa 160 °C und schaffen so Kanäle, über die der verbliebene Wasserdampf entweichen kann. Damit werden Porendruck und Abplatzungsrisiko minimiert.

Unter Bedingungen, bei denen das Risiko eines Einsturzes des Bauwerks inakzeptabel ist, prüfen Planer andere Möglichkeiten, den Beton vor Brandfolgen zu schützen. Alternativen reichen von lokaler Verstärkung des Betonquerschnitts, Verkleidung mit Hitzeschilden mit Brandschutzfarbe, Verwendung von Schutzplattensystemen bis zum Aufspritzen von Brandschutzmörtel. Der Zweck dieser passiven Brandschutzsysteme ist abhängig von der Tunnelart und von der zu schützenden Form.

Abb. 8.5.2: Brandbeanspruchungstests für Beton mit verschiedenen Gesteinskörnungen. Oberflä-chenabplatzungen und Sintern sowie verschiedene Temperaturentwicklungen in unterschiedlichen Tiefen können so verglichen werden.1. Keine Abplatzungen, geschmolzene Oberfläche2. Kalkstein; Abplatzung 17 mm, Zerfall nach

Abkühlung + Feuchtigkeitsaufnahme3. Kalkstein; Abplatzung 14 mm, Zerfall nach

Abkühlung + Feuchtigkeitsaufnahme4. Granit; Abplatzung 25 mm, geschmolzene

Oberfläche

Abb. 8.5.3: Passive Brandschutzsysteme sollten den folgenden Anforderungen entsprechen: Die Tempe-ratur des Betons sollte während der Brandbeanspru-chung 380 °C nicht überschreiten und die Tempe-raturen der Stahlbewehrungen sollten während der Brandbeanspruchung unter 250 °C liegen.

2

4

1

3

149

8. Betonarten


Sika® ViscoCrete®

Sikament® Fliessmittel Durch die erhebliche Wasserreduktion befindet sich

weniger Wasser im Beton

SikaFiber® PPM Polypropylenfasern Zur starken Erhöhung der Feuerbeständigkeit zementgebundener Materialien



Gesteinskörnungen Karbonathaltige Zuschlagstoffe – Kalkstein, Dolomit – verhalten sich während eines Brandes aufgrund der Tatsache, dass sie kalzinieren, besser. Kieselsäurehaltige Zuschlagstoffe weisen ein ungünstigeres Verhalten auf.






< 0,48


Sika® ViscoCrete®

oder Sikament®

0,60 – 1,20%

Polypropylen-Mikrofasern SikaFiber® PPM 2 – 3 kg/m³




Passiver Betonschutz

Aufgesprühter Brandschutzmörtel Sikacrete®-F 25 – 40 mm

Sika ProdukteinsatzAr

ten

149

150

8. Betonarten

8.6 Gegen Alkali-Aggregat-Reaktion resistenter Beton

Grosse Infrastrukturprojekte wie Dämme, Strassen und Brücken benötigen riesige Mengen an Gesteinskörnungen, die in nächster Nähe der Baustellen gesucht werden. Manche dieser Gesteinskörnungen können ein erhöhtes oder hohes AAR-Risiko aufweisen. Bei der Alkali-Aggregat-Reaktion handelt es sich um eine chemische Reaktion zwischen der amorphen Kieselsäure in der Gesteinskörnung und der Alkalien in der Porenlösung des Zementsteins. Die Reaktion führt zu einer Zunahme des Betonvolumens und so zu Rissbildung und Abplatzung, wenn die entstehenden Kräfte die Zugfestigkeit des Betons überschreiten. Grundlegende Voraussetzungen für das Auftreten von AAR sind Feuchtigkeit im Beton, ein hoher Alkaligehalt in der Porenlösung und reaktive Gesteinskörnungen. Die Wahl der richtigen Betonrezeptur ist grundlegend für die Vermeidung von AAR. Die Wahl der richtigen Lösungen kann aus AAR resultierende Schäden vermeiden, auch wenn hochreaktive Gesteinskörnungen verwendet werden.

Zementklinker trägt den grössten Anteil an Alkalien bei. Je höher der Zementanteil, umso alkalischer wird die Mischung. Mischzemente haben einen geringeren Alkaligehalt. Ein niedriger w/z-Wert wird als zentraler Faktor für einen dichten, wasserundurchlässigen Beton betrachtet. Dichter Beton verlangsamt die Verbreitung freier Alkalien und die Migration in die Gesteinskörnungen. Damit es zu AAR kommt, müssen die Gesteinskörnungen besonders empfindlich auf Alkalien reagieren, wie z.B. Kieselkalk, Kalksandstein, Kalkstein, Gneise und stark verformter Quarzit. Poröse, gerissene, verwitterte oder gebrochene Gesteinskörnungen sind reaktiver als solche mit dichter Struktur und runden Oberflächen.

Gesteinskörnungen stellen einen Hauptbestandteil von Beton dar. Ihr Einfluss auf Frisch- und Festbeton ist beträchtlich. Da die Quellen qualitativ hochwertiger Gesteinskörnungen immer weiter abnehmen, suchen die Baustoffindustrie und Bauunternehmer grösserer Infrastrukturprojekte nach Lösungen für die Verwendung von Gesteinskörnungen geringerer Qualität. Die Alkali-Aggregat-Reaktion (AAR), die in Gesteinskörnungen auftreten kann, stellt eine besondere Herausforderung dar und kann die Dauerhaftigkeit von Beton beeinflussen.

Abb. 8.6.1: Amorphe Kieselsäure in der Gesteins-körnung hat, durch Reaktion mit Alkaliionen, ein Gel gebildet. Dieses hat sich durch Wasseraufnahme ausgedehnt (schwarze, gerissene Stellen). Dadurch wird im Betongefüge Druck aufgebaut, der zu Rissen führt.

151

8. Betonarten

Puzzolanische Zusatzstoffe wie Flugasche, Hüttensandmehl oder Silikastaub reagieren mit (alkalischen) Hydroxidionen und verbrauchen diese während der Hydratation. Diese Reaktion senkt den pH-Wert der Porenlösung und unterbindet das Auftreten von AAR. Puzzolanische Zusatzstoffe unterscheiden sich in Form und Reaktivität je nach Quelle, aber im Allgemeinen ist ihre Wirkung homogener, wenn sie während der Zementmahlung beigefügt werden und nicht der Betonrezeptur. Allerdings herrscht Uneinigkeit über die Wirksamkeit von Zusatzstoffen bei der Senkung der AAR-Geschwindigkeit.

Zusatzmittel wie herkömmliche Beschleuniger für Spritzbeton können beträchtliche Mengen an Alkalien beifügen und die Reaktivität der Porenlösung steigern. Werden Gesteinskörnungen als reaktionsempfindlich betrachtet, so sollten alkalifreie Beschleuniger verwendet werden.Die Erfahrung zeigt, dass bestimmte Zusatzmittel die AAR-Reaktion hemmen können und so Ausdehnung verhindern. Eine weitere Möglichkeit ist die Zugabe von Luftporenbildnern, um künstlichen Ausdehnungsraum (Luftporen) für die Reaktionsprodukte zu schaffen. Stellt das mögliche Auftreten von AAR ein grosses Problem dar, so sind Prüfungen der AAR-Beständigkeiten empfehlenswert.

Arte

n

151

152

© EMPA © EMPA

8. Betonarten

Folgende Massnahmen werden angewendet: � Teilweiser Ersatz des Portlandzements durch Hüttensande oder andere Zusatzstoffe (Silikastaub/Flugasche) mit geringem Na2O-Äquivalent

� Untersuchung der Reaktivität der Gesteinskörnung und entsprechende Einteilung (petrografische Untersuchungen/Microbar-Test)

� Prüfung der AAR-Beständigkeit des Betons (Beton-Performance-Prüfung) � Vollständiger oder teilweiser Ersatz der Gesteinskörnungen (Triage der anfallenden Zuschlagstoffe)

� Feuchtigkeitszutritt zum Beton gering halten oder verhindern (Abdichten/Ableiten) � Bewehrungskonzept zur günstigen Rissverteilung im Beton (feine Risse) � Dichtes Betonkonzept zur Minimierung des Feuchtigkeitseintrags

Abb. 8.6.2: Die Volumenzunahme durch AAR- kann durch Längenveränderungen von Probekörpern gemessen werden. Gewöhnlich werden die Probe-körper unter verschärften Bedingungen (Temperatur, Feuchtigkeit, Lastzuschaltung) gelagert, um die Reaktion zu beschleunigen.

Abb. 8.6.4: Schäden werden oft erst nach Jahrzehn-ten sichtbar. Eine präzise Risikoabklärung ist daher notwendig, um das Potenzial von Gesteinskörnungen für AAR-Schäden verlässlich abzuschätzen.

Abb. 8.6.3: Das Auftreten von AAR-Schäden kann sehr gut auf der trocknenden Betonoberfläche dieses Brückenpylons beurteilt werden. Schäden können nach Jahren oder erst nach Jahrzehnten auftreten.

153

8. Betonarten


Sika® ViscoCrete®

Sikament®

Fliessmittel Starke Wasserreduktion Verbessertes Einbringen (Verarbeitbarkeit und Verdichtung)




Gesteinskörnungen Die AAR-Reaktivität der Gesteinskörnungen sollte vorher bestimmt werden


Zement Vorzugsweise Zemente mit Hüttensandmehl- oder Flugaschengehalt


Pulverzusätze Silikastaub, Flugasche oder Hüttensandmehl

SikaFume® 3% – 6%

Wassergehalt Sauberes Anmachwasser, frei von FeinanteilenKein Recycling-Wasser

w/z-Wert gemäss der Normen in Bezug auf die Expositionsklasse

< 0,48


Sika® ViscoCrete®

oder Sikament®

0,60% – 1,20%

Einbringen, Verarbeitung und Nachbehandlung

NachbehandlungsmittelEine möglichst frühzeitig einsetzende und ausreichend lange Nachbehandlung hat einen starken Einfluss auf das plastische Schwinden und das Trocknungsschwinden.

Sorgfältiger Einbau und sorgfältiges Verdichten. Eine Nachbehandlung, um eine hohe Qualität der Oberflächen zu erreichen. Sika® Antisol®

Schutzsystem Damit AAR auftritt, muss der Beton, neben freien Alkalien und reaktiven Gesteinskörnungen, Feuchtigkeit enthalten. Ist ein Bau Wasser ausgesetzt, so muss die Betonoberfläche geschützt werden.

Sika bietet eine Vielzahl von festen und flexiblen Lösungen, um Wassereintritt vorzubeugen.Sika Lösungen: Sikagard®, SikaPlan®



ten

153

154

8.7 Abriebbeständiger Beton

Beeindruckende Schluchten und Täler sind natürliche Zeugen der unbestreitbaren Kraft des Wassers. Dies stellt im technischen Wasserbau eine grosse Herausforderung dar, aber auch in Verkehrsflächen oder Industrieböden, mit harten Rollkörpern, sind Betonoberflächen beträchtlichen und manchmal extremen Belastungen ausgesetzt. Die Schadensmechanismen hängen dabei stark von der Art der Last ab. Je nachdem, ob die Oberfläche rollenden, reibenden oder schlagenden Einflüssen ausgesetzt ist, beeinflusst dies die möglichen Schädigungsmuster und alle vorbeugenden Massnahmen grundlegend.

8. Betonarten

Im Verlauf der Jahrzehnte und sogar Jahrhunderte kann eine Abrasivexposition die unterschiedlichsten Schädigungsmuster ergeben. Vor allem müssen die Unterschiede zwischen rollenden Belastungen (Strassenverkehr, Stahlräder) oder Beaufschlagung mit Wasser, mit oder ohne Sedimenttransport, berücksichtigt werden. In Verkehrszonen sind die Intensität, das Gewicht und die Art der Räder entscheidend für die Gesamtbelastung. Bei Wasserabrieb ist die Fliessgeschwindigkeit, die Menge und die Art des Sediments massgeblich.Um die Abriebbeständigkeit von Beton zu steigern, sind meist die Massnahmen für harte Oberflächen der richtige Ansatz. Beinhaltet die Exposition jedoch auch schlagende oder stossende Angriffe, so spielt zusätzlich die Absorptionsfähigkeit der Oberfläche eine Rolle, was im Widerspruch zur Oberflächenhärte stehen kann. Ein entscheidender Aspekt in dem Konzept ist der fachgerechte Einbau des Betons (Verhinderung eines Aufsteigens der Feinanteile an die Oberfläche durch zu starkes Vibrieren) und eine ausgezeichnete Nachbehandlung. So können die gewünschten Betoneigenschaften sich vor allem in oberflächennahen Bereichen herausbilden. Zudem sollte die Oberfläche Abriebangriffen den geringstmöglichen Widerstand bieten. Möglichst ebene Oberflächen bieten die kleinste Angriffsfläche.Eine Feststellung von Schadensmustern ist relativ unkompliziert. Dazu wird der Oberflächenabrieb, der Zustand der Zementhaut und der Gesteinskörnungen in Oberflächennähe beurteilt.

Abb. 8.7.1: Besonders in Wildwasser sind Beton-oberflächen massiven zusätzlichen Belastungen durch Schotter, scharfe Kanten und Abrieb wie auch durch mögliche Temperaturbeanspruchungen durch Frost ausgesetzt.

155

8. Betonarten

Beton mit verbesserter oder hoher Abriebbeständigkeit sollte eine geplante Druckfestigkeit von etwa 50 MPa aufweisen. Die Dauerhaftigkeit der Oberfläche gegen Abrasion kann durch die Verwendung von Mikrosilika und/oder Einstreustoffen beträchtlich verbessert werden. Um die Beständigkeit gegen schlagende Angriffe zu erhöhen, müssen die Härte und die Biegezugfestigkeit des Betons verbessert werden. Dies kann durch die Verwendung von Fasern erreicht werden. Der Einsatz von Polymeren (Sika® Emulsion-93) kann die Beständigkeit im Allgemeinen erhöhen, indem die Bindung von Zementstein mit Gesteinskörnungen verbessert wird. Schliesslich muss konstruktiv noch nach Transportdistanzen und Bereichen, die der Ableitung von Energie dienen, unterschieden werden. In diesen Bereichen wird die Verwendung von hochfestem, stahlfaserverstärktem Beton mit einer Stärke von mindestens 80 MPa und entsprechender Biegezugfestigkeit empfohlen.

Bei der Planung und beim Bau muss besonders auf die Gestaltung der Kanten geachtet werden. Dabei gilt, dass Arbeits- oder Dillatationsgsfugen in Verkehrsflächen/Industrieböden oder Abrisskanten im Wasserbau, getrennt betrachtet werden müssen. Ein reiner Betonbau ist normalerweise nicht ausreichend und deshalb müssen in vielen Fällen spezielle Fugenprofile eingearbeitet werden. Diese bestehen in den meisten Fällen aus Stahl.

Arte

n

155

156

8. Betonarten

Abb. 8.7.2: Betonstrassen oder andere öffentlich zugängliche Bereiche, insbesondere mit hohem Verkehrsaufkommen oder Punktlasten, sind neben hohen mechanischen Belastungen auch starkem Abrieb unterworfen und haben oft das Risiko glatter, rutschiger Oberflächen.

Abb. 8.7.3: Industrieböden sind ebenfalls starkem Abrieb ausgesetzt durch ständige rollende und schlagende Belastungen an denselben Stellen. Einstreustoffe können die Griffigkeit verbessern und die Abnutzung minimieren.

Bedingungen für bessere AbriebbeständigkeitDer Abriebwiderstand des Zementsteins ist geringer als derjenige des Zuschlagstoffs, besonders bei porösem Zementstein (hoher Wassergehalt). Aber: Mit abnehmendem w/z-Wert nimmt auch die Porosität des Zementsteins ab und die Bindung mit dem Zuschlag wird stärker.

Nachbehandlung � Mit Sika® Antisol® (danach mechanisch entfernen, entsprechend der folgenden Beschichtung). Zum Aushärten am besten für mehrere Tage mit Thermomatten oder Folien (im Strassenbau nicht zulässig) abdecken.

Abb. 8.7.4: Durch ständige Exposition ist die Zementschicht in einem ersten Schritt erodiert, danach werden immer grössere Gesteinskörnungen abgescheuert, zerlegt oder aus dem erhärteten Zementleim gespült.

157

8. Betonarten


Gesteinskörnungen Verwendete Gesteinskörnungen müssen so hart wie möglich sein




Pulverzusätze Silikastaub für verbesserte Verdichtung SikaFume® bis zu max. 8%

Wassergehalt Sauberes Mischwasser, frei von Feinanteilen


< 0,45


Sika® ViscoCrete®

oder Sikament®

0,60 – 1,50%



Sorgfältiger Einbau und sorgfältiges Verdichten. Eine Nachbehandlung, um eine hohe Qualität der Oberflächen zu erreichen. Sika® Antisol®

Oberflächen-beschichtung

Streumaterial zur Oberflächenhärtung Schutzbeschichtung

Sikafloor® 0,3 – 1,5 mm


Arte

nProduktname Produktart Produkteinsatz

Sika® ViscoCrete®

Sikament®

Fliessmittel Starke Wasserreduktion Verbessertes Einbringen (Verarbeitbarkeit und Verdichtung)



Sika Produkteinsatz

157

158

8. Betonarten

8.8 Chemikalienbeständiger Beton

Wasser ist die Quelle allen Lebens und zugleich auch ein knappes Gut. Sauberes Trinkwasser sollte daher vor Verschmutzung geschützt und Abwasser, vor Ableitung in ein Abflusssystem, behandelt werden. Das Abwasser selbst sowie die unternommenen Massnahmen zu seiner Behandlung setzen Betonoberflächen Chemikalien aus. Durch bewusste Planung und geeignete Betonkonzepte können dauerhafte Oberflächen entworfen werden. Die Beständigkeit des Betons gegen chemische Angriffe ist nichtsdestotrotz begrenzt, sodass Oberflächenschutzsysteme für Fälle starker Exposition vorgesehen werden müssen.

Chemische Beständigkeit bedeutet in diesem Fall Korrosions- und Erosionsbeständigkeit des Betons. Neben bekannten Typen von Abplatzungsangriffen wie Frost (mit und ohne Taumitteln), AAR (Alkali-Aggregat-Reaktion), Sulfatexposition und mechanischem Oberflächenabrieb herrschen besonders in Abwasserbehandlungsanlagen Angriffe durch Chemikalien und Lösungsmittel vor. Das in diesen Anlagen behandelte Wasser variiert jedoch zu stark, um einen einheitlichen Angriff auf Betonoberflächen beschreiben zu können. Ausser der allgemeinen Wasserqualität ist seine Härte entscheidend (°fh oder °dH).Einerseits wird die Betonoberfläche von einem Chemikaliencocktail angegriffen und andererseits wirken auch mechanische Beanspruchungen (z.B. Hochdruckreiniger) auf die Oberfläche. Dabei werden Feinanteile ausgespült, die bereits gelöst waren, jedoch in der Betonstruktur verblieben. Dieser gesamte Prozess wird durch Weichwasser (Härte < 15°fh oder 8,4°dH) und die Senkung des pH-Wertes an der Betonoberfläche (z.B. bei Biofilm) beschleunigt. Die Betonrezeptur, Nachbehandlung und vor allem die Säuberung der Oberfläche müssen daher an die jeweilige Exposition angepasst werden.Während für die Beständigkeit gegen mechanische Reinigung ein harter und verdichteter Beton als optimal geeignet betrachtet wird, verträgt Beton mit einem hohen Kalzitgehalt chemische Reinigung am besten. Die Beständigkeit von Beton gegen Chemikalien ist begrenzt. Werden Expositionsgrenzen überschritten, so können Betonoberflächen nur durch entsprechende Beschichtungen dauerhaft geschützt werden.

Abb. 8.8.1: Starke Auslaugung und Schäden an Betonbauteilen werden insbesondere in der Spritz-wasserzone in biologischen Behandlungsbecken beobachtet.

159

8. Betonarten


Sika® ViscoCrete®

Sikament®

Fliessmittel Verbessert die Konsistenz


Sika® Separol® Schalungstrennmittel Leichteres Ausschalen und Reinigen

Sika® PerFin® Betonoberflächen-verbesserer

Verbessert endbearbeitete Betonoberflächen durch die Reduktion von Poren und Luftlöchern




Gesteinskörnungen Verwendete Gesteinskörnungen müssen von hoher Qualität und frostbeständig sein


Zement Sulfatbeständige ZementeZemente mit einem hohen Kalziumkarbonatanteil; Zemente mit Silikastaub


Pulverzusätze Silikastaub, Flugasche oder Hüttensandmehl

SikaFume® 3 – 6%

Wassergehalt Sauberes Anmachwasser, frei von Feinanteilen


< 0,45


Sika® ViscoCrete®

oder Sikament®

0,60 – 1,50%



Sorgfältiger Einbau und sorgfältige Verdichtung. Eine Nachbehandlung, um eine hohe Qualität der Oberflächen zu erreichen. Sika® Antisol®

Schutzsystem Die Beständigkeit von Beton gegen Chemikalien ist sehr begrenzt. Werden Expositionsgrenzen überschritten, so können Betonoberflächen durch entsprechende Beschichtungen dauerhaft geschützt werden.

Sika bietet eine Vielzahl von Lösungen, um einem Eintritt von Chemikalien vorzubeugen.Sika Lösung: Sikagard® , Sikafloor®

und Sikalastic®

Sika Produkteinsatz

Arte

n

159

160

8. Betonarten

8.9 Hochfester Beton

Hochfester Beton und Hochleistungsbeton sind nicht nur Spitzentechnologien in der Forschung, sondern finden auch immer wieder neue Anwendungsbeispiele in der Praxis. Ob man sich mit dem Schlankheitsgrad von Bauteilen (z.B. Statik) oder der Dimensionierung unter extremen Bedingungen (z.B. Erdbebenlasten) beschäftigt – hohe und höchste Materialeigenschaften (Druckfestigkeit und Biegezugfestigkeit, Elastizität und Duktilität) breiten sich in der Betontechnologie immer mehr aus. Dauerhaftigkeit und Hochfestigkeit von Beton bedingen sich hierbei gegenseitig.

Hochfester Beton (High Strength Concrete, HSC)Betone mit hoher Druckfestigkeit (> 60 MPa) nach 28 Tagen werden der Gruppe der Hochleistungsbetone zugerechnet und in zahlreichen Bauten dank ihrer vielseitigen technischen Eigenschaften eingesetzt. Sie werden oft für den Bau hochbelastbarer Tragsäulen und für viele Produkte in Fertigteilwerken verwendet. Hochfester Beton eignet sich für Hochhäuser, insbesondere in Erdbebenregionen. Zudem erfordern Spannbeton-Brückenbauten hohe Druckfestigkeiten, mit denen grössere Spannbreiten und schlankere Brückenausmasse realisiert werden können. Ausserdem finden die ausserordentlichen mechanischen Eigenschaften von hochfestem Beton Anwendungen in Bauten, die hohen mechanischen und chemischen Belastungen ausgesetzt sind, wie Industrieböden, Verkehrszonen, Hochseekonstruktionen, Kläranlagen und Ingenieurbauwerke wie Wasserkraftwerke und Kühltürme.

Hochfester Beton zeichnet sich durch Folgendes aus: � 28 Tage Druckfestigkeit zwischen 60 und 120 MPa � Erhöhte Zug- und Biegezugfestigkeit � Hohe Dauerhaftigkeit aufgrund von dichter Bindemittelmatrix � Geringes Kriechenverhalten und verbesserte Beständigkeit gegen Schadstoffe

Ein erhöhter Gesamtbindemittelgehalt führt nicht zwingend zu einer höheren Betonfestigkeit, denn der w/z-Wert stellt den entscheidenden Faktor für die endgültige Festigkeit dar. Die Verarbeitbarkeit des Frischbetons bestimmt den Mindestzementgehalt und die optimale Bindemittelkombination.

Abb. 8.9.1: Hochfester Beton und vor allem Ultra-Hochleistungsbeton (Ultra High Performance Concrete, UHPC) sind üblicherweise faserverstärkt. Je nach Anforderungen werden synthetische und/oder Stahlfasern in grossen Mengen eingesetzt.

161

8. Betonarten

Des Weiteren muss auf die Auswahl der Gesteinskörnungen geachtet werden. Es sind unbedingt qualitativ hochwertige Gesteinskörnungen erforderlich, die sauber und frei von inneren Rissen sind. Zudem kann die Siebkurve der Gesteinskörnung mit den folgenden Massnahmen auf hochfesten Beton ausgerichtet werden:

� Niedriger Gesamtsandgehalt � Niedriger Fraktionsanteil 2 bis 4 mm � Weniger Feinanteile aus Gesteinskörnungen kleiner als 0,125 mm � Erhöhter Fraktionsanteil 0,25 bis 1 mm

Besonders zu beachten: � Hochfester Beton ist immer höchst undurchlässig � Die Nachbehandlung von hochfestem Beton ist noch wichtiger als bei normalem Beton (zu geringe Feuchtigkeit im Inneren des Betons)

� Hochfester Beton ist zudem spröde wegen seiner Festigkeit und erhöhten Steifigkeit (Einfluss auf Schubfestigkeit)

� Neben Portlandzement werden für hochfesten Beton grosse Mengen latent hydraulischen und puzzolanischen Materials verwendet, mit ausgezeichneten Eigenschaften hinsichtlich der langfristigen Festigkeitsentwicklung.

Abb. 8.9.2: Unterschiede in der Bruchfläche treten im Falle der verwendeten Komponenten auf. Die Abbildung zeigt eine Senkung des w/z-Wertes von 0,32 (links) auf 0,28 (rechts).

Arte

n

161

162

8. Betonarten

Abb. 8.9.3: Stark beanspruchte Bauteile wie Säulen und Träger werden aus hochfestem Beton gefertigt. Hohe Beständigkeit gegenüber externen Einflüssen machen hochfesten Beton auch zu einer idealen Schutzbeschichtung für freiliegende Bauelemente.

Exemplarische Rezepturen und Einfluss von Zement- und BindemittelgehaltDie folgende Tabelle zeigt drei verschiedene Betonrezepturen für hochfesten Beton. Man kann erkennen, dass der Gesamtbindemittelgehalt keinen Einfluss auf die endgültige Druckfestigkeit hat. Der entscheidende Faktor ist der w/b-Wert. Es muss allerdings betont werden, dass Mischungen mit einem Wassergehalt von weniger als 120 l/m³ extrem schwierig zu verarbeiten sind. Aus diesem Grund ist ein Mindestbindemittelgehalt notwendig, um den Mindestwassergehalt in der Mischung zu gewährleisten. Eine wichtige mechanische Eigenschaft, der E-Modul, kann durch Senkung des Bindemittelgehalts auf ein Minimum erhöht werden.

Bindemittel insgesamt 600 kg/m3 500 kg/m3 400 kg/m3

CEM I 42.5 570 kg/m3 475 kg/m3 380 kg/m3

Silikastaub 30 kg/m3 25 kg/m3 20 kg/m3

Gesteinskörnungen (runder Kieselkalk 0 – 16 mm) 1696 kg/m3 1849 kg/m3 2001 kg/m3

w/b-Wert 0,25 0,25 0,25

Wasser 150 kg/m3 125 kg/m3 100 kg/m3

Festigkeit nach 7 Tagen 87 MPa 85 MPa 88 MPa

Festigkeit nach 28 Tagen 93 MPa 98 MPa 96 MPa

E-Modul 43800 MPa 47200 MPa 48800 MPa

163

8. Betonarten



Gesteinskörnungen Ausserordentliche Betonfestigkeit kann durch die Verwendung von hochfesten, gebrochenen Gesteinskörnungen erreicht werden

Gut verteilte Siebkurve mit geringem Feinanteilgehalt

Zement Verwendung von höherem Zementgehalt und hochwertigem Zement


Pulverzusätze Höhere Bindung von Gesteinskörnungen und Silikastaub in der Zementmatrix

SikaFume® 5 – 10%

Wassergehalt Sauberes Anmachwasser, frei von Feinanteilen


< 0,38

Betonzusatzmittel FliessmittelTyp je nach geplanter Fliessfähigkeit und Setzmasszeit

Sika® ViscoCrete® 1 – 4%

Fasern SikaFiber® 10 kg/m³


Nachbehandlungsmittel Vollständige Nachbehandlung, die so früh wie möglich beginnt und zwei Tage dauert für Innenelemente und drei Tage für Aussenelemente, insbesondere wenn Silikastaub verwendet wird


Arte

nProduktname Produktart Produkteinsatz

Sika® ViscoCrete® Fliessmittel Für maximale Reduktion des Wassergehalts und somit Stärkung des erhärteten Zementleims

SikaFume® Silikastaub Zur weiteren Verdichtung und Festigung des erhärteten Zementleims und zur Verbesserung der Bindung zwischen Gesteinskörnung und erhärtetem Zementleim

SikaFiber® Polymerfasern Erhöhte Schlag- und Abriebbeständigkeit


Sika Produkteinsatz

163

164

2.0 % Sika® Control®-401.5 % Sika® Control®-401.0 % Sika® Control®-40Referenz

Bedingungen:23 °C / 50 % r. h.

0,000

-0,100

-0,200

-0,300

-0,400

-0,500

-0,600

-0,700

-0,800

30 60 90 120

150

180

210

240

270

300

330

360

390

420

450

480

510

540

570

600

630

660

690

720

Tage

Troc

knun

gssc

hwin

den

[‰]

Messung über 2 JahreSchwindreduzierung: 36 %Schwindreduzierung: 22 %Schwindreduzierung: 10 %

8. Betonarten

8.10 Schwindarmer Beton

Das Verhindern von Rissen trägt zur Dauerhaftigkeit von Betonbauten bei, denn Risse begünstigen den Eintritt von Wasser und Schadstoffen. Derzeitige Bauvorschriften in der Schweiz spezifizieren keine Grenzen für Rissbreiten. Daher müssen solche, in Abhängigkeit von den Anforderungen bezüglich Dichtigkeit, Gebrauchstauglichkeit und Dauerhaftigkeit, vorgegeben werden.

Schwindarten von BetonDen grössten Anteil am Schwinden von Beton haben folgende Mechanismen: chemisches Schwinden, plastisches Schwinden, Trocknungsschwinden, autogenes Schwinden und Karbonatisierungsschwinden.Im Falle chemischen Schwindens nehmen Hydratationsprodukte, die während des Abbindeprozesses entstanden sind, weniger Raum ein als das Gesamtvolumen der Ausgangsstoffe. Dies führt zu einer Abnahme im gesamten Bauteil, solange der Beton noch weich ist. Plastisches Schwinden äussert sich als Volumenabnahme infolge von Wasserverlust durch Verdampfen. Dies führt zu einer Kontraktion des Betons in alle Richtungen. Der Hauptanteil zu einem frühen Zeitpunkt findet in der horizontalen Ebene statt, hauptsächlich an der mit Luft in Kontakt stehenden Oberfläche. Dabei handelt es sich um die Art von Schwinden mit dem grössten Anteil am gesamten Schwinden. Sie ist besonders bei fehlender oder unzureichender Nachbehandlung von übergeordnerter Bedeutung. Einflussfaktoren sind relative Feuchtigkeit, Windgeschwindigkeit und Temperatur. Strengere Trockenbedingungen erhöhen den Schwindwert. Autogenes Schwinden ist eine Volumenveränderung, die durch Hydratation des Zements entsteht, da dieser Prozess Wasser benötigt und somit freies Wasser im Inneren des Zementsteins aufbraucht. Trocknungsschwinden in Festbeton wird üblicherweise durch die Verdampfung von Wasser über bestehende Kapillarporen im hydratisierten Zementleim hervorgerufen.

Abb. 8.10.1: Schwindverhalten von Beton mit schwindreduzieren-den Zusatzmitteln, gemessen über zwei Jahre

165

8. Betonarten


Sika® ViscoCrete®

Sikament®

Fliessmittel Starke Wasserreduktion Verbesserte Verarbeitbarkeit (Einbringen und Verdichen)

Sika® Control Schwindreduzierer (SRA) Schwindreduktion

SikaFiber® PPM Polypropylenfasern Reduktion des Effekts von plastischem SchwindenGleichmässige Verteilung der Rissbildung



Sika Produkteinsatz

Komponenten Beschreibung Beispielformel

Gesteinskörnungen Hohe Anteile an Zuschlägen können das Schwinden reduzieren

Alle Korngsgrössen möglich

Zement Schwinden kann durch Reduktion des Zementleims verringert werden

Volumen des Zementleims so tief halten wie die Expositionsklassen und die Vorgaben an die Verarbeitbarkeit erlauben

Wassergehalt Ein niedriger Wassergehalt trägt dazu bei, plastisches Schwinden zu reduzieren. Bei w/z-Werten unter 0,4 kann verstärkt autogenes Schwinden auftreten.

w/z-Wert gemäss den Anforderungen an die Expositionsklasse

< 0,45

Betonzusatzmittel Fliessmittel Typ abhängig von den Anforderungen an Verarbeitbarkeit und Wasserreduktion

Sika® ViscoCrete® oder Sikament®

0,60 – 1,50%

Schwindreduzierer (SRA) Sika® Control 0,5 – 2,0 %

Kurze Polypropylenfasern können die Auswirkungen von plastischem Schwinden reduzieren.

SikaFiber® PPM 0,6 – 2 kg/m³

Anforderungen an Einbau und Nachbehandlung

Eine möglichst frühzeitig einsetzende und ausreichend lange Nachbehandlung hat einen starken Einfluss auf das Schwinden.


Arte

n

Der Wasserverlust ist ein fortschreitender Prozess, der mit der Zeit abnimmt.Mögliche Massnahmen umfassen eine Reduktion des Zementleimvolumens, die Anwendung eines Zusatzmittels zur Verbesserung des Schwindens und eine gute Nachbehandlung des Betons.

165

166

8.11 Faserbeton

8. Betonarten

Abb. 8.11.1: Die für einen Gebrauch im Beton verwendeten Fasern werden aus verschiedenen Materialien und Qualitäten dieser Materialien herge-stellt. Zudem können sie gemäss den Anforderungen an den Frisch- oder Festbeton unterschiedliche geometrische Abmessungen und Formen aufweisen.

Die Duktilität und Zugfestigkeit von Beton kann durch Zugabe von Fasern aus verschiedenen Materialien und mit unterschiedlichen Geometrien erhöht werden. Mit der Absicht, die Bewehrung gleichmässig im Beton zu verteilen, wurde faserverstärkter Beton entwickelt, indem die Bewehrung, oder zumindest ein Teil davon, direkt während des Mischvorgangs hinzugefügt wird. Neben den bekannten Stahlfasern werden heute auch Kunststoff- und Faserngemische (eine Mischung verschiedener Fasern) eingesetzt. Die Wahl der Faserart und -geometrie hängt dabei hauptsächlich von dem Anwendungsgebiet ab. Aus diesem Grund werden Geometrie, Qualität und physikalische Eigenschaften der Fasern auf jede Anwendung abgestimmt.

Viele verschiedene Eigenschaften von Frisch- und Festbeton können durch Zugabe von Fasern wirksam beeinflusst werden. Es gibt unzählige verschiedene Faserarten mit unterschiedlichen Materialeigenschaften und Formen. Die richtige Wahl für die verschiedenen Zwecke ist wichtig. Nicht nur das tatsächliche Material, sondern auch die Form der Fasern ist von Bedeutung.

Ein Beispiel für die erfolgreiche Verwendung von Polypropylen-Fasern ist die Verbesserung des Brandschutzes im Beton. Ein weiteres Beispiel für die Verwendung von Mikro-PP-Fasern ist die Verbesserung der Beständigkeit des Betons gegen frühe Rissbildung (durch plastisches Schwinden), Makro-Polymer- und Stahlfasern werden hauptsächlich verwendet, um die Festigkeit, Beständigkeit und Energieabsorption des Festbetons zu verbessern und zumindest Teile der üblichen Stahlbewehrungen zu ersetzen.

Faserverstärkter Beton wird verwendet für: � Industrieböden � Spritzbeton � Schlanke Bauten (üblicherweise in Fertigteilwerken) � Feuerbeständige Bauten � Mörtelanwendungen (Sanierung)

167

8. Betonarten

BetonherstellungDie Hinweise der Faserhersteller müssen bei der Herstellung von Faserbetonen beachtet werden. Werden die Fasern zum falschen Zeitpunkt zugefügt oder schlecht gemischt, so kann dies zu grossen Problemen führen und die Fasern sogar unwirksam werden lassen.

� Der Zeitpunkt der Faserbeigabe und die Methode des Herstellers muss eingehalten werden (d.h. im Betonwerk oder im Betonmischfahrzeug).

� Die Mischzeiten müssen eingehalten werden (Klumpenbildung der Fasern). � Der maximal empfohlene Fasergehalt darf nicht überschritten werden (beträchtliche Senkung der Verarbeitbarkeit).

� Fasern erhöhen normalerweise den Wasserbedarf der Mischung (mit Fliessmittel kompensieren).

Tabelle 8.11.1: In welchem Stadium der Betonerhärtung wirken welche Fasern am besten?

Frischbeton/Mörtel Die Homogenität, insbesondere bei Mörtel, wird durch die Zugabe von Mikrofasern verbessert.

Bis ca. 10 Stunden Durch plastisches Schwinden hervorgerufene frühe Rissbildung kann durch Mikrofasern gesenkt werden.

1 – 2 Tage Risse durch Zwangsspannungen oder Temperaturspannungen können durch Mikro- und Makrofasern gesenkt werden

Ab 28 Tagen Von äusseren Belastungen stammende Kräfte können auf Makrofasern übertragen werden, und die Feuerbeständigkeit kann durch Mikro-PP-Fasern mit einem Schmelzpunkt von 160 °C verbessert werden.

Abb. 8.11.2: Das Spannungsbiegungsdiagramm eines Biegeversuchs zeigt den Einfluss unterschied-licher Faserarten auf die Materialeigenschaften des Betons, wie verbesserte Zugfestigkeit und ein gut kontrolliertes Nachrissverhalten.

Arte

n

167

168

Tabelle 8.11.2: Parameter verschiedener Faserarten

Faserart Eigenschaften Beschreibung

Stahlfasern Dichte: ~7800 kg/m3

Zugfestigkeit: 400 – 1500 N/mm2

E-Modul: ~200000 N/mm2

Stahl ist bei weitem die am häufigsten verwendete Faserart, dank seiner Verfügbarkeit, guten mechanischen Eigenschaften und Dauerhaftigkeit.

Polypropylen-fasern

Dichte: ~900 kg/m3


E-Modul: 5000 – 15000 N/mm2

Polypropylen bietet eine sehr gute Alkalibeständigkeit und eine ständige E-Modul-Verbesserung und somit ein breites Spektrum an Verwendungsmöglichkeiten.

Polyvinylalkohol- fasern

Dichte: ~900 kg/m3


E-Modul: 10000 – 64000 N/mm2

Spezielle Herstellungsverfahren ermöglichen die Herstellung von hochmoduligen PVA-Fasern.

PflanzlicheFasern

Dichte: ~1500 kg/m3


E-Modul: 5000 – 40000 N/mm2

Umfangreiche natürliche Ressourcen, aber grosse Unterschiede in den Eigenschaften, die zu Rezepturschwierigkeiten führen.

Glasfasern Dichte: ~2700 kg/m3

Zugfestigkeit: 2500 N/mm2

E-Modul: ~80000 N/mm2

Durch ständige Verbesserungen der Alkalibeständigkeit (Dauerhaftigkeit) finden Glasfasern immer mehr Anwendung.

Karbonfasern Dichte: ~1700 kg/m3


E-Modul: bis zu 300000 N/mm2

Sehr gute mechanische Eigenschaften und hohe Dauerhaftigkeit einerseits, aber hohe Kosten andererseits.

Polyesterfasern Dichte: ~900 kg/m3


E-Modul: 5000 – 10000 N/mm2

Sie wurden für die Textilindustrie entwickelt, werden aber auch in der Baustoffindustrie verwendet.

Keramikfasern Dichte: ~2500 – 3000 kg/m3


E-Modul: 150000 – 400000 N/mm2

Sie werden für Wärmeisolatoren und Dämmung verwendet und auch für faserverstärkte Keramik. Hohe Festigkeit und E-Modul, aber brüchig.

Wirkungen von Faserbetonen: � Verbesserte Dauerhaftigkeit des Bauteils � Erhöhte Zug- und Biegezugfestigkeit � Höhere Beständigkeit gegen spätere Rissbildung

� Bessere Rissverteilung � Niedrigeres Schwinden bei frühem Beton � Erhöhte Feuerbeständigkeit von Beton � Negativer Einfluss auf Verarbeitbarkeit � Verbesserte Homogenität von Frischbeton

Abb. 8.11.3: Spezielle Tests für Spritzbeton: Energie-absorptionstests von faserverstärktem Spritzbeton nach EN 14488-5.

8. Betonarten

169


Sika® ViscoCrete®

Sikament® Fliessmittel Durch die erhebliche Wasserreduktion gibt es

weniger überschüssiges Wasser im Beton.

SikaFiber® Polypropylenmikrofasern

Strukturelle Makrofasern

Zur starken Verbesserung der Feuerbeständigkeit zementgebundener Materialien Zur Erhöhung mechanischer Eigenschaften von Beton durch Steigerung der Schlagbeständigkeit und Biegezugfestigkeit


Sika Produkteinsatz






Zielvolumen des Zementleims gemäss der Empfehlungen für Pumpbeton

> 320 kg/m³

Pulverzusätze Kalkstein, Flugasche, Silikastaub oder Hüttensandmehl

Ausreichender Feinanteilgehalt durchAnpassung des Bindemittelgehalts

Feinanteile einschliesslich Zement > 375 kg/m³

Wassergehalt Frischwasser und Recycling-Wasser ohne Anforderungen an den Feinanteilgehalt


< 0,48


Sika® ViscoCrete® oderSikament®

0,80 – 1,60%

Strukturelle Makrofasern Polypropylenmikrofasern

SikaFiber®-ForceSikaFiber®

4 – 8 kg/m³0,6 – 3 kg/m³



Sorgfältiger Einbau und sorgfältige Verdichtung. Eine Nachbehandlung garantiert eine hohe Qualität (Verdichtung) der Oberflächen. Sika® Antisol®

8. Betonarten

Arte

n

169

170

8.12 Sichtbeton

Moderne Architektur wäre ohne Sichtbeton nicht denkbar. Über Jahrzehnte hinweg lag das Augenmerk lediglich auf den einzigartigen lasttragenden Eigenschaften und dem konkurrenzlosen Preis-Leistungs-Verhältnis als Baumaterial. Erst in den letzten Jahren treten auch die gestalterische Vielfalt und die Möglichkeit zur Schaffung verschiedener Oberflächen in den Vordergrund.

Hohe ästhetische AnforderungenIn der heutigen Architektur wird Beton nicht nur wegen seiner physikalischen Eigenschaften, sondern zunehmend auch als gestalterisches Element eingesetzt.

Insbesondere an die Oberflächen (Sichtflächen) werden demzufolge erhöhte Anforderungen gestellt. Die Möglichkeiten, auf diese Sichtflächen Einfluss zu nehmen, sind zahlreich:

� Wahl einer geeigneten Betonrezeptur � Festlegung von Schalungsmaterial und -typ (Schalung muss absolut dicht sein!) � Verwendung des geeigneten Trennmittels im richtigen Mass � Wahl der geeigneten Einbringmethode � Eventuelle Verwendung von Schalungseinlagen � Farbgebung durch die Verwendung von Pigmenten � Gute Verarbeitung (Verdichten, Einbringen usw.) � Intensive Nachbehandlung

Hinsichtlich der Betonzusammensetzung sind folgende Punkte zu beachten:

Gesteinskörnung/Zement/Wasser � Einhalten des minimalen Feinanteilgehalts und einer ausgewogenen Siebkurve wie bei Pumpbeton

� Zement generell > 300 kg/m³ � Einfluss des Zements auf die Farbe der Sichtfläche berücksichtigen � Dem Wasseranteil in einem Sichtbeton ist grosse Beachtung zu schenken (Schwankungen vermeiden), Bluten verhindern

8. Betonarten

Abb. 8.12.1: Durch die Entwicklung selbstver-dichtenden Betons (SCC) sind die gestalterischen und konstruktiven Möglichkeiten mittlerweile fast unbegrenzt. Mit spezieller Schalungstechnologie und/oder spezifischen Betonzusatzmitteln können nun auch in schwierigsten Bereichen hochwertige Oberflächen gewährleistet werden.

171

8. Betonarten

Einbringen und Nachbehandlung � Einbringen des Betons in gleichmässigen Schichten von 300 bis 500 mm. Jede Schicht ist in die darunterliegende zu vibrieren (Marken an Vibrator anbringen!)

� Geeignete Vibratorgrösse einsetzen (Beispiel: Wandstärke bis 20 cm Nadel Ø ≤ 40 mm) � Plastische bis weiche Einbaukonsistenz � Intensive Nachbehandlung anordnen und klimatische Bedingungen berücksichtigen

Vorsicht � Bei neuen, nicht behandelten Holzschalungen kann es partiell durch Holzzuckerabgabe an der Oberfläche zu starken Verzögerungen kommen, was wiederum Verfärbungen und Absanden zur Folge hat.

� Bei zu nass eingebrachtem Beton können Wasserporen mit dünner oder fehlender Zementhaut entstehen.

� Durch untervibrierten Beton können Vibrationsporen mit harter, starker Zementhaut entstehen. � Bei übermässigem Trennmittelauftrag können die Luftblasen (infolge Adhäsion) nicht aufsteigen.


Sika® ViscoCrete® Sikament®

Fliessmittel Gesteigerte Festigkeit und DichtigkeitStarke WasserreduktionSenkung der Kapillarporosität

Sika® Separol® Schalungstrennmittel Leichteres Ausschalen und Reinigen

Sika® Rugasol® Oberflächenverzögerer Herstellung von Waschbetonoberflächen

Sika® PerFin® Betonoberflächen-verbesserer

Verbessert endbearbeitete Betonoberflächen durch die Reduktion von Poren und Luftlöchern

Sika® Colorcrete-G Farbgranulat Herstellen von Farbbetonen mit gleichmässiger, intensiver Farbgebung


Sika Produkteinsatz

Abb. 8.12.2: Dank einer breiten Palette an Schalungen und Behandlungen lässt sich fast jede Betonoberfläche erzeugen wie z.B. glatt, mit Holz- oder anderen Strukturen, gestockter Beton, Waschbeton usw.

Arte

n

171

172

8.13 Farbbeton

8. Betonarten

Der Einsatz von Farbbeton ist nicht einfach nur ein aktueller Trend, sondern ein nachhaltiger und attraktiver Weg, Bauwerke oder Gebäudeteile zu gestalten. Neben Form und Oberflächenstruktur bildet die Farbe bei Beton ein zentrales Gestaltungselement.Der hierdurch erzielte Effekt muss die Wünsche von Bauherr und Architekt widerspiegeln und über den gesamten Gebäudeteil hinweg so einheitlich wie möglich ausfallen.

Farbbeton wird durch Zugabe von Pigmenten (hauptsächlich Metalloxiden und insbesondere Eisenoxid) hergestellt. Die Pigmente kommen pulverförmig, als staubarmes Feingranulat oder flüssig zur Verwendung. Die Dosierung beträgt normalerweise 0,5 – 5 % des Zementgewichts. Höhere Dosierungen bringen nur minimale Farbverstärkungen, können aber unter Umständen zu einer Verschlechterung der Betonqualität führen.

Übliche Primärfarben sind: � Eisenoxidgelb � Eisenoxidrot/-braun � Eisenoxidschwarz (Hinweis: Pigmente auf Russbasis können zu Problemen mit Luftporenbildnern führen)

� Chromoxidgrün � Weiss (Titandioxid; zur allgemeinen Aufhellung)

Aus den wichtigsten Primärfarben lassen sich zahlreiche andere Betonfarben mischen, sodass der Kreativität kaum Grenzen gesetzt sind.

Die Farbgebung kann wie folgt verstärkt oder strukturiert werden: � Mit Hilfe heller Zuschlagstoffe oder weissem Zement � Mit Hilfe bestimmter Schalungsarten

Abb. 8.13.1: Beton, bislang vor allem ein solides, zuverlässiges und langlebiges Baumaterial, kann nun architektonische Höchstleistungen erbringen.

173

Abb. 8.13.2: Der Einsatz von Farbbeton erfordert weit mehr als nur die Zugabe von Pigmenten. Von der Planung bis zum Einbau entscheiden viele Faktoren darüber, ob die Anwendung gelingt. Zahl-reiche verschiedene Produktionsschritte müssen fachgerecht geprüft und umgesetzt werden. Dies stellt eine Herausforderung für alle Beteiligten dar.

8. Betonarten

Vor allem die Schalung, die den ästhetischen Aspekt von Sichtbeton erheblich beeinflusst, muss während der Vorversuche mit dem Projektverantwortlichen festgelegt werden:

� Schalungsmaterial (Stahl, Holz, Kunststoff) � Oberflächenstruktur (glatt oder rau) � Sitz und Sauberkeit der Schalung (insbesondere an den Fugen; neue oder gebrauchte Schalen) � Robustheit der Schalungskonstruktion � Trennmittel (Art, Auftragdicke und -konsistenz) � Einbringen und Verdichten des Betons in der Schalung � Nachbehandlung


Sika® ViscoCrete®

Sikament® Fliessmittel Gesteigerte Festigkeit und Dichtigkeit

Starke WasserreduktionSenkung der Kapillarporosität

Sika® Colorcrete-G Farbgranulat Farbgranulat mit Eisen-, Chrom- und Titanoxidpigmenten


ten

Wichtigste Faktoren für eine überzeugende Farbe und Oberfläche bei Betonbauwerken: � Vorversuche und Überprüfung deren Ergebnisse mit allen Beteiligten � Ein konstanter Arbeitsfluss während der Betonierarbeiten – von der Rezeptur über Vorversuche, Produktion, Transport, Schalung, Einbau, Nachbehandlung und Schutz der Betonoberflächen. Die Parameter der Vorversuche müssen eingehalten werden.

� Einer der wichtigsten Faktoren ist ein gleichbleibender Wassergehalt in der Betonmischung.

173

174

8.14 Unterwasserbeton

Wie der Name schon zeigt, wird Unterwasserbeton unterhalb des Wasserspiegels eingebracht, z.B. bei:

� Hafenbauten � Brückenpfeilern in Flüssen � Bauwerken von Wasserversorgern � U-Bahnen � tiefen Schächten in instabilen Böden

Zusammensetzung (Beispiel 0 – 32 mm): � Zuschläge

- Verwendung einer Gesteinskörnung, wie sie bei Pumpmischungen eingesetzt wird

- Feinanteile inkl. Zement > 400 kg/m³

8. Betonarten

Abb. 8.14.1: Beim Einsatz von Unterwasserbeton herrschen oft sehr schwierige Einbring- und Arbeits-bedingungen, weshalb bei diesen Betonarten häufig längere Arbeitszeiten notwendig sind.

� Zement and Pulverzusätze - Zementgehalt mind. 350 kg/m³ - Kalkstein kann in den Feinanteilgehalt der Rezeptur aufgenommen werden

� Betonzusatzmittel - Fliessmittel zur Reduzierung freien Wassers in der Mischung - Mischungsstabilisierer zur Minimierung des Auswascheffekts von Feinanteilen und Zement

(insbesondere bei strömendem Wasser)

Besondere AnforderungenDie Standardmethode ist das Pumpen einer entsprechend angepassten Mischung durch eine normale Betonpumpe. Das Schlauchende ist genügend tief im frischen Beton zu halten. Eine weitere Methode, Unterwasserbeton mit möglichst wenig Verlust einzubringen, ist das sogenannte Contractor-Verfahren. Dabei wird der Beton durch ein Rohr von 20 – 40 cm Durchmesser direkt in den schon eingebrachten Beton zugegeben. Das Rohr wird kontinuierlich hochgezogen, wobei jedoch das untere Ende immer genügend im Beton eingetaucht bleiben muss, um ein Zurückschlagen des Wassers ins Rohr zu vermeiden.

Weiterhin ist zu beachten: � Mit zunehmender Fliessgeschwindigkeit des Wassers werden Auswaschungen stärker auftreten � Druckunterschiede (wie etwa Wasserspiegeldifferenzen z.B. in Schächten) sind zu vermeiden

175

8. Betonarten


Sika® ViscoCrete®

Sikament®

Fliessmittel Starke WasserreduktionVerbessertes Einbringen (Verarbeitbarkeit und Verdichtung)

Sika® Stabilizer Viskositäts- beeinflussendes Mittel

Verbesserte Kohäsion des Betons

Sika® UW Compound

Mittel zur Verbesserung der Kohäsion

Starke Verbesserung der Kohäsion bei Unterwasserbeton

SikaPump® Pumphilfe Verbessert die Pumpbarkeit und geringere Entmischungsgefahr

Sika® Retarder Abbindeverzögerer Längere Verarbeitbarkeit durch Verzögerung des Abbindezeitpunkts

SikaFume® Silikastaub Reduzierte Durchlässigkeit und höhere Dichte






Zielvolumen des Zementleims gemäss der Empfehlungen für Pumpbeton

> 350 kg/m³

Pulverzusätze Kalkstein, Flugasche oder Hüttensandmehl

Ausreichender Feinanteilgehalt durchAnpassung des Bindemittelgehalts

Feinanteile einschliesslich Zement > 400 kg/m³



< 0,48


Sika® ViscoCrete®

oderSikament®

0,60 – 1,50%

Stabilisierer Sika® UW Compound 0,20 – 1,80%


Die Standardmethode ist das Pumpen einer entsprechend angepassten Mischung durch eine normale Betonpumpe. Das Schlauchende ist genügend tief im frischen Beton zu halten.

Sika Produkteinsatz

Arte

n

Spezieller UnterwasserbetonVorgängig eingebrachte, grobe Gesteinsgerüste können nachträglich mit Zement-Suspensionen (im sogenannten Prepakt-Verfahren) verfüllt werden.

175

176

8.15 Leichtbeton

Unter Leichtbeton versteht man Beton und Mörtel mit geringer Rohdichte. Es werden entweder Zuschlagstoffe mit geringerer Dichte eingesetzt, oder es werden künstliche Poren geschaffen, die das Gewicht reduzieren. Die Art hängt primär von der Verfügbarkeit der Rohstoffe und den gewünschten Eigenschaften ab.

Leichtbeton wird eingesetzt für: � Leichtbauweise (Decken, Wände, Brückenträger, Sockel)

� Ausgleichsbeton � Füllbetone � Wärmedämmung

8. Betonarten

Abb. 8.15.1: Welche Druckfestigkeit erreichbar ist, hängt stets von der vorhandenen Dichte der Materialien ab. Das Ausmass dieses Zusammenhangs kann durch die Qualität der Zuschlagstoffe verändert werden. Erwartungsgemäss bewirken Poren eine sehr niedrige Festigkeit. Sogenannte Blähtone sorgen bereits bei niedrigen Dichten von etwa 1500 kg/m³ für eine sehr gute Festigkeitsentwicklung.

Eigenschaften von Leichtbetonen: � Reduktion von Frischbetonrohdichte und der Dichte des erhärteten Betons. � Wenn Leichtbeton als Füllbeton mit geringer Tragwirkung (hauptsächliche Anforderung: Formstabilität) eingesetzt wird, werden meist sehr poröse Betone oder Mörtel hergestellt (Porenleichtbeton).

� Wenn Leichtbeton mit guten mechanischen Eigenschaften (Druckfestigkeit) benötigt wird, werden eher spezielle (in sich poröse, aber formstabile) Zuschlagstoffe verwendet.

Herstellung von Leichtbeton: � Poröse Leichtbaustoffe wie Blähtone müssen vorgenässt werden, damit dem Beton beim späteren Mischen nicht zu viel Wasser entzogen wird.

� Keine zu flüssige Konsistenz einstellen, da sonst Entmischungsgefahr besteht. � Richtige Handhabung der Tauchvibratoren ist besonders wichtig (schnelles Eintauchen, langsames Hochziehen), um Lufteinschlüsse zu vermeiden.

� Nachbehandlung sofort und sorgfältig durchführen. � Schaumbetone weisen oft ein starkes Schwinden und eine geringe Formstabilität auf.

177

8. Betonarten

Komponenten zur Herstellung von Leichtbetonen: � Blähtone � Styroporkugeln � Hobel-, Sägespäne � spezielle Porenbildner zur Erzeugung stabiler Luftporen in grosser Menge � Schaumbildner

RohdichtenAbhängig von der Rezeptur und den verwendeten Komponenten lassen sich folgende Rohdichteklassen und Eigenschaften erreichen:

Material Dichte Mechanische Eigenschaften

Gesteinskörnung ab 1800 kg/m3 Hohe mechanische Eigenschaften

Blähtone ab 1500 kg/m3 Begrenzte mechanische Eigenschaften

Porenbildner ab 1500 kg/m3 Porenleichtbeton mit geringen mechanischen Eigenschaften

ab 100 kg/m3 Keine mechanischen Eigenschaften (einfach zu produzierender Porenleichtbeton)

Styropor ab 800 kg/m3 Geringe mechanische Eigenschaften

Schaumbildner Dichte ab 800 kg/m3 Keine mechanischen Eigenschaften, Füllmörtel


Sika® ViscoCrete®

Sikament®

Fliessmittel Zur Reduktion der Permeabilität und zur Verbesserung der Verarbeitbarkeit von Leichtbeton

Sika® Lightcrete Schaumbildendes Zusatzmittel

Zur Herstellung von Beton mit geringer Dichte

SikaPump® Pumphilfe Zur Verbesserung der Pumpbarkeit und des Zusammenhalts von Leichtbeton

Sika Produkteinsatz

Abb. 8.15.2: Beim Porenbeton werden dem Mörtel treibende Zusätze (z.B. Aluminiumpulver) beige-mischt. Porenbeton wird in der Regel industriell hergestellt. Porenbeton ist eigentlich kein Beton, sondern ein sehr porenreicher Mörtel.

Arte

n

177

178

8.16 Schwerbeton

Hauptanwendung von Schwerbeton ist der Strahlenschutz (medizinisch oder nuklear). Im Meer wird Schwerbeton zur Beschwerung von Pipelines eingesetzt.Bei Schwerbeton kommen schwere natürliche Zuschlagstoffe wie Baryt oder Magnetit oder aber industriell gefertigte Zuschlagstoffe wie Eisen- oder Bleischrot zum Einsatz. Die Dichte hängt von der Art der verwendeten Zuschlagstoffe ab und kann zwischen 3000 kg/m³ und fast 6000 kg/m³ betragen.

8. Betonarten

Abb. 8.16.1: Boden, Wände und Decke dieses medizinischen Gebäudes wurden aus Schwerbeton errichtet, bei dem Hämatit, als Zuschlagstoff, einen umfassenden Strahlenschutz gewährleistet.

Massgebende Eigenschaften eines Schwerbetons sind: � Gleichmässige Dichte und Raumgeschlossenheit des Betons � Frei von Rissen (Schwinden gering halten) und Kiesnestern � Druckfestigkeit ist aufgrund der grossen Bauteilabmessungen oft nur ein sekundäres Kriterium � Möglichst frei von Luftporen

Zusammensetzung � Zuschlagstoffe Verwendung von Baryt, Eisenerzen, Schwermetallschlacken, Ferrosilizium, Stahlgranalien oder Stahlsand

� Zement Bei der Wahl des Zementtyps und der Dosierung die Hydratationswärme berücksichtigen

� Wassergehalt Tiefen Wasserzementwert anstreben

Verarbeitbarkeit: Zur Sicherstellung eines vollständig geschlossenen Betonkörpers ist dem Einbringen (Verdichtung) grosse Beachtung zu schenken.

Nachbehandlung: Die aufgrund der Bauteilmasse hohe Wärmeentwicklung muss im Nachbehandlungskonzept berücksichtigt werden.

179

8. Betonarten

Tabelle 8.16.1: Baryt bewirkt eine Dichte im Bereich von 3500 kg/m³, Magnetit eine Dichte von 3900 kg/m³. Sehr schwere Betone mit einer Dichte von über 6000 kg/m³ lassen sich mit eisenhaltigen Zuschlagstoffen erzielen.


Sika® ViscoCrete®

Sikament®

Fliessmittel Starke Wasserreduktion. Verbessertes Einbringen (Verarbeitbarkeit und Verdichtung)





Zuschlagstoffe Verwendung schwerer Zuschlagstoffe BarytMagnetitEisenhaltige Zuschlagstoffe

~ 3500 kg/m³~ 3900 kg/m³~ 7000 kg/m³



Pulverzusätze Hüttensandmehl Ausreichender Feinanteilgehalt durch Anpassung des Bindemittelgehalts



< 0,48


Sika® ViscoCrete®

oder Sikament®

0,60 – 1,50%




Sika Produkteinsatz

Arte

n

Art Dichte des Beton Dichte des Zuschlagstoffes

Schwerbeton Höher als 2800 kg/m³

Schwere Zuschlagstoffe > 3200 kg/m³

Normalbeton Im Bereich von 2000 bis 2800 kg/m³

Normale Zuschlagstoffe

Leichtbeton Bis zu 2000 kg/m³

Leichte Zuschlagstoffe < 2200 kg/m³

179

180

9. Weisse Wanne

Betonbauwerke wie z.B. unterirdische Bodenplatten müssen in der Regel wasserdicht sein, um Schäden aufgrund von Feuchtigkeit oder Wassereintritt zu vermeiden. Erreichen lässt sich dies durch Einsatz eines externen Abdichtungssystems entweder in Form von Schutzüberzügen, Folien oder anderen auf der Oberfläche angebrachten Systemen oder durch Verwendung eines integrierten Abdichtungssystems, mit dem Konstruktionsbeton wasserundurchlässig wird.

Wasserdichter BetonDer Begriff «wasserdichter Beton» beschreibt die Betonmischung, die wasserundurchlässig ist und sich primär auf die Qualität des Betons bezieht, der anhand von Betonzusatzmitteln wie Fliessmitteln und Dichtungsmitteln modifiziert wurde. Da dies nur die Rezeptur der Betonmischung betrifft, werden die Fugen und die Gestaltung einer Bodenplatte hierbei nicht berücksichtigt. Somit wird bei wasserdichtem Beton nicht der Grad der Wasserundurchlässigkeit eines bestimmten Betonteils angegeben.

Wasserundurchlässige BetonsystemeDieser Begriff steht für ein System aus wasserfestem Beton und Fugendichtungslösungen als Basis einfacher Entwürfe für wasserdichte Bodenplatten. Die Fertigung einer unterirdischen Betonbodenplatte umfasst verschiedene Arbeitsschritte, die Bau- und Bewegungsfugen ebenso wie Durchdringungen berücksichtigen.Damit der geeignete Grad an Wasserundurchlässigkeit erreicht werden kann, sind allgemeine Anleitungen für die Rezeptur der Betonmischung, die Konstruktion und das Betonieren zu geben.

WasserdichterBeton

WasserdichterBeton

Fugen

Bestimmte Mischungsrezepturen und Variationen von Betonzusatzmitteln können den Beton bekannterweise unempfindlich gegenüber Wasserdruck machen, doch damit ein Betonbauwerk stets völlig wasserundurchlässig bleibt, muss mehr als lediglich die Betonrezeptur berücksichtigt werden. Auf der ganzen Welt finden verschiedene Ausdrücke zur Beschreibung von wasserundurchlässigem Beton Anwendung. Im Allgemeinen kann zwischen wasserdichtem Beton, wasserundurchlässigen Betonsystemen und der Weissen Wanne unterschieden werden.

181

Wei

sse

Wan

ne

9. Weisse Wanne

� Rezeptur der Betonmischung: Eine optimale Korngrössenverteilung und ein optimaler (tiefer) Wasserzementwert, die Auswahl eines geeigneten Zementtyps, eine verbesserte Rheologie und die Verwendung von verschiedenen Betonzusatzmitteln wie Schwindreduzierern, Dichtungsmitteln, Fliessmitteln usw. halten die Rissbildung im Beton in Grenzen.

� Betonstärke: Eine homogene, unveränderte Stärke des Betons mindert lokale Belastungspunkte. Eine Mindeststärke des Betons von ≥ 250 mm für Wände und Bodenplatten hat sich bewährt.

� Sorte und Menge der Stahlbewehrung: Dies ist der wichtigste beim Entwurf zu beachtende Aspekt zur Verminderung der Rissbildung. Die Menge der Stahlbewehrung fällt üblicherweise weitaus höher aus als die lediglich für statische Zwecke benötigte Menge. Die Berechnung der mindestens erforderlichen Stahlsorte und der Verteilung sollte von einem Bauingenieur vorgenommen werden, der mit den vor Ort geltenden Normen vertraut ist.

� Form und Gestaltung: Zur Minderung der Belastung im Gefüge ist die Gestaltung einer Weissen-Wanne-Bodenplatte auf einer Ebene und in einer möglichst einfachen rechteckigen Form zu entwerfen. Versatze und Innenecken sind zu vermeiden.

Weisse WanneDie nächste Stufe einer wasserdichten Konstruktion ist die sogenannte Weisse Wanne, eine Systemlösung, die bereits seit vielen Jahrzehnten vor allem in Mitteleuropa Anwendung findet. Neben wasserundurchlässigem Beton umfasst dieses System die Planung, den Entwurf und sämtliche weitere Baumassnahmen vor Ort, die zur Gewährleistung wasserdichter Konstruktionen zu treffen sind. Der Hauptaspekt bei der Umsetzung dieses Ziels ist die laufende Überprüfung von Rissbildungen. Dazu müssen mögliche Risse im Beton äusserst fein und weit verstreut sein, und es dürfen keine Trennrisse durch die

WasserdichterBeton

FugenRezeptur

undAnwendung

gesamte Struktur verlaufen, durch die Wasser eindringen könnte. Verschiedene Normen für die Konstruktion von Weissen Wannen schreiben eine maximale Breite eines einzelnen Risses von ≤ 0,2 mm vor. Wichtige Aspekte im Hinblick auf Rissbildungen:

181

182

9. Weisse Wanne

� Fugengestaltung: Die Auswahl und Definition von Arbeits- und Dilatationsfugen muss entsprechend dem Schwindverhalten von Beton und den Betonieretappen erfolgen. Fugen sollten so positioniert werden, dass die Bodenplatte zur Belastungsminderung in gleichmässige Rechtecke aufgeteilt wird. Die Vor-Ort-Bedingungen wie Wasserdruck sowie Untergrund- und Klimaverhältnisse sind zu berücksichtigen. Die Entwurfsanforderungen variieren je nach Verwendungsmethode und -zweck.

Abb. 9.2: Geeigneter Weisse-Wanne-Entwurf: einfache Tankform, homogene Stärke, kein Versatz. Der rot markierte Teil wird mit hochwertigem (wasserundurchlässigem) Beton entworfen.

Abb. 9.1: Herkömmlicher Entwurf von Stahlbeton-Bodenplatten, für Weisse Wannen ungeeignet

Für Fugendichtungen werden hauptsächlich Fugenbänder aus PVC (für Arbeits- und Dilatationsfugen) bzw. Quellprofile oder Injektionsschlauchsysteme (letztere ausschliesslich für Arbeitsfugen) verwendet.

183

Wei

sse

Wan

ne

9. Weisse Wanne

Abb. 9.3: Optimierte Definition des Fugenlayouts auf einer Bodenplatte zur Minderung der Rissbildung.

� Vorbereitende Arbeiten auf der Baustelle: Zur Reduzierung der Reibung zwischen der Betonbodenplatte und dem Boden sind doppellagige Kunststofffolien als Gleitschicht notwendig.

� Nachbehandlung: Eine angemessene Nachbehandlung von mindestens drei Tagen mithilfe von Abdeckfolien oder Nachbehandlungsmittel ist erforderlich, um Rissbildung infolge von Trockenschwinden zu vermeiden.

183

184

9. Weisse Wanne

� Einbringen des Betons: Struktur, Schalungssystem und Bewehrung müssen ein problemloses und einfaches Betonieren zulassen. Das ordnungsgemässe Einbringen des Betons ist zur Vermeidung von Belastungen und Leckagen sowie von unverdichtetem oder entmischtem Beton unerlässlich. Dies lässt sich erreichen, indem der Beton in jeden Abschnitt (von Fuge zu Fuge) in einem Durchgang und ohne Unterbruch eingefüllt wird. Durch Einfüllen des Betons aus einer Höhe von ≤ 1,0 m und sorgfältige Verdichtung des Frischbetons lässt sich die Kiesnesterbildung vermeiden.

Neben den angeführten Punkten zur Rissbildungsminderung gibt es weitere Aspekte, die sich auf die Wasserundurchlässigkeit von Weissen Wannen auswirken:Mindestmass der Betondeckung (≥ 30 mm)

� Verwendung von zementösen Distanzkörben und Abstandhaltern � Korrekte Positionierung und Dichtung aller Durchdringungen

Vorteile der Weissen WanneIm Vergleich zum herkömmlichen extern angewendeten Abdichtungssystem bietet die Weisse Wanne folgende Vorteile:

� Gleichzeitige Statik- und Dichtungsfunktion � Vereinfachte Statik- und Konstruktionsentwurfsprinzipien � Einfache und schnelle Anwendung, keine weitere Abdichtungsschicht erforderlich (weniger Arbeitsschritte)

� Dauerhaftes und integriertes Abdichtungssystem � Keine Ableitung oder Doppelwände erforderlich � Einfacher Aushub und weniger Untergrundvorbereitung � Relativ grosse Unabhängigkeit von den Witterungsverhältnissen � Leckagen lassen sich einfacher auffinden und beheben

Dank all dieser Vorteile ist eine kosteneffektive Lösung möglich, mit der ausserdem die Komplexität der Baustellenlogistik reduziert wird.

185

9. Weisse Wanne

Wei

sse

Wan

ne

185

186

10. Empfohlene Massnahmen

10.1 Vorbehandlung der Schalung

Die Qualität von Beton wird durch zahlreiche Faktoren beeinflusst. Gerade die Vorbehandlung der Schalung spielt für die spätere Beschaffenheit der Betonoberfläche eine entscheidende Rolle. Die Herausforderung besteht darin, ein Haften des erhärteten Betons an der Schalung zu verhindern und eine einfache Reinigung der Schalung zu ermöglichen. Dies lässt sich durch die richtige Anwendung eines geeigneten Trennmittels erreichen. Zudem gewährleistet dies glatte, dichte Betonoberflächen, was wiederum sowohl der Dauerhaftigkeit als auch dem ästhetischen Erscheinungsbild der Betonoberfläche zugutekommt.

An die Wirkungsweise von Trennmitteln werden, sowohl auf der Baustelle als auch im Fertigteilwerk, die folgenden Anforderungen gestellt:

� Leichte und saubere Trennung des Betons von der Schalung (keine Betonanhaftungen, keine Beschädigungen der Schalung)

� Optisch einwandfreie Betonoberflächen (dichte Oberflächenhaut, farbliche Gleichmässigkeit, Unterdrückung der Porenbildung)

� Keine Beeinträchtigung der Betonqualität an der Oberfläche (keine übermässige Abbindestörung, keine Probleme beim späteren Auftragen von Beschichtungen oder Farben – oder klare Anweisungen für weitere Vorbehandlung erforderlich)

� Schutz der Schalung vor Korrosion und vorzeitiger Alterung � Einfacher Auftrag � Geringstmögliche Auswirkungen auf die Umwelt � Erfüllung der Normen im Bereich Umwelt, Gesundheit und Sicherheit auf der Baustelle und im Fertigteilwerk

Eine weitere wichtige Anforderung, insbesondere an Fertigteile, ist eine hohe Temperaturbeständigkeit, wenn beheizte Schalungen oder warmer Beton zum Einsatz kommen. Auch unerwünschte Geruchsentwicklungen müssen vermieden werden, insbesondere in einem Fertigteilwerk. Bei Ortbeton sind zudem angemessene Regen- oder UV-Beständigkeit sowie Zugänglichkeit nach Anwendung des Trennmittels erforderlich.

187


Aufbau der TrennmittelTrennmittel können aus bis zu drei Stoffgruppen zusammengesetzt sein:

� Trennfilmbildner Hierzu zählen die Stoffe, die als Basisstoff für den Trenneffekt zu einem grossen Teil verantwortlich sind, z.B. verschiedene Mineral- und Syntheseöle sowie Paraffinwachse.

� Zusatzstoffe Mit diesen Stoffen werden zusätzliche oder verstärkte Wirkungen erzielt. Hierzu zählen z.B. Trennverstärker, Netzmittel, Rostschutzadditive, Konservierungsmittel und die bei Emulsionen eingesetzten Emulgatoren. Die meisten heutzutage eingesetzten Trennmittel enthalten Zusätze, die mit dem Beton chemisch reagieren (gezielte Abbindestörung). Die Trennung des Betons von Schalungen wird dadurch wesentlich erleichtert und das Produkt ist universell einsetzbar.

� Verdünnungsmittel Diese Mittel wirken als Viskositätsreduzierer für die vorgenannten Trennfilmbildner und Zusatzstoffe. Mit ihrer Hilfe werden unter anderem die Verarbeitbarkeit, die Schichtstärke und die Abtrockenzeit eingestellt. Im Wesentlichen werden als Verdünner organische Lösemittel oder bei Emulsionen Wasser verwendet.

Entsprechend basieren Trennmittel auf drei verschiedenen generellen Technologien: � Vollöle � Lösemittelbasiert � Wasserbasierte Emulsionen

Je dünner der Trennmittelfilm, desto besser das Erscheinungsbild der späteren Betonoberfläche. Lösemittelbasierte Trennmittel und wasserbasierte Emulsionen sollen einen raschen und einfachen Auftrag auch dünnster Trennmittelfilme gewährleisten.

Mas

snah

men

187

188


Trennmittel für saugfähige SchalungenErstmals eingesetzte Holzverschalungen weisen ein hohes Saugvermögen auf. Wenn eine derartige Schalung nicht entsprechend vorbehandelt ist, wird der Betonoberfläche aus dem Zementleim Wasser entzogen. Dies führt dazu, dass der Beton an der Schalung anhaftet und die Oberfläche des erhärteten Betons aufgrund unzureichender Zementhydratation später absandet. Eine Beeinträchtigung der oberflächennahen Betonschicht kann zusätzlich durch Inhaltsstoffe der Schalung (z.B. Holzzucker) erfolgen. Dies macht sich durch Abmehlen, Minderfestigkeiten oder Verfärbungen bemerkbar, besonders bei solchen Holzschalungen, die längere Zeit ungeschützt im Freien gelagert und einer direkten Sonnenbestrahlung ausgesetzt waren. Die beschriebenen Wirkungen sind bei erstmaligem Schalungseinsatz besonders stark und nehmen bei jedem weiteren Einsatz ab.

Um diesen Auswirkungen bei neuen Schalungen zu entgehen, hat sich in der Praxis eine einfache Lösung bewährt. Vor dem ersten Einsatz wird die Holzschalung mit Trennmittel behandelt und mit Zementleim oder Schlamm bestrichen. Anschliessend wird der erhärtete Zementstein abgebürstet. Nach dieser künstlichen Alterung ist zunächst für einige Betonagen ein Trennmittel zu wählen, das über einen gewissen Abdichtungseffekt verfügt. Hier sollte ein lösemittelarmes oder -freies, nur schwach chemisch reaktives Trennmittel verwendet werden.

Bei mehrmaliger Verwendung dieser Holzschalungen geht deren Saugfähigkeit aufgrund einer verstärkten Oberflächenabdichtung durch Zusetzen der Poren mit Zementstein- und Trennmittelresten allmählich zurück. Daher ist bei älterer Holzschalung nur noch ein dünner Trennmittelauftrag notwendig. Auch die Verwendung von lösemittelhaltigen Trennmitteln oder Trennemulsionen kommt bei diesen älteren Schalungen infrage.

Schalung

saugend nicht saugend

Holzschalung Stahlschalung Vergütete Holzschalung

Strukturmatrize

rau beheizt befilmt Kunststoff

gehobelt unbeheizt beschichtet Gummi

geflammt

gestrahlt

189


Trennmittel für nicht saugfähige SchalungenSchalungen aus kunststoffvergütetem Holz, Kunststoff oder Stahl sind nicht saugfähig und können aus diesem Grund kein Trennmittel, Wasser oder Zementleim aufnehmen. Bei all diesen Materialien ist ganz besonders auf einen sparsamen, gleichmässigen und dünnen Auftrag des Trennmittels zu achten. Pfützenartige Ansammlungen sind zu vermeiden. Sie führen nicht nur zur verstärkten Porenbildung, sondern sie können auch zu Verfärbungen und/oder Absandungen an der Betonoberfläche führen.

Um einen dünnen und gleichmässigen Trennmittelfilm auf der Schalungsoberfläche zu erzielen, werden meistens niedrigviskose Öle mit Trennmittelzusätzen, im Sichtbetonbereich oft auch mit Lösemitteln, eingesetzt. Die Trennzusatzstoffe bewirken neben einer Trennverbesserung (wie z.B. mit Fettsäuren oder bestimmten Netzmitteln) eine verstärkte Haftung des Trennfilms an glatten, senkrechten Schalungsflächen.Besonders von Bedeutung ist dies bei hohen Schalungen, bei grosser Schütthöhe des Betons und entsprechendem mechanischem Angriff der Schalungsoberfläche oder bei Witterungseinfluss und längerer Wartezeit zwischen Trennmittelauftrag und Betoneinbau.

Beheizte Stahlschalungen stellen ein besonderes Anwendungsgebiet dar. Der auf der Schalung gebildete Trennfilm darf sich bei Wärmeeinwirkung nicht verflüchtigen, und das Trennmittel muss so zusammengesetzt sein, dass keine verstärkte chemische Reaktion (Kalkseifenbildung) zwischen Beton und Trennmittelbestandteilen während der Wärmebehandlung eintreten kann.

Strukturschalungen, die aus bestimmten Gummiqualitäten oder Silikonkautschuk bestehen, erfordern zumindest im neuen Zustand oft kein Trennmittel, da wegen der glatten und hydrophoben Schalungsoberfläche keine Haftung mit dem Beton erfolgt. Ist aufgrund der Schalungsstruktur bzw. zunehmender Alterung der Schalung trotzdem ein Trennmittel erforderlich, sollte man je nach Struktur auf lösemittelhaltige Produkte oder spezielle Emulsionen zurückgreifen. Dabei ist ein dünner Auftrag notwendig, damit sich keine Trennmittelüberschüsse in tieferliegenden Stellen der Schalung ansammeln können. Mittels eines Eignungsversuchs muss unbedingt sichergestellt werden, dass die eingesetzten Trennmittel weder zum Quellen noch zum Anlösen der Schalung führen.

Bei nicht saugenden Schalungen, insbesondere im Fertigteilwerk, sind wasserbasierte Trennmittel am geeignetsten. Diese Technologie gestattet dünnste Trennmittelfilme, und bei korrekter Anwendung ermöglicht das weiss erscheinende Produkt und das Sichtbarwerden von Punkten ein schnelles und einfaches Auftragen. Ausserdem zeichnen sich wasserbasierte Emulsionen durch ein hohes Mass an Effizienz und Umweltverträglichkeit aus. Sie senken den Rohstoffverbrauch und erleichtern die Arbeitsweise in Fertigbetonwerken.

Mas

snah

men

189

190

VerarbeitungshinweiseNeben den produktbezogenen Hinweisen sind einige allgemeingültige Hinweise zu beachten.

Auftragen des TrennmittelsDie wichtigste Regel für das Auftragen des Trennmittels lautet, nur die unbedingt notwendige Menge möglichst gleichmässig aufzutragen. Theoretisch wird bei einem 1/1000 mm dünnen Trennmittelauftrag eine optimale Entschalbarkeit erreicht. Die Auftragsweise eines Trennmittels richtet sich hauptsächlich nach der Konsistenz des Produkts. Niedrigviskose (dünnflüssige) Produkte werden bevorzugt mit Hilfe einer Hochdruckspritze mit 3 – 6 bar Betriebsdruck aufgebracht. Dabei wird eine Flachstrahldüse, evtl. mit Regulierventil oder Filter zum Unterdrücken des Nachlaufens oder Nachtropfens, eingesetzt.

Auftragen einer wasserbasierten EmulsionTrennmittel auf der Basis einer wasserbasierten Emulsion sollten in dünnen Schichten über die gesamte Oberfläche aufgetragen werden, wobei in diesem Produkt weiss erscheinende Punkte erkennbar werden. Nach dem Auftrag sind je nach Umgebungstemperatur ca. 10 bis 20 Minuten für die Verdunstung des Wassers erforderlich. Während dieser Verdunstungszeit bildet sich ein dünner einheitlicher Ölfilm.

2 Minuten 4 Minuten 7 Minuten 9 Minuten


Abb. 10.1.1: Auftragen des wasserbasierten Trennmittels (A), richtige Trennmittel-Menge auf der Oberfläche (B) und Verhalten des Trennmittels über die Zeit (C).

(A) (B)

(C)

191


Die richtige und gleichmässige Auftragsstärke kann bei glatter Schalung mit der sogenannten Fingerprobe geprüft werden. Hierbei dürfen sich keine deutlichen Fingerspuren und keine Trennmittelansammlungen bilden. Überschüssiges Trennmittel ist bei waagerechter Schalung unbedingt mit einen Gummi- oder Schaumstoffschieber zu entfernen und die Schalfläche ist nachzureiben. Bei senkrechten oder geneigten Schalungen werden bei zu grossem Auftrag Ablauferscheinungen auf der Fläche oder Trennmittelansammlungen am Fuss der Schalung sichtbar. Sie müssen mittels Lappen oder Schwamm entfernt werden.

Sehr hochviskose Trennmittel (z.B. Wachspasten) werden mit einem Lappen, Schwamm, Gummischieber, Pinsel oder Ähnlichem aufgebracht. Auch hier gilt, prinzipiell nur die unbedingt notwendige Menge möglichst gleichmässig aufzutragen.

Überprüfen der richtigen Auftragsmenge von TrennmittelnDie Witterungsbedingungen spielen beim Auftragen von Trennmitteln eine wichtige Rolle. Bei Regen ist ein Aufbringen des Trennmittels wegen unzureichender Haftung und benetzter Schalung nicht sinnvoll. Bei starker Sonneneinwirkung und Trockenheit können saugende Schalungen einen erhöhten Trennmittelbedarf aufweisen. Frost stellt für Trennmittelemulsionen eine Gefahr dar, da gefrorene Emulsionen unbrauchbar werden.

Wartezeit bis zum BetonierenEine bestimmte Mindestwartezeit zwischen dem Auftragen des Trennmittels und dem Betonieren kann nicht generell angegeben werden, da sie von vielen Faktoren, wie z.B. Schalungsart, Temperatur, Witterung und Trennmittelart, abhängt. Bei lösemittelhaltigen Produkten und Emulsionen ist aber auf jeden Fall die Trocknungszeit einzuhalten, da sonst die gewünschte Trennwirkung noch nicht vorhanden ist. Ausserdem kann die Qualität der Betonoberfläche dadurch in Mitleidenschaft gezogen werden, dass sich durch eingeschlossene Lösemittelreste mitunter verstärkt Poren bilden.

Abb. 10.1.2: Fingertest des richtigen Auftrags von Trennmitteln (links: zu viel Trennmittel / rechts: gute Auftragsmenge)

Mas

snah

men

191

192

Je nach Art des Lösemittels ist die Verdunstungsgeschwindigkeit unterschiedlich. Im Einzelfall sind die Wartezeiten den technischen Merkblättern zu entnehmen.

Eine starke Beanspruchung (Begehen, Witterung usw.) des Trennmittelfilms und eine zu lange Wartezeit zwischen Auftrag und Betonieren kann unter Umständen zum Nachlassen der Trennwirkung führen. Dies kann bei saugender Schalung nach einer Zeitspanne von einigen Tagen der Fall sein. Nichtsaugende Schalungen sind unkritischer: Hier bleibt die Wirkung des Trennmittels je nach Umgebungsbedingungen in der Regel für einige Wochen erhalten.

ZusammenfassungIn der betonverarbeitenden Industrie kann auf die Verwendung von Trennmitteln nicht verzichtet werden. Bei richtiger Auswahl und Anwendung und entsprechender Schalungs- und Betonqualität tragen sie zu optisch einheitlichen und dauerhaften Betonoberflächen bei. Unsachgemäss oder falsch ausgewählte Trennmittel können, ebenso wie ungeeignete Betonausgangsstoffe und -zusammensetzungen, zu Mängeln und Fehlern an der Betonoberfläche führen.

Die Produktreihe Sika® Separol® bietet für die meisten Entschalungsanforderungen die ideale Lösung.

Sika Produkteinsatz

Produktname Produkteinsatz

Sika® Separol®-33 Wirtschaftliches Trennmittel für saugende, nicht saugende und beheizte Schalungen bis 80°C

Sika® Separol®-55 Lösemittelfreies Trennmittel für Stahl-, Kunststoff- und beschichtete Holzschalungen

Sika® Separol®-6 W Biologisch abbaubares, lösemittelfreies Trennmittel für Holz-, Kunststoff- und Stahlschalungen


193


Mas

snah

men

193

194

10.2 Betoneinbau

Dauerhafte Betonbauten entstehen nur bei richtiger Verarbeitung des Frischbetons. Wichtige Schritte in der Produktionskette sind insbesondere Einbau und Vibrieren des Betons. Bei richtig eingebrachtem Frischbeton ist Folgendes gegeben:

� dauerhafte Bauten � vergütete Gesamtqualität � garantierte Festbetonleistung � Funktionalität von Trennmitteln � verbesserter Betonoberflächenaspekt

EinbringenBeim Einbringen von Frischbeton sind mehrere Aspekte zu beachten.

Zunächst muss überprüft werden, ob auf der Baustelle alle vorgenannten Betoneigenschaften gemäss den jeweiligen Normen und weiteren Anforderungen vorliegen. Insbesondere sollte für ein einfaches, sicheres Einbringen und anschliessendes Vibrieren und Glätten eine ausreichende Verarbeitbarkeit des Betons gegeben sein.

Das aufgetragene Trennmittel darf möglichst wenig mechanisch beansprucht werden. Bei senkrechter Schalung sollte der Beton möglichst nicht schräg gegen die Schalung geschüttet werden, um einen punktförmigen Abrieb des Trennfilms zu verhindern. Mit Hilfe von Schüttrohren sollte der fliessende Beton möglichst von der Schalung ferngehalten werden.

Grosse Fallhöhen, insbesondere bei Sichtbeton und selbstverdichtendem Beton, sind zu vermeiden, damit keine Entmischung stattfindet und ein einheitliches Erscheinungsbild der Betonoberfläche erreicht werden kann.

Soll nach dem Erhärten des vorangegangenen Bauteils ein weiteres eingebaut werden, muss die Fuge zwischen den beiden Betonteilen ausreichend rau sein, damit der Verbund zwischen Fest- und Frischbeton gewährleistet ist. Dies kann durch Verzögerung der Oberflächenerstarrung des ersten Bauteils erfolgen, sodass in der Fugenoberfläche Gesteinskörnungen freiliegen. Das anschliessende Einbringen des Frischbetons gegen solch eine raue Fuge stellt den erforderlichen Verbund sicher. Für die Oberflächenverzögerung sorgt zum Beispiel Sika® Rugasol®.


195

VibrierenEin wichtiger Arbeitsschritt bei der Betonproduktion ist das richtige Verdichten des Betons, denn nur bei korrekter Ausführung können der angestrebte Luftporengehalt und somit die erforderlichen Festbetoneigenschaften wie Druckfestigkeit erreicht werden.

Das Verdichten mit einem Innenrüttler sollte so ausgeführt werden, dass der Rüttler zügig tief in die Betonschicht eingeführt wird und dann ohne Unterbrechung langsam durch die gesamte Betonschicht zurückgezogen wird. Übervibrieren kann sich negativ auf die Homogenität des Frischbetons auswirken. Insbesondere bei der Verarbeitung von Frost- und Frost-Tausalz-beständigem Beton sollten die künstlich eingeführten mikroskopisch kleinen Luftporen nicht zerstört werden.

Stellen Sie sicher, dass die Innenrüttler nicht zu nahe oder direkt an die Schalungshaut gelangen. Andernfalls üben die Innenrüttler an der Schalungsoberfläche eine starke mechanische Beanspruchung aus, die zum Abrieb des Trennmittels und später zu punktuellen Anhaftungen des Betons führen kann.

GlättenDie Glättbarkeit «Finishverhalten» des Betons kann, je nachdem, welches Bauteil gegossen wurde, eine wichtige Rolle spielen.

Die Glättbarkeit des Frischbetons lässt sich mit Hilfe der Rezeptur beeinflussen, d.h. durch Feinanteilgehalt, eingesetzte Gesteinskörnungen, den w/b-Wert sowie durch die verwendeten Zusatzmittel im Allgemeinen und die Fliessmitteltechnologie im Besonderen. Vor allem die Anwendung geeigneter Fliessmittel auf Basis von Polycarboxylatether (PCE) kann die Glättbarkeit von Frischbeton deutlich beeinflussen. Beim Glätten, insbesondere von Industrieböden, die mit Flügelglättern bearbeitet werden, spielt der Zeitfaktor eine wichtige Rolle. Die genaue Berechnung der Glättzeit ist von ausserordentlicher Bedeutung.


Mas

snah

men

195

196

10.3 Nachbehandlung

Für die Qualität und Dauerhaftigkeit des Betons ist die Dichte der Bindemittelmatrix ausschlaggebend. Deshalb zeichnet sich dauerhafter Beton nicht nur durch Druckfestigkeit aus. Noch wichtiger ist seine Wasserdichtigkeit, insbesondere in den oberflächennahen Bereichen. Je geringer die Porosität und je dichter der oberflächennahe Zementstein, desto höher ist auch der Widerstand gegen äussere Einflüsse, Beanspruchungen und Angriffe.

Bei Festbeton müssen Massnahmen ergriffen werden, um den frischen Beton zu schützen, vor allem gegen:

� vorzeitiges Austrocknen durch Wind, Sonne, niedrige Luftfeuchtigkeit usw. � extreme Temperaturen (Kälte, Hitze) und schädliche rasche Temperaturwechsel � Regen � thermische und physische Erschütterungen � chemische Angriffe � mechanische Beanspruchungen

Schutz gegen vorzeitiges Austrocknen ist erforderlich, damit unter anderem die Festigkeitsentwicklung des Betons nicht infolge Wasserentzugs gestört wird. Die Folgen von hohem Wasserverlust sind:

� geringe Festigkeit der oberflächennahen Bereiche � Neigung zum Absanden � grössere Wasserdurchlässigkeit � verminderte Witterungsbeständigkeit � geringe Widerstandsfähigkeit gegen chemische Angriffe � Entstehung von Frühschwindrissen � erhöhte Gefahr späterer Schwindrissbildung


197

1

2

3

4

5

relative Luftfeuchtigkeit [%]

Betontemperatur [°C]

Lufttemperatur [°C]Windgeschwindigkeit[km/h]

Verd

unst

ete

Was

serm

enge

in

kg/

m² ·

h

Win

dstä

rke

nach

Bea

ufor

t Ska

la

9080

70

60

50

40

302010

100

1015 20

2530

35

40

40

30

0,5

20

10

00

4,0

3,5

3,0

2,5

2,0

1,5

1,0

50 10 15 20 25 30 35

Eine Vorstellung von der Grössenordnung der Wasserverdunstung je m² Betonoberfläche bei unterschiedlichen Bedingungen vermittelt die nachstehende Grafik. Aus dem Bild ist ersichtlich (eingezeichnete Pfeile), dass bei Luft- und Betontemperaturen von 20 °C, relativer Luftfeuchte von 50 % und einer mittleren Windgeschwindigkeit von 20 km/h 0,6 Liter Wasser je Stunde aus 1 m² Betonoberfläche verdunsten können. Bei höheren Betontemperaturen als derjenigen der Luft und grösser werdenden Temperaturdifferenzen erhöht sich die Wasserverdunstung erheblich. Eine Betontemperatur von 25 °C ergäbe bei sonst gleichen Bedingungen eine noch einmal um die Hälfte grössere Verdunstungsrate, nämlich 0,9 Liter je m² und Stunde.


Abb. 10.3.1: Abhängigkeit der Verdunstung von relativer Luftfeuchte, Luft- und Betontemperatur sowie Windgeschwindigkeit (nach VDZ)

Mas

snah

men

197

198

Ein Beispiel verdeutlicht diese Zahlen:Ein Frischbeton mit 180 Liter Wassergehalt je m³ enthält pro m² in einer 1 cm dicken Schicht 1,8 Liter Wasser. Die Verdunstungsrate von 0,6 Liter je m² und Stunde bedeutet, dass dem Beton innerhalb von 3 Stunden bereits eine Wassermenge entzogen wird, die dem Gesamtwassergehalt einer 1 cm dicken, nach 9 Stunden dem einer 3 cm dicken Betonschicht entspricht. Eine Nachlieferung des «verdunsteten» Wassers aus den tieferliegenden Zonen findet nur in geringem Umfang statt. Die negativen Auswirkungen auf Festigkeit, Verschleisswiderstand und Dichtigkeit der oberflächennahen Bereiche sind erheblich.

Durch extreme Temperatureinflüsse verformt sich der Beton; bei Wärme dehnt er sich aus, bei Kälte zieht er sich zusammen. Auch diese Verformungen verursachen – ähnlich wie beim Schwinden – Spannungen, die zu Rissen führen können. Es ist deshalb zu verhindern, dass sich im frischen oder jungen Beton zwischen Betonkern und Betonoberfläche grössere Temperaturunterschiede (> 15 K) ergeben und noch nicht ausreichend erhärteter Beton schroffen Temperaturwechseln ausgesetzt wird.

Mechanische Beanspruchungen wie heftige Schwingungen und starke Erschütterungen während des Erstarrens und in der ersten Zeit des Erhärtens können den Beton schädigen, wenn hierdurch sein Gefüge gelockert wird. Auch Regenwasser und strömendes Wasser verursachen häufig bleibende Schäden am frischen oder jungen Beton. Beschädigungen durch nachfolgende Arbeiten auf nicht eingeschalten Betonflächen sind durch Kantenschutz und Schutzabdeckung zu verhindern, auf eingeschalten Betonflächen durch späteres Ausschalen.

Chemische Angriffe durch Stoffe in Grundwasser, Boden oder Luft können bei zu früher Einwirkung selbst entsprechend entworfenen und verarbeiteten Beton schädigen oder diesen sogar für den vorgesehenen Verwendungszweck unbrauchbar machen. Deshalb sind diese Stoffe möglichst lange vom jungen Beton fernzuhalten, zum Beispiel durch eine Wasserhaltung oder Abdeckung.

Arten der NachbehandlungSchutzmassnahmen gegen vorzeitiges Austrocknen sind:

� Aufbringen flüssiger Nachbehandlungsmittel (z.B. Sika® Antisol® E-20) � Belassen in der Schalung � Abdecken mit Folien � Aufbringen wasserhaltender Abdeckungen � kontinuierliches Besprühen mit Wasser oder Unterwasserlagerung � eine Kombination dieser Verfahren


199

Flüssige Nachbehandlungsmittel wie Sika® Antisol® E-20 können auf die Betonoberfläche mit einfachen Geräten (z.B. Niedrigdruck-, Gartensprühanlagen) aufgesprüht werden. Das Aufbringen muss vollflächig und so früh wie möglich erfolgen; bei freiliegenden Betonflächen sofort, wenn die zunächst glänzende Oberfläche des Frischbetons matt wird, bei geschalten Flächen sofort nach dem Ausschalen. Wichtig ist, dass stets ein geschlossener Film entsteht und die in der Verarbeitungsanweisung geforderte Menge in g/m² aufgebracht wird. Bei senkrechten Flächen kann ein mehrfacher Auftrag erforderlich sein.

In frischem Zustand verfügt Sika® Antisol® E-20 über eine milchig-weisse Färbung, sodass Auftragsfehler oder Unregelmässigkeiten leicht erkannt werden. Nach der Trocknung bildet sich dann ein transparenter Schutzfilm aus.

Bei Belassung in der Schalung sind saugende Holzschalungen feucht zu halten und Stahlschalungen gegen Aufheizung (Sonnenbestrahlung) bzw. bei niedrigen Temperaturen vor zu schnellem und starkem Abkühlen zu schützen.

Sorgfältiges Abdecken mit dichten Kunststofffolien ist die gebräuchlichste Massnahme bei freien Oberflächen und nach dem Ausschalen von Bauteilen. Die Folien müssen auf den noch feuchten Beton überlappend aufgelegt und an ihren Stössen befestigt werden (z.B. durch Beschweren mit Brettern oder Steinen), damit kein Wasser aus dem Beton verdunsten kann.Die Verwendung von Kunststofffolien ist besonders für Sichtbeton zu empfehlen, da hierdurch unerwünschte Ausblühungen weitgehend vermieden werden. Die Folie darf allerdings nicht direkt auf dem frischen Beton anliegen. Eine Kaminwirkung ist ebenfalls zu vermeiden.

Beim Umschliessen von Betonoberflächen mit wasserhaltenden Materialien, wie Jutegewebe, Strohmatten oder Ähnlichem, ist die Abdeckung ständig feucht zu halten oder gegebenenfalls zusätzlich durch eine Folie vor schneller Feuchtigkeitsabgabe zu schützen.

Gegen vorzeitiges Austrocknen ist auch ständiges Feuchthalten durch Benetzen der Betonoberflächen möglich. Wechselweises Anfeuchten und Austrocknen kann zu Spannungen und damit zu Rissen im jungen Beton führen. Ein direktes Anspritzen des Betons mit Wasserstrahl ist zu vermeiden, da infolge Abkühlung der Betonoberfläche durch Wassertemperatur und Verdunstungskälte, insbesondere bei massigen Bauteilen, Risse entstehen können. Als Hilfsmittel sind Düsen oder perforierte Schläuche, wie sie zum Rasensprengen benutzt werden, geeignet. Zur Nachbehandlung können horizontale Flächen soweit möglich auch unter Wasser gesetzt werden.


Mas

snah

men

199

200

Tabelle 10.3.1: Nachbehandlungsmassnahmen für Beton

Methode Massnahmen

Aussentemperatur in °C

unter -3 °C

-3 bis +5 °C

5 bis 10 °C

10 bis 25 °C

über 25 °C

Folie/Nach-behandlungsfilm

Abdecken bzw. Nachbehandlungsfilm aufsprühen und benetzen.Holzschalung nässen; Stahlschalung vor Sonnenstrahlung schützen

X

Abdecken bzw. Nachbehandlungsfilm aufsprühen

X X

Abdecken bzw. Nachbehandlungsfilm aufsprühen und Wärmedämmung; Verwendung wärmedämmender Schalung – z.B. Holz – sinnvoll

X*

Abdecken und Wärmedämmung; Umschliessen des Arbeitsplatzes (Zelt) oder Beheizen (z.B. Heizstrahler); zusätzlich Betontemperaturen wenigstens 3 Tage lang auf +10 °C halten

X* X*

Wasser Durch Benetzen ohne Unterbrechung feucht halten

X

* Nachbehandlungs- und Ausschalfristen um Anzahl der Frosttage verlängern; Beton mindestens 7 Tage vor Niederschlag schützen

Bei niedrigen Temperaturen reicht die Verhinderung des Wasserverlustes an der Betonoberfläche allein nicht aus. Es sind rechtzeitig zusätzliche Schutzmassnahmen gegen Auskühlung durch Wärmedämmung vorzubereiten. Sie richten sich insbesondere nach den Witterungsbedingungen, der Art und den Abmessungen der Bauteile und der Schalung.

Die Nachbehandlung mit Wasser ist bei Frost nicht erlaubt. Während kurzer Frostperioden bieten sich wärmedämmende Abdeckungen, wie Bretterschalung, trockene Stroh- und Schilfmatten, Leichtbauplatten und Kunststoffmatten, an. Die Abdeckung wird zweckmässig beidseitig mit Folien vor Durchfeuchtung geschützt. Folienkaschierte Kunststoffmatten sind am besten geeignet und einfach zu handhaben. Bei strengem Frost und während längerer Frostperioden muss die den Frischbeton umgebende Luft erwärmt werden und dabei die Betonoberfläche feucht bleiben. Auf gute Abdichtung (z.B. durch Schliessen von Fenster- und Türöffnungen, durch geschlossene Arbeitszelte) ist hierbei zu achten.


201

NachbehandlungsdauerDie Dauer der Nachbehandlung muss so bemessen sein, dass auch die oberflächennahen Zonen eine ausreichende Festigkeit und Dichtheit des Betongefüges erreichen, die für die Dauerhaftigkeit des Betons und den Korrosionsschutz der Bewehrung erforderlich sind.Die Festigkeitsentwicklung wiederum hängt eng mit der Betonzusammensetzung, der Frischbetontemperatur, den Umgebungsbedingungen und den Bauteilabmessungen zusammen, und entsprechend wird auch die erforderliche Nachbehandlungsdauer davon beeinflusst.

Im Zuge der europäischen Normung werden auch einheitliche europäische Regeln für die Nachbehandlung geschaffen.

Nach SIA 262 (2013) ist die Nachbehandlungsdauer gemäss der Festigkeitsentwicklung festzulegen. Dazu wird in vier verschiedene Nachbehandlungsklassen unterschieden (NBK 1-4). Je nach Nachbehandlungsklasse muss ein prozentualer Anteil der charakteristischen Druckfestigkeit in der Randzone erreicht sein. Diese Festigkeit kann z.B. anhand der Temperaturentwicklung oder mittels Rückprallhammer bestimmt werden. Weiterhin gibt die SIA 262 (2013) Richtwerte für die Nachbehandlungsdauer an.


Mas

snah

men

201

202

11. Normen

11.1 Norm SN EN 206-1

Die europäische Norm für Beton EN 206-1 wurde in Europa mit, von Land zu Land unterschiedlichen, nationalen Vorworten und Anhängen eingeführt. Die in der Schweiz gültige Norm mit nationalen Anhängen wird mit „SN EN 206-1“ bezeichnet.Sie gilt für Beton, der für Ortbetonbauwerke, vorgefertigte Bauwerke sowie Fertigteile für Gebäude und Ingenieurbauwerke verwendet wird.

Sie gilt für � Normalbeton � Schwerbeton � Leichtbeton

Sie gilt nicht für � Porenbeton � Schaumbeton � Haufwerksporigen Beton � Mörtel mit einem Grösstkorn von ≤ 4 mm � Beton mit einer Rohdichte von weniger als 800 kg/m³ � Feuerfestbeton

Bei Beton wird zwischen Beton nach Eigenschaften (Berücksichtigung von Expositionsklasse und geforderten Eigenschaften) und Beton nach Zusammensetzung (mit festgelegter Zusammensetzung) unterschieden.

203

Norm

en

11. Normen

11.1.1 Definitionen aus der Norm

Betoneigenschaften, Exposition � Beton nach Eigenschaften Der Betonhersteller entwirft die Zusammensetzung der Mischung und ist dafür verantwortlich, dass die gelieferte Mischung den vom Verfasser geforderten Eigenschaften und den zusätzlichen Anforderungen entspricht.

� Beton nach Zusammensetzung Dem Betonlieferanten werden die zu verwendenden Ausgangsstoffe und deren Zusammensetzung vom Verfasser vorgegeben. Der Lieferant ist dann nur dafür verantwortlich, dass die gelieferte Mischung den festgelegten Angaben entspricht.

� Umwelteinflüsse (Expositionsklassen) Diejenigen chemischen und physikalischen Einflüsse, denen der Beton ausgesetzt ist und die zu Einwirkungen auf den Beton, die Bewehrung oder eingebettetes Metall führen (es sind nicht die Lasten, die in der Tragwerksplanung und bei der konstruktiven Bemessung berücksichtigt werden). Die Umwelteinflüsse werden durch die Norm in Expositionsklassen unterteilt.

� Festlegung Die endgültige Zusammenstellung dokumentierter technischer Anforderungen, die dem Hersteller als Leistung oder Zusammensetzung vorgegeben werden.

� Standardbeton Beton nach Zusammensetzung, dessen Zusammensetzung in einer am Ort der Verwendung des Betons gültigen Norm vorgegeben ist. In der Schweiz bestehen keine Regelungen für Standardbeton.

� Verfasser der Festlegung Person oder Stelle, die die Festlegung für den Frisch- und Festbeton aufstellt.

� Hersteller Person oder Stelle, die den Frischbeton herstellt.

� Verwender Person oder Stelle, die den Frischbeton zur Herstellung eines Bauwerks oder Bauteils verwendet.

203

204

11. Normen

Wasserhaushalt des Betons � Gesamtwassergehalt Summe aus dem Zugabewasser, dem bereits in der Gesteinskörnung und auf dessen Oberfläche enthaltenen Wasser, dem Wasser in Zusatzmitteln und Zusatzstoffen, wenn diese in wässeriger Form verwendet werden, und gegebenenfalls dem Wasser von zugefügtem Eis oder einer Dampfbeheizung.

� Wirksamer Wassergehalt Dies ist die Differenz zwischen der Gesamtwassermenge im Frischbeton und der Wassermenge, die vom Zuschlag aufgenommen wird.

� Wasserzementwert Masseverhältnis des wirksamen Wassergehaltes zum Zementgehalt im Frischbeton.

� Äquivalenter Wasserzementwert w/zeq Massenverhältnis des wirksamen Wassergehaltes zur Summe aus Zementgehalt und k-fach anrechenbarem Anteil von Zusatzstoffen.

Ladung, Transport, Einsatzort � Baustellenbeton Beton, der auf der Baustelle vom Verwender des Betons für seine eigene Verwendung hergestellt wird.

� Transportbeton Beton, der in frischem Zustand durch eine Person oder eine Stelle geliefert wird, die nicht der Verwender ist. Transportbeton im Sinne dieser Norm ist auch: – vom Verwender ausserhalb der Baustelle hergestellter Beton – auf der Baustelle nicht vom Verwender hergestellter Beton.

� Ladung Menge des in einem Fahrzeug transportierten Betons, die aus einer oder mehreren Chargen bestehen kann.

� Charge Dies ist die Menge Frischbeton, die in einem Arbeitsspiel eines Mischers hergestellt wird oder die während 1 Minute von einem Durchlaufmischer ausgestossen wird.

11.1.2 Expositionsklassen in Bezug auf Umgebungsbedingungen

Die Einwirkungen der Umgebungsbedingungen sind nach Expositionsklassen eingeteilt. Diese Expositionsklassen schliessen die Berücksichtigung besonderer Bedingungen am Verwendungsort des Betons oder die Anwendung von Schutzmassnahmen, wie die Verwendung von Edelstahl oder anderem korrosionsbeständigen Metall sowie die Verwendung

205

Norm

en

11. Normen

von Schutzüberzügen für den Beton bzw. die Bewehrung, nicht aus.Der Beton kann mehreren der beschriebenen Bedingungen gleichzeitig ausgesetzt sein. Die Umgebungsbedingungen, sind dann als eine Kombination von Expositionsklassen auszudrücken.

Klassen Beschreibung der Umgebung Beispiele für die Zuordnung von Expositionsklassen (informativ)

Kein Korrosions- oder AngriffsrisikoX0 Für Beton ohne Bewehrung

oder eingebettetes Metall: alle Expositionsklassen, ausgenommen Frostangriff, Verschleiss oder chemischen Angriff

Für Beton mit Bewehrung oder eingebettetem Metall: sehr trocken

Bauteile in Innenräumen mit niedriger Luftfeuchte

Korrosion durch KarbonatisierungXC1 Trocken oder ständig nass Bauteile in Innenräumen mit niedriger Luftfeuchtigkeit.

Beton, der ständig unter Wasser ist

XC2 Nass, selten trocken Langzeitig wasserbenetzte Oberflächen; Gründungsbauteile

XC3 Mässig feucht Beton in Gebäuden mit mässiger oder hoher Luft- feuchtigkeit; vor Regen geschützter Beton im Freien

XC4 Wechselnd nass und trocken Betondecken mit Wasserkontakt, die nicht unter die Expositionsklasse XC2 fallen

Korrosion durch Chloride (ausser Meerwasser)XD1 Mässig feucht Betondecken, die chloridhaltigem Sprühnebel

ausgesetzt sind

XD2a Nass, selten trocken

Chloridgehalt ≤ 0,5 g/l Süsswasser

Übliche Schwimmbäder

XD2b Chloridgehalt > 0,5 g/l Salzwasser

Zeitweise oder dauernd hohe Chloridgehalte z.B. Solebäder

XD3 Wechselnd nass und trocken Teile von Brücken mit häufigem chloridhaltigem Spritzwasserkontakt; Fahrbahndecken; Parkdecks

Tabelle 11.1.2.1: Expositionsklassen nach SN EN 206-1

205

206

11. Normen

Klassen Beschreibung der Umgebung Beispiele für die Zuordnung von Expositionsklassen (informativ)

Korrosion durch Chloride aus MeerwasserXS1 salzhaltige Luft, aber kein

unmittelbarer Kontakt mit Meerwasser

Bauteile in Küstennähe oder an der Küste

XS2 Ständig unter Wasser Teile von Meeresbauwerken

XS3 Gezeitenbereiche, Spritzwasser- und Sprühnebelbereiche

Teile von Meeresbauwerken

Frostangriff, mit oder ohne Taumittel

XF1 Mässige Wassersättigung, ohne Taumittel

Vertikale Betonoberflächen, die Regen und Frost ausgesetzt sind

XF2 Mässige Wassersättigung, mit Taumittel

Vertikale Betondecken von Strassenbauwerken, die taumittelhaltigen Sprühnebeln ausgesetzt sind

XF3 Hohe Wassersättigung, ohne Taumittel

Horizontale Betonoberflächen, die Regen und Frost ausgesetzt sind

XF4 Hohe Wassersättigung, mit Taumittel

Strassendecken und Brückenplatten, die Taumitteln ausgesetzt sind; Betonoberflächen, die taumittelhaltigen Sprühnebeln und Frost ausgesetzt sind

Chemische Angriffe

XA1 Chemisch schwach angreifende Umgebung nach Tabelle 11.1.2.3

Beton in Kläranlagen, Jauchebehälter

XA2 Chemisch mässig angreifende Umgebung nach Tabelle 11.1.2.3

Betonbauteile, die mit Meerwasser in Berührung kommen, Bauteile in betonangreifenden Böden

XA3 Chemisch stark angreifende Umgebung nach Tabelle 11.1.2.3

Industrieabwasseranlagen mit betonangreifenden Abwässern, Gärfuttersilos, Betonteile zur Rauchgasableitung

Tabelle 11.1.2.2: Expositionsklassen nach SN EN 206-1 (Fortsetzung Tabelle 11.1.1)

207

Norm

en

11. Normen

Tabelle 11.1.2.3: Grenzwerte für Expositionsklassen bei chemischem Angriff durch natürliche Böden und Grundwasser

Gebräuchliche Bezeichnung

Chemisches Merkmal

XA1(schwach angreifend)

XA2(mässig angreifend)

XA3(stark angreifend)

Grundwasser

Sulfat SO42- mg/l ≥ 200 und

≤ 600> 600 und ≤ 3000

> 3000 und ≤ 6000

pH mg/l ≤ 6,5 und ≥ 5,5

< 5,5 und ≥ 4,5

< 4,5 und ≥ 4,0

Kohlensäure CO2 angreifend mg/l ≥ 15 und ≤ 40

> 40 und ≤ 100

> 100 bis zur Sättigung

Ammonium NH4+ mg/l ≥ 15 und ≤ 30

≥ 30 und ≤ 60

> 60 und ≤ 100

Magnesium Mg2+ mg/l ≥ 300 und ≤ 1000

> 1000 und ≤ 3000

> 3000 bis zur Sättigung

Boden

Sulfat SO42-

Insgesamtmg/kg ≥ 2000 und

≤ 3000≥ 3000 und ≤ 12000

> 12000 und ≤ 24000

Säuregrad ml/kg > 200Baumann-Gully

in der Praxis nicht anzutreffen

Eine Liste der Expositionsklassen und zugehörigen Mindestzementgehalte befindet sich am Ende des Auszugs aus SN EN 206-1: Anhang F: Empfehlungen für Grenzwerte der Betonzusammensetzung.

207

208

11. NormenBe

tons

orte

n A

bis

C fü

r Hoc

hbau

Be

tons

orte

n D

bis

G fü

r Tie

fbau

Beze

ichn

ung

Sort

e 0

(Nul

l)So

rte

A1)So

rte

BSo

rte

CSo

rte

D (T

1)2,

3)So

rte

E (T

2)3)

Sort

e F

(T3)

4)So

rte

G (T

4)4)

Grun

dleg

ende

Anf

orde

rung

en

Über

eist

imm

ung

mit

dies

er N

orm

Beto

n na

ch

SN E

N 20

6-1

Beto

n na

ch

SN E

N 20

6-1

Beto

n na

ch

SN E

N 20

6-1

Beto

n na

ch

SN E

N 20

6-1

Beto

n na

ch

SN E

N 20

6-1

Beto

n na

ch

SN E

N 20

6-1

Beto

n na

ch

SN E

N 20

6-1

Beto

n na

ch

SN E

N 20

6-1

Druc

kfes

tigke

itskl

asse

C12/

15C2

0/25

C25/

30C3

0/37

C25/30

C25/30

C30/37

C30/37

Expo

sitio

nskl

asse

(K

ombi

natio

n de

r au

fgef

ührte

n Kl

asse

n)

X0(C

H)XC

2(CH

)XC

3(CH

)XC

4(CH

) XF

1(CH

)XC

4(CH

) XD

1(CH

)XF

2(CH

)

XC4(

CH)

XD1(

CH)

XF4(

CH)

XC4(

CH)

XD3(

CH)

XF2(

CH)

XC4(

CH)

XD3(

CH)

XF4(

CH)

Nenn

wer

t des

Gr

össt

korn

sD m

ax 3

2D m

ax 3

2D m

ax 3

2D m

ax 3

2D m

ax 3

2D m

ax 3

2D m

ax 3

2D m

ax 3

2

Chlo

ridge

haltk

lass

e 5)

Cl 0

.10

Cl 0

.10

Cl 0

.10

Cl 0

.10

Cl 0

.10

Cl 0

.10

Cl 0

.10

Cl 0

.10

Kons

iste

nzkl

asse

C3C3

C3C3

C3C3

C3C3

Zusä

tzlic

he A

nfor

deru

ngen

für d

ie E

xpos

ition

skla

ssen

XF2

bis

XF4

Fros

t-Ta

usal

zwid

erst

and

nein

nein

nein

nein

mitt

elho

chm

ittel

hoch

Zusä

tzlic

he A

nfor

deru

ngen

(Obj

ekts

pezi

fisch

fest

zule

gen)

AAR-

Best

ändi

gkei

tGe

mäs

s NA

, Ziff

er 5

.3.4

Sulfa

twid

erst

and

nein

nein

nein

Gem

äss

NA, Z

iffer

5.3

.4

1) D

ie B

eton

sorte

A d

eckt

auc

h di

e An

ford

erun

gen

der E

xpos

ition

skla

sse

XC1(

CH) a

b 2)

Die

Bet

onso

rte D

dec

kt a

uch

die

Anfo

rder

unge

n de

r Exp

ositi

onsk

lass

e XF

3(CH

) ab

3) D

ie B

eton

sorte

n D

und

E de

cken

die

Exp

ositi

onsk

lass

e XD

2a(C

H) a

b4)

Die

Bet

onso

rten

F un

d G

deck

en E

xpos

ition

skla

sse

XD2b

(CH)

ab

5) D

ie a

ngeg

eben

e Kl

asse

des

Chl

orid

geha

lts is

t für

Sta

hl-

und

Span

nbet

on g

eeig

net

Tabelle 11.1.2.4: Betonsorten nach SN EN 206-1 Tabelle NA.2

209

Norm

en

11. Normen

Betonsorten A bis C für Hochbau Betonsorten D bis G für Tiefbau

Bezeichnung Sorte 0 (Null)

Sorte A1) Sorte B Sorte C Sorte D (T1) 2,3)

Sorte E (T2) 3)

Sorte F (T3) 4)

Sorte G (T4) 4)

Expositionsklasse (Kombination der aufgeführten Klassen)

X0(CH) XC2(CH) XC3(CH) XC4(CH) XF1(CH)

XC4(CH) XD1(CH)XF2(CH)




Maximaler w/z-Wert bzw. w/zeq-Wert [-]

- 0,65 0,60 0,50 0,50 0,50 0,45 0,45

Mindestzementgehalt (kg/m3) a)

- 280 280 300 300 300 320 320

Dauerhaftigkeits- prüfungen d)

Keine Keine KW KW KW, FT KW, FT CW, FT CW, FT

Andere Anforderungen

SN EN 12620:2002 enthält Anforderungen an die Gesteinskörnungen

Zulässige Zementarten b)

CEM I + + + + + + + +

CEM II/A-LL + + + + + + + +

CEM II/A-M (D-LL) + + + + + + + +

CEM II/B-LL c) + + + - - - - -

CEM II/A-D + + + + + + + +

CEM II/A-S + + + + + + + +

CEM III/A + + + + - - - -

CEM III/B + + + + + + + +

CEM II/A-M (V-LL) 1) + + + + + + + +

CEM II/B-M (V-LL) 1) + + + + + + + +

CEM II/B-T 2) + + + + + + + +

CEM II/B-M (T-LL) 3) + + + + + + + +

CEM II/B-M (S-LL) 4) + + + + + + + +

CEM II/B-M (S-T) 5) + + + + + + + +

a) Der Mindestzementgehalt gilt ohne Anrechnung von Zusatzstoffen und für ein Grösstkorn Dmax 32 mm. Wird ein anderes Grösstkorn verwendet, ist der Zementgehalt entsprechend Tabelle NA.4 (Tabelle 11.1.2.6) anzupassen.b) ‹‹+›› bedeutet Verwendung des Zements zulässig, ‹‹-›› bedeutet Verwendung des Zements nicht zulässigc) Die Mindestzementgehalte sind um 20 kg/m3 zu erhöhen.d) Prüfungen gemäss Norm SIA 262/1, Anhang A, B, C und I für die Wasserleitfähikgkeit (WL), Chloridwiderstand (CW), Frost-Tausalzwiderstand (FT) und den Karbonatisierungswiderstand (KW).1) Hersteller: Holcim (Schweiz) AG, gemäss Entscheid der S-Cert AG, Schweizerische Zertifizierungsstelle für Bauprodukte, vom 7.10.20052) Hersteller: Holcim (Baden-Würtemburg) GmbH, gemäss Entscheid der S-Cert AG, Schweizerische Zertifizierungsstelle für Bauprodukte, vom 7.10.2005.3) Hersteller: Holcim (Schweiz) AG, Holcim (Vorarlberg) GmbH, Holcim (Süddeutschland) GmbH und Holcim (France), gemäss Entscheid der S-Cert AG, Schweizerische Zertifizierungsstelle für Bauprodukte, vom 6.10.2010.4) Hersteller: Juar-Zement-Fabriken AG und Juracime SA, gemäss Entscheid der S-Cert vom 6.3.2009.5) Hersteller: Holcim (Schweiz) AG, Holcim (Vorarlberg) GmbH, Holcim (Süddeutschland) GmbH, gemäss Entscheid der S-Cert AG, vom 10.12.2010.

Tabelle 11.1.2.5: Anforderungen an die Zusammensetzung und Prüfung nach SN EN 206-1 Tabelle NA.3

209

210

11. Normen

Tabelle 11.1.2.6: Mindestzementgehalte in Abhängigkeit von Dmax nach SN EN 206-1 Tabelle NA.4

Nennwert des Grösstkorns in mm

8 16 22,5 32 45 63

Mindestzementgehalte % von Mindestzementgehalt in Tabelle NA.3

+15 +10 +5 0 -5 -10

Tabelle 11.1.2.7: Anforderungen an die Zusammensetzung von Beton für Bohrpfähle und Schlitzwände mit einem Grösstkorn von Dmax 32 nach SN EN 206-1 Tabelle NA.6

Bezeichnung P1Im Trockenen(NPK H)

P2Unter Wasser(NPK I)

P3Im Trockenen(NPK K)

P2Unter Wasser(NPK L)

Grundlegende Anforderungen

Übereinstimmung mit dieser Norm

Druckfestigkeitsklasse C25/30 C25/30 C20/25 C20/25

Expositionsklasse(n) Keine 1)

Nennwert des Grösstkorns Dmax 32

Chloridgehaltklasse C1 0.10

Konsistenzklasse F4 F5 F4 F5

Zusätzliche Anforderungen (objektspezifisch festzulegen)

Frost-Tausalz-Widerstand 2) (evtl. mittel) (evtl. mittel) nein nein

AAR-Beständigkeit Gemäss NA, Ziffer 5.3.4

Sulfatwiderstand Gemäss NA, Ziffer 5.3.4 nein nein1) Um Missverständnisse zu vermeiden, wird auf die Angabe einer Expositionsklasse verzichtet.2) In Einzelfällen (z.B. teilweise freiliegende Oberflächen der Pfähle) kann es angezeigt sein, einen ‹‹mittleren›› Frost-Tausalz-Widerstand zu fordern.

211

Norm

en

11. Normen

Tabelle 11.1.2.8: Grundlegende und allfällig zusätzliche Anforderungen an die Betone für Bohrpfähle und Schlitzwände nach SN EN 206-1 Tabelle NA.5

Bezeichnung P1Im Trockenen(NPK H)

P2Unter Wasser(NPK I)

P3Im Trockenen(NPK K)

P2Unter Wasser(NPK L)

Maximaler w/z-Wert bzw. w/zeq- Wert [-] 0,50 0,50 0,60 0,60

Mindestzementgehalt (kg/m3) 1) 330 380 330 380

Gesteinskörnung Gemäss SN EN 12620

Richtwerte für den Mehlkorngehalt (kg/m3)

Dmax > 8mm ≥ 400

Dmax < 8mm ≥ 450

Zulässige Zementarten Gemäss Tab.NA.3 für die Betonsorten D (T1) und E (T2)

Gemäss Tab.NA.3 für die Betonsorten C bis G

1) Der Mindestzementgehalt gilt ohne Anrechnung von Zusatzstoffen und für ein Grösstkorn Dmax 32 mm. Wird ein anderes Grösstkorn verwendet, ist der Zementgehalt entsprechend Tabelle NA.4 (Tabelle 11.1.2.6) anzupassen.

11.1.3 Betonsorten bei chemischem Angriff

Tabelle 11.1.3.1: Betonsorten bei chemischem Angriff

Expositionsklasse

Betonsorte bei chemischem Angriff

Einordnung wegen des Sulfatgehaltes im Grundwasser oder Boden 1)

Einordnung wegen anderen Arten des chemischen Angriffs (lösend)

Tiefbauten Pfähle

XA1 (CH) C oder D (T1) P1 oder P2 3) C oder D (T1)

XA2 (CH) F (T3) 4)

XA3 (CH) F (T3) 2) F (T3) 2)

1) Beton ist mit einem Zement mit einem hohen Sulfatwiderstand gemäss Tabelle NA.8 herzustellen.2) Es ist mit Fachleuten zu prüfen, ob zusätzliche Schutzmassnahmen möglich und nötig sind.3) Ggf. sind Fachleute beizuziehen.4) Die Betonsorte deckt auch den chemischen Angriff durch Abwasser in Biologiebecken von kommunalen Abwasserreinigungsanlagen (Expositionsklasse XAA) gemäss cemsuisse-Merkblatt 01 ab. Das Merkblatt enthält Hinweise zu weiteren Massnahmen.

211

212

11. Normen

11.1.4 Druckfestigkeitsklassen

Für die Klassifizierung darf die charakteristische Festigkeit von Zylindern mit 150 mm Durchmesser und 300 mm Länge nach 28 Tagen (fck,cyl) oder von Würfeln mit 150 mm Kantenlänge nach 28 Tagen (fck,cube) verwendet werden. Die SN EN 206-1 empfiehlt die Verwendung von Würfeln mit 150 mm Kantenlänge.

Tabelle 11.1.4.1: Druckfestigkeitsklassen für Normal- und Schwerbeton:

Druckfestigkeits-klasse:

Charakteristische Mindestdruckfestigkeit von Zylindern fck,cyl N/mm²

Charakteristische Mindestdruckfestigkeit von Würfeln fck,cube N/mm²

C 8 / 10 8 10

C 12 / 15 12 15

C 16 / 20 16 20

C 20 / 25 20 25

C 25 / 30 25 30

C 30 / 37 30 37

C 35 / 45 35 45

C 40 / 50 40 50

C 45 / 55 45 55

C 50 / 60 50 60

C 55 / 67 55 67

C 60 / 75 60 75

C 70 / 85 70 85

C 80 / 95 80 95

C 90 / 105 90 105

C 100 / 115 100 115

213

Norm

en

11. Normen

Tabelle 11.1.4.2: Druckfestigkeitsklassen für Leichtbeton:

Druckfestigkeits-klasse:

Charakteristische Mindestdruckfestigkeit von Zylindern fck,cyl N/mm²

Charakteristische Mindestdruckfestigkeit von Würfeln fck,cube N/mm²

LC 8 / 9 8 9

LC 12 / 13 12 13

LC 16 / 18 16 18

LC 20 / 22 20 22

LC 25 / 28 25 28

LC 30 / 33 30 33

LC 35 / 38 35 38

LC 40 / 44 40 44

LC 45 / 50 45 50

LC 50 / 55 50 55

LC 55 / 60 55 60

LC 60 / 66 60 66

LC 70 / 77 70 77

LC 80 / 88 80 88

Tabelle 11.1.4.3: Rohdichteklassen für Leichtbeton:

Rohdichteklasse D 1.0 D 1.2 D 1.4 D 1.6 D 1.8 D 2.0

Rohdichtebereich kg/m³

≥ 800 und ≤ 1000

> 1000 und ≤ 1200

> 1200 und ≤ 1400

> 1400 und ≤ 1600

> 1600 und ≤ 1800

> 1800 und ≤ 2000

213

214

11. Normen

11.1.5 Einteilung nach Konsistenzklassen

Die Konsistenzklassen in den folgenden Tabellen sind nicht direkt vergleichbar. Für erdfeuchten Beton (Beton mit geringem Wassergehalt) ist die Konsistenz nicht klassifiziert.

Tabelle 11.1.5.1: Verdichtungsmassklassen Tabelle 11.1.5.2: Ausbreitmassklassen

Verdichtungsmassklassen Ausbreitmassklassen

Klasse Verdichtungsmass Klasse Ausbreitmass (Durchmesser) in mm

C0¹ ≥ 1,46 F1¹ ≤ 340

C1 1,45 bis 1,26 F2 350 bis 410

C2 1,25 bis 1,11 F3 420 bis 480

C3 1,10 bis 1,04 F4 490 bis 550

C4a < 1,04 F5 560 bis 620

a C4 gilt nur für Leichtbeton F6¹ ≥ 630

215

Norm

en

11. Normen

11.1.6 Der k-Wert-Ansatz nach SN EN 206-1Bei der Verwendung von Zusatzstoffen von Typ II (Flugaschen, Hydrolith F200, Silikastaub, Hüttensandmehl, siehe Kapitel 3.4, Seite 32) erlaubt der k-Wert, solche Stoffe angemessen bei der Wasseranrechnung im Frischbeton zu berücksichtigen.

Verwendung von:

Zement «Wasserzementwert» w/z

Zement und Zusatzstoff Typ II «Wasser/(Zement + k × Zusatzstoff)-Wert» w/z eq

Der tatsächliche k-Wert hängt vom konkreten Zusatzstoff ab.

k -Wert-Ansatz für Flugasche gem. SN EN 450Bei der Verwendung von CEM I

� Festigkeitsklassen: 32.5, 42.5, 52.5 � Ohne Nachweis zulässig für alle Expositionsklassen � k-Wert: 0,4 � Die Höchstmenge an Flugasche, die auf den w/z und Mindestzementgehalt angerechnet werden darf: 33 M-%

Bei der Verwendung von CEM II/A-LL � Festigkeitsklassen: 42.5, 52.5 � Ohne Nachweis zulässig für XC1, XC2, XC3, XC4, XD1, XF1 � k-Wert: 0,4 � Die Höchstmenge an Flugasche, die auf den w/z und Mindestzementgehalt angerechnet werden darf: 25 M-% (der Kalksteingehalt KG des verwendeten CEM II/A-LL muss nach folgender Gleichung berücksichtigt werden)

zmin,ZS ≥ zmin - [ k × (zmin - 200) × (1 - KG / (100 - KG)] [kg/m³]

Mit:zmin,ZS Mindestzementgehalt bei Zugabe von Flugasche [kg/m3]zmin Mindestgehalt nach SN EN 206-1, Tab. NA.3 [kg/m3]k k-Wert des Zusatzstoffes (Typ II) [-]KG Kalksteingehalt des verwendeten CEM II/A-LL

215

216

11. Normen

Bei der Verwendung von CEM II/B-M (T-LL) � Festigkeitsklassen: 42.5 � Ohne Nachweis zulässig für XC1, XC2, XC3, XC4, XD1, XF1 � k-Wert: 0,4 � Höchstmenge an Flugasche, die auf den w/z und Mindestzementgehalt angerechnet werden darf: 25 M-% für XC1, XC2, XC4, XD1, XF1 15 M-% für XC3

k -Wert Ansatz für andere puzzolanische Zusatzstoffe (Typ II)Bei der Verwendung von CEM I mit Hydrolith F200

� Festigkeitsklassen: 32.5, 42.5, 52.5 � Ohne Nachweis zulässig für alle Expositionsklassen ausser XF2 und XF4 � k-Wert: 0,4 � Die Höchstmenge an Flugasche, die auf den w/z und Mindestzementgehalt angerechnet werden darf: 25 M-%

Bei der Verwendung von CEM II/A-LL mit Hydrolith F200 � Festigkeitsklassen: 42.5, 52.5 � Ohne Nachweis zulässig für XC1, XC2, XC3, XC4, XD1, XF1 � k-Wert: 0,4 � Die Höchstmenge an Flugasche, die auf den w/z und Mindestzementgehalt angerechnet werden darf: 25 M-% (der Kalksteingehalt KG des verwendeten CEM II/A-LL muss nach derselben Gleichung wie bei Flugasche berücksichtigt werden)

zmin,ZS ≥ zmin - [ k × (zmin - 200) × (1 - KG / (100 - KG)] [kg/m³]

Mit:zmin,ZS Mindestzementgehalt bei Zugabe von Flugasche [kg/m3]zmin Mindestgehalt nach SN EN 206-1, Tab. NA.3 [kg/m3]k k-Wert des Zusatzstoffes (Typ II) [-]KG Kalksteingehalt des verwendeten CEM II/A-LL

217

Norm

en

11. Normen

k-Wert-Ansatz für Silikastaub gem. SN EN 13263Bei der Verwendung der Zementarten CEM I und CEM II/A-LL ist die Höchstmege Silikastaub, die auf den Wasserzementwert und den Zementgehalt angerechnet werden darf 11 M-%

Bei der Verwendung der Zementarten CEM I und CEM II/A-LL beträgt der k-Wert generell 1,0

Mindestzementgehalt: Dieser darf höchstens um 30 kg/m³ vermindert werden, wenn Beton aus Expositionsklassen verwendet wird, in denen der Mindestzementgehalt ≤ 300 kg/m³ beträgt. Zusätzlich gilt, dass der Gehalt an (Zement + k × Silikastaub) nicht geringer als der geforderte Mindestzementgehalt für die massgebende Expositionsklasse sein darf.

Gemeinsame Verwendung von Flugasche oder Hydrolith F200 mit Silikastaub Zur Gewährleistung einer ausreichenden Alkalität der Porenlösung bei Stahl- und Spannbeton müssen folgende Bedingungen für die Höchstmenge an Flugasche und oder Hydrolith F200 erfüllt sein:

� Flugasche ≤ (0,66 × Zement – 3 × Silikastaub) in Massenanteilen � Hydrolith F200 ≤ (0,66 × Zement – 3 × Silikastaub) in Massenanteilen

Für Silikastaub muss dabei immer gelten: � Silikastaub/Zement ≤ 0,11 in Massenanteilen

Eine gemeinsame Verwendung von Silikastaub mit Hüttensand oder von Silikastaub mit Hydrolith F200 und anderen puzzolanischen Zusatzstoffen (Typ II) ist nicht zulässig.

217

218

11. Normen

11.1.7 Chloridgehalt (nach SN EN 206-1)

Der Chloridgehalt in Beton, ausgedrückt als Massenanteil von Chloridionen im Zement, darf den Wert für die gewählte Klasse gemäss folgender Tabelle nicht überschreiten.

Tabelle 11.1.7.1: Höchstzulässige Chloridgehalte von Beton

Betonverwendung Klasse des Chloridgehalts a)

Höchstzulässige Chloridgehalte, bezogen auf den Zement b) in Massenanteilen *

Ohne Betonstahlbewehrung oder anderes eingebettetes Metall (mit Ausnahme von korrosionsbeständigen Anschlagvorrichtungen)

Cl 1.0 1,0%

Mit Betonstahlbewehrung oder anderem eingebettetem Metall

Cl 0.20 0,20%

Cl 0.40 0,40%

Mit Spannstahlbewehrung Cl 0.10 0,10%

Cl 0.20 0,20%

a) Für konkrete Betonverwendungen hängt die anzuwendende Klasse von den am Betonverwendungsort geltenden Bestimmungen ab.

b) Wenn Zusatzstoffe des Typs II verwendet und für den Zementgehalt berücksichtigt werden, wird der

Chloridgehalt ausgedrückt als der Chloridionengehalt, bezogen auf den Zement im Massenanteil und

die Gesamtmasse der zu berücksichtigenden Zusatzstoffe.

* Werden Zusatzstoffe des Typs II verwendet und für den Zementgehalt berücksichtigt, wird der Chloridgehalt bezogen auf den Zement im Massenanteil und der Gesamtmasse der für die Berechnung des Wasserzementwerts zu berücksichtigenden Zusatzstoffe (=Zementmasse + k-Wert x Zusatzstoffe) ausgedrückt.

11.1.8 Bezeichnung von Betonsorten

Tabelle 11.1.8.1: Beispiel: Pumpbeton für Bodenplatte im Grundwasserbereich

Bezeichnung nach SN EN 206-1 (Beton nach Eigenschaften)

Beton nach SN EN 206-1C 30/37XC 4Cl 0.20

Dmax 32 (Grösstkorndurchmesser)C3 (Verdichtungsmassangabe)Pumpbar

219

Norm

en

11. Normen

11.1.9 Konformitätskontrolle

Dies umfasst die Kombination von Handlungen und Entscheidungen, die entsprechend zuvor angenommener Regeln über die Konformität durchgeführt und getroffen werden müssen, um die Übereinstimmung des Betons mit der Spezifikation nachzuprüfen.Die Konformitätskontrolle unterscheidet zwischen Beton nach Eigenschaften und Beton nach Zusammensetzung. Zusätzlich ergeben sich je nach Betonart noch weitere und unterschiedliche Kontrollen.

Tabelle 11.1.9.1: Mindesthäufigkeit der Probenahme zur Bestimmung der Druckfestigkeit (nach EN 206-1)

Bis zu 50 m3 Nach den ersten 50 m3 a)

Beton mit Zertifizierung der Produktionskontrolle

Beton ohne Zertifizierung der Produktionskontrolle

Erstherstellung (bis mindestens 35 Ergebnisse erhalten wurden)

3 Proben 1/200 m3 oder2 pro Produktionswoche

1/150 m3 oder1 pro Produktionstag

Stetige Herstellungb) (wenn mindestens 35 Ergebnisse verfügbar sind)

1/400 m3 oder1 pro Produktionswoche

a) Die Probenahme muss über die Herstellung verteilt sein, und für je 25 m³ sollte höchstens 1 Probe genommen werden.

b) Wenn die Standardabweichung der letzten 15 Prüfergebnisse 1,37 s überschreitet, ist die

Probenahmehäufigkeit für die nächsten 35 Prüfergebnisse auf diejenige zu erhöhen, die für die

Erstherstellung gefordert wird.

Konformitätskriterien für die Druckfestigkeiten: siehe SN EN 206-1.

11.1.10 Nachweis anderer Betoneigenschaften

Neben der Druckfestigkeit sind auch für weitere Frisch- und Festbetoneigenschaften Konformitätsnachweise nach SN EN 206-1 zu erbringen.

Für Spaltzugfestigkeit, Konsistenz (Verarbeitbarkeit), Rohdichte, Zementgehalt, Luftgehalt, Chloridgehalt und Wasserzementwert sind Probenahmeplan, Prüfverfahren und Konformitätskriterien festgelegt (siehe entsprechende Kapitel in SN EN 206-1).

In den Kapiteln 5 und 7 wird auf einzelne Prüfverfahren eingegangen.

219

220

12. Index

AAAR 150AAR-Beständigkeit 126Abbindebeginn 55AbriebbeständigerBeton 154Abriebfestigkeit 120Abstandsfaktor 140Abziehbarkeit 46Alkali-Aggregat-Reaktion 150AlkalifreierBeschleuniger 90AusbreitmassPrüfung 50

BBetoneinbau 194Betonoberfläche 186, 197Betonprüfhammer 107Betonrezeptur 34Betontemperatur 61, 65, 197Betonverflüssiger 29Betonzusatzmittel 14, 18, 28Betonzusatzstoffe 32Betonzuschläge 25Biegezugfestigkeit 108Bindemittel 22, 37Bindemittelgehalt 162Bluten 67Brackwasser 33Bruchbilder 106

CChemischeBeständigkeit 122Chloridgehalt 218

DDarrversuch 45DichtevonFestbeton 102Dichtstromförderung 90Dichtungsmittel 30DosierungvonZusatzmitteln 28Druckfestigkeit 103, 106, 107Druckfestigkeitsklassen 212Dünnstromförderung 90

EEigenverdichtungsverhalten 74Einstreustoffe 82Elastizitätsmodul 111E-Modul 111Endfestigkeit 105Erhärtungsbeschleuniger 9, 30Erstarrungsbeschleuniger 29, 30Ettringit 124Expositionsklassen 204

FFarbbeton 172Faserarten 168Faserbeton 166Feinanteil 34FeineGesteinskörnung 26Feinmörtelleim 37Festbeton 8, 98Festigkeitsentwicklung 103Festigkeitsklassen 89Feuerbeständigkeit 146FeuerfesterBeton 146Fliessmittel 29, 31Flugasche 23, 32

221

12. Index

Inde

x

Frischbetonrohdichte 64Frischbetontemperatur 65Frost-Tausalz-beständigerBeton 138Frost-Tausalz-Beständigkeit 118Fugen 182

GGebrocheneGesteinskörnung 70Gefrierfestigkeit 60Gesteinskörnung 25, 26GesteinskörnungennachNorm 26Gesteinsmehle 32Glätten 195Gleitbeton 86GrobeGesteinskörnung 26Grundwasser 207

HHochfesterBeton 160Hochofenschlacke 32Hochofenzement 22Holzzucker 188Homogenität 66Hydratation 55Hydratationswärme 81

IinaktiveStoffe 32

KKalkfüller 32Kapillarporen 116Kapillarporosität 114, 130Kohäsion 66

Kompositzement 22Konformitätskontrolle 219Konsistenz 46Konsistenzklassen 214Kornanteil 34Korngemisch 26Korngruppe 26Kornzusammensetzung 27KorrosionsbeständigerBeton 134KorrosionshemmendeZusatzmittel 30Korrosionsschutzmittel 134Kranbeton 68

LlatenthydraulischeZusatzstoffe 32Leichtbeton 176Leichtzuschläge 25Leimvolumen 37L-Kasten-Versuch(L-Box) 52Luftgehalt 63, 72, 138, 140Luftporenbildner 30, 138

MMassenbeton 80Mindesttemperatur 61Mischungsstabilisierer 174Mischzeit 46, 140Monobeton 82

221

222

12. Index

NNachbehandlung 79,93, 196Nachbehandlungsdauer 201Nachhaltigkeit 14Nachtverzögerung 58

OOberflächenerstarrung 194OberflächenverbesserndeZusatzmittel 30Oberflächenverzögerer 79Oberflächenwasser 33

PPigmente 32PlastischesSchwinden 112, 164Portlandzement 22Portlandzementklinker 23Prismen 98Probekörper 98, 100Prüfmaschinen 101Pumpbeton 70Pumphilfe 30Puzzolanzement 22

RRestwasser 33RundeGesteinskörnung 70

SSand 25saugfähigeSchalungen 188Säureangriff 122SCC 34, 74Schalenrisse 80Schalung 98, 186Schalungsdruck 77Schmiermischungen 72Schmiermittel 34Schwerbeton 178Schwerzuschläge 25SchwindarmerBeton 164Schwinden 112Schwindreduzierer 30Sedimentationsstabilität 54SelbstverdichtenderBeton 74Separation 66Setzfliessversuch 51Setzmass 48Sichtbeton 170Siebgrösse 26Siebtest 54Silikastaub 32SNEN206-1 202Sommerbeton 55Spritzbeton 88Spritzbetonhandbuch 91Spritzverfahren 90Stabilisierer 30Sulfat 124Sulfatangriff 124SulfatbeständigerBeton 142

223

12. Index

Inde

x

TTemperatur 56, 65Trennfilmbildner 187Trinkwasser 33Tübbing 96Tübbingbeton 96

UUmwelt 14Unterwasserbeton 174

VVerarbeitbarkeit 46VerarbeitungshinweiseTrennmittel 190Verdichtungsmass 49, 214Verdünnungsmittel 187Verkehrsflächen 78Verzögerer 29Verzögerungsbegriffe 55Vibrationssyndrom 74Vorfabrikation 92V-Trichter 53

WWalzbeton 84Wärmerückstauverfahren 96Wärmeverlust 61Wasser 33WasserdichterBeton 130, 180

Wassereindringtiefe 116Wasserleitfähigkeit 115Wasserundurchlässigkeit 114, 130Wasserzementwert 44WeisseWanne 180Winterbeton 60Würfel 98w/z 44

ZZement 22Zementarten 24Zementmörtelleim 37Zementzusatzstoffe 32Zugfestigkeit 110Zylinder 98

223

224

Notizen

225

Notizen

225

Sys

tè

me de qualité certifié

ISO

9001/ EN 29001

Cer

tified Quality System

ISO

9001/ EN 29001

Sis

tem

a certificato di qualità

ISO

9001/ EN 29001

Reg.-Nr. 10553-03

Reg. no 10553-03Reg. no 10553-03

since 1986

depuis 1986 dal 1986

Zerti

fizier

tes Qualitätssystem

ISO

9001/ EN 29001

Reg.-Nr. 10553-03

seit 1986

Sika – der verlässliche PartnerMehrwert vom Fundament bis zum Dach

� Systemlösungen für den Tunnelbau � Betontechnologie � Abdichtungen � Industriebodenbeläge und dekorative Beschichtungen � Plattenlegerwerkstoffe � Klebstofftechnologie für Parkettbeläge � Kleben und Dichten an der Gebäudehülle � Brandschutz von Stahl und Beton � Stahlkorrosionsschutz � Bauwerksinstandsetzung, -schutz und -verstärkung � Flachdachabdichtung

Sika Schweiz AGTüffenwies 16CH-8048 ZürichTel. +41 58 436 40 40Fax +41 58 436 45 84 www.sika.ch

Vor Verwendung und Verarbeitung ist stets das aktuelle Produktdatenblatt der verwendeten Produkte zu konsultieren. Es gelten unsere jeweils aktuellen Allgemeinen Geschäftsbedingungen.

© S

ika

Schw

eiz

AG /

BU C

oncr

ete

/ BRO

110-

1013

/ 05

.201

3

Sika Betonhandbuch 2013

Documents

Transcript of Sika Betonhandbuch 2013