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Praxisgerechte Regelwerke für Beton Christoph Müller Ingmar Borchers, Eberhard Eickschen, Sebastian Palm, Jochen Reiners, Katrin Severins 57. BetonTage Neu-Ulm 5.- 7. Februar 2013

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Praxisgerechte Regelwerkefür Beton

Christoph MüllerIngmar Borchers, Eberhard Eickschen,

Sebastian Palm, Jochen Reiners, Katrin Severins

57. BetonTage Neu-Ulm5.- 7. Februar 2013

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Antiker Beton

Pantheon (2. Jahrh. n. Chr.)

Kuppel: Leichtbeton

Römischer Beton:„Opus caementitium“auch heute erhalten:

vor 10.000 Jahren Türkei: Mauermörtelaus gebranntem Kalk

vor 2000 Jahren

Tempel Theater Brücken Straßen etc.

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Die Geschichte des modernen Betons

1804 Erste Herstellung vorgefertigter Betonträger in Frankreich

1824 Der englische Maurer Joseph Aspdin brennt ein Gemisch aus Ton und Kalk auf der Halbinsel Portland zu Zement

1849 Der französische Gärtner Joseph Monier konstruiert Blumentöpfe aus Beton mit Drahteinlagen (» Monier Eisen«)

1878 Erste Norm für Portlandzement in Deutschland

1901 Erster Portlandhüttenzement

1902 USA: Erstes Hochhaus aus Stahlbeton (Ingalls Building, Cincinnati, 16 Stockwerke, Stahlbeton-Rahmen-Konstruktion)

1954 Siegeszug des Transportbetons beginnt

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Die Geschichte des modernen Betons

1990 Hochfester Beton (> 50 MPa)

1997 Ultra high performance concrete UHPC( 250 MPa) „Sherbrooke bridge, Canada“

1995 Selbstverdichtender Beton (SCC)

THE FOOTBRIDGE OF PEACEProject Location: Seoul, KoreaArchitect: Rudy Ricciotti (2002)

Heute Beton ist ein high-tech-Produkt.

Die Betontechnologie entwickelt sichfortlaufend weiter. SCC, transluzenterBeton, UHPC und Textilbeton sind diejüngsten und spektakulärsten Beispieleeiner Entwicklung, die noch lange nichtabgeschlossen ist.

to be continued ...

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Beton als 5-Stoff-System

Zusatz-mittel

Gesteins-körnung

Beton

Zement

Wasser

Zusatz-stoffe

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Nutzen der Betonbauweise

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Anforderungen an moderne Betone

Betonierbarkeit ???

Betone mit weichen Konsistenzen !!!

Quelle: Winter, G.; Schnellenbach-Held, M.; Gusia; P:Ausführungsqualität von Stahlbeton- und Spannbetonbauwerken an Bundesfernstraßen.Beton- und Stahlbetonbau 107(2012) Heft 3

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Nachhaltigkeitsbewertung im DGNB-System

ÖkologischeQualität

22,5%

ÖkonomischeQualität

22,5%

Soziokulturelleund funktionale

Qualität

22,5%

Technische Qualität 22,5%

Prozessqualität 10%

Standortqualität

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Nachhaltige Nutzung natürlicher Ressourcen

Das Bauwerk muss derart entworfen, errichtet und abgerissen werden, dass die natürlichen Ressourcen nachhaltig genutzt werden und insbesondere Folgendes gewährleistet ist:

a) Das Bauwerk, seine Baustoffe und Teile müssen nach dem Abrisswiederverwendet oder recycelt werden können;

b) das Bauwerk muss dauerhaft sein;

c) für das Bauwerk müssen umweltverträgliche Rohstoffe und Sekundärbaustoffeverwendet werden.

Grundanforderung an Bauwerke Nr. 7

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Dauerhaftigkeit – EN 206-1/DIN 1045-2

definierte BetoneigenschaftenGrenzwerte für die ZusammensetzungAusgangsstoffe

Performance durchDeskription

Nachweis der Dauerhaftigkeit

Erfahrung

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Erfassung und Festlegung der

Bauteilexposition

Mindestbeton-deckung

Zusammensetzung des Betons

Nachbehandlung

Konzept zur Sicherstellung der Dauerhaftigkeit

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Portlandzement CEM I Portlandhüttenzemente CEM II/A-S und CEM II/B-S Portlandschieferzemente CEM II/A-T und CEM II/B-T Portlandkalksteinzemente CEM II/A-LL Portlandflugaschezemente CEM II/A-V und CEM II/B-V Portlandkompositzemente CEM II/A-M mit S, LL, T, V bzw. D1)

Portlandkompositzemente CEM II/B-M mit S, T, V bzw. D1)

Portlandkompositzemente CEM II/B-LL und CEM II/B-Mmit abZ (Anwendungszulassung AZ) Hochofenzemente CEM III/A2)

1) (D-V) nicht in XF2/XF42) Expositionsklasse XF4: CEM III/A der Festigkeitsklasse ≥ 42,5 N oder

der Festigkeitsklasse 32,5 R mit bis zu 50 M.-% Hüttensand

Zementarten für alle Expositionsklassen (DIN 1045-2)

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LCA-Ergebnisse „Durchschnittszement 2010“

Treibhauseffekt (GWP) 872 692 kg CO2-Äq - 21 %

Ozonabbau (ODP) 1) 0 1,50*10-5 kg R11-Äq -

Versauerung (AP) 1,68 0,81 kg SO2-Äq - 52 %

Überdüngung (EP) 0,20 0,12 kg Phosphat-Äq. - 40 %

Sommersmog (POCP) 2) 0,07 0,10 kg Ethen-Äq. -

Primärenergie (n.ern.) 4355 2451 4) MJ - 44%

Primärenergie (ern.) 3) - 65,8 MJ -

abiot.Ressourcenabbau el. 3) - 0,0013 kg Sb-Äq. -

abiot.Ressourcenabbau foss. 3) - 1901 MJ -

1996 2010 Änderung

1) Indikator wurde 1996 zu Null gesetzt 2) Indikator lag 1996 ein anderes Berechnungsverfahren zugrunde

3) Indikator bei früheren Erhebungen nicht betrachtet

4) 2010 größerer Anteil an Sekundärbrennstoffen und veränderter Strommix geringerer Primärenergiebedarf

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LCA-Ergebnisse „Durchschnittszement 2010“

Treibhauseffekt (GWP) 872 692 kg CO2-Äq - 21 %

Primärenergie (n.ern.) 4355 2451 4) MJ - 44%

1996 2010 Änderung

1) Indikator wurde 1996 zu Null gesetzt 2) Indikator lag 1996 ein anderes Berechnungsverfahren zugrunde

3) Indikator bei früheren Erhebungen nicht betrachtet

4) 2010 größerer Anteil an Sekundärbrennstoffen und veränderter Strommix geringerer Primärenergiebedarf

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Dauerhaftigkeit – EN 206-1/DIN 1045-2

Nachweis der Dauerhaftigkeit

anerkannte Verfahrentatsächliche Verhältnissewiderspiegelnanerkannte Leistungs-kriterien

Labor-Performance

rechnerische Modelle, die an Prüfergebnissen bzw. praktischen Erfahrungen kalibriert sind

berechnete Performance

Erfahrung VorhersagemodellePrüfung

definierte BetoneigenschaftenGrenzwerte für die ZusammensetzungAusgangsstoffe

Performance durchDeskription

- Mindestlebensdauer >> 50 Jahre,- neue Baustoffen, Baustoffe ohne Langzeiterfahrung - hier: neue Zemente- besonderen Umweltbedingungen / Beanspruchungen …

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Vorarbeiten - Optimierung der Raumausfüllung und der Komponentenverteilung von Multikompositzementen

Herstellung von Laborzementen mit geringen Klinkeranteilen

Optimierung der Korngrößen- und Komponentenverteilungen

Optimierung der Raumausfüllung

Einfluss auf Festigkeitsentwicklung

Definition eines hydratationsgradbasierten Kennwertes zur Vorhersage der Mörtelfestigkeit

HGz

1RA100

HGzwHWZ M

OH2

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Bestimmung des Hydratationsgrades mittels STA

Simultanthermoanalyse mit Massenspektrometer

Auswertung des auf Wasser zurückzuführenden Massenverlustes

Relation zu einer vollständig hydratisierten Portlandzementprobe bzw. zum Literaturwert

Referenz Probe

Wasser

CO2

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0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

70,0

80,0

90,0

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

HWZ

Mör

teld

ruck

fest

igke

it in

MPa

PortlandzementFeinstkomponente CFeinstkomponente SFeinstkomponente VFeinstkomponente DFeinstkomponente GMFeinstkomponente Zmehrere Feinstkomponenten

Vorarbeiten - Optimierung der Raumausfüllung und der Komponentenverteilung von Multikompositzementen

Korrelation zwischen HWZ und Mörteldruckfestigkeit

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Ergebnisse - Mörteldruckfestigkeit

0

10

20

30

40

50

60

70

Referen

z CEM I 5

2,5 N

Referen

z CEM I 3

2,5 R

Referen

z CEM II/

B-S 42

,5 N

Z4: 80

K2_20

LL

Z5: 65

K2_35

LL

Z6: 80

K2_20

S2

Z7: 65

K2_35

S2

Z8: 80

K2_20

S1

Z9: 65

K2_35

S1

Z10: 8

0K2_

20V1

Z11: 6

5K2_

35V1

Z12: 8

0K2_

20V2

Z13: 6

5K2_

35V2

Z14: 7

0K1_

15S2_

15V1

Z15: 6

0K1_

20S2_

20V1

Z16: 5

0K1_

25S2_

25V1

Z17: 7

0K1_

15S1_

15V2

Z18: 6

0K1_

20S1_

20V2

Z19: 5

0K1_

25S1_

25V2

Z20: 7

0K2_

15S1_

15V1

Z21: 6

0K2_

20S1_

20V1

Z22:50

K2_25

S1_25

V1

Z23: 7

0K1_

15S2_

15LL

Z24: 6

0K1_

20S2_

20LL

Z25: 5

0K1_

25S2_

25LL

Z26: 7

0K1_

15V2_

15LL

Z27: 5

0K1_

20V2_

20LL

Z28: 5

0K1_

25V2_

25LL

Dru

ckfe

stig

keit

in M

Pa

2 Tage 7 Tage 28 Tage

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Zusammenhang zwischen Druckfestigkeit und Hydratationsgrad

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0,7 0,9 1,1 1,3 1,5 1,7 1,9

HWZ

Dru

ckfe

stig

keit

in M

Pa

2d 7d 28d Trendlinie

R² = 0,92

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Dauerhaftigkeitsorientierte Zementoptimierung

Druckfestigkeit (links) und Abwitterung von Beton (Würfelverfahren, rechts) mit Portlandkalksteinzement CEM II/B-LL mit 30 M.-% Kalkstein

20

25

30

35

40

45

50

55

0 10 20 30Prüfzeitpunkt in Tagen

Dru

ckfe

stig

keit

in M

Pa

Versuch 1 mit 6140 cm²/g

Versuch 2 mit 6900 cm²/g

02468

101214161820

0 20 40 60 80 100Anzahl Frosttauwechsel

Abw

itter

ung

in %

Versuch 1 mit 6140 cm²/g

Versuch 2 mit 6900 cm²/g

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Dauerhaftigkeitsorientierte Zementoptimierung

Druckfestigkeit (links) und Abwitterung von Beton (Würfelverfahren, rechts) mit Portlandkalksteinzement CEM II/B-LL mit 30 M.-% Kalkstein

20

25

30

35

40

45

50

55

0 10 20 30Prüfzeitpunkt in Tagen

Dru

ckfe

stig

keit

in M

Pa

Versuch 1 mit 6140 cm²/g

Versuch 2 mit 6900 cm²/g

02468

101214161820

0 20 40 60 80 100Anzahl Frosttauwechsel

Abw

itter

ung

in %

Versuch 1 mit 6140 cm²/g

Versuch 2 mit 6900 cm²/g

Page 23: Praxisgerechte Regelwerke für Beton - VDZ · Praxisgerechte Regelwerke für Beton Christoph Müller Ingmar Borchers, Eberhard Eickschen, Sebastian Palm, Jochen Reiners, Katrin Severins

Zusammenhang zwischen Druckfestigkeit und Hydratationsgrad

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0,7 0,9 1,1 1,3 1,5 1,7 1,9

HWZ

Dru

ckfe

stig

keit

in M

Pa

2d 7d 28d Trendlinie

R² = 0,92Ist ein solcher Zusammenhangauch für

Dauerhaftigkeitskennwertevon Betonen möglich?

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Ergebnisse - Mörteldruckfestigkeit

0

10

20

30

40

50

60

70

Referen

z CEM I 5

2,5 N

Referen

z CEM I 3

2,5 R

Referen

z CEM II/

B-S 42

,5 N

Z5: 65

K2_35

LLZ9:

65K2_

35S1

Z13: 6

5K2_

35V2

Z15: 6

0K1_

20S2_

20V1

Z22:50

K2_25

S1_25

V1

Z23: 7

0K1_

15S2_

15LL

Dru

ckfe

stig

keit

in M

Pa

2 Tage 7 Tage 28 Tage

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Ergebnisse - Chloridmigration

0

5

10

15

20

25

30

35

40

CEM I32,5 R

CEM I52,5 N

CEMII/B-S42,5 N

Z5 Z9 Z13 Z15 Z22 Z23

Chl

orid

mig

ratio

nsko

effiz

ient

in

10-1

2 m²/s

35d98d

z = 320 kg/m3

w/z = 0,50

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Ergebnisse - Chloridmigration

Im Kennwert enthaltene Parameter:

Hydratationsgrad des Zementsteins nach 28 d

Kapillarporositätsterm des Normmörtels

R2 = 0,5971

0

5

10

15

20

25

30

35

40

30 50 70 90

Betondruckfestigkeit in MPa

Chl

orid

mig

ratio

nsko

effiz

ient

in

10-1

2 m²/s

R2 = 0,8438

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 10 20 30

Kennwert Cl

Chl

orid

mig

ratio

nsko

effiz

ient

in

10-1

2 m²/s

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Ergebnisse - CDF-Test

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30

Anzahl FTW

Abw

itter

ung

in k

g/m

²

CEM I 32,5 R CEM I 52,5 N CEM II/B-S 42,5 NZ5 Z9 Z13Z15 Z22 Z23Grenzwert

z = 320 kg/m3

w/z = 0,50LP

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R2 = 0,8926

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

20 30 40 50

Kennwert CDF

Abw

itter

ung

nach

28

FTW

in k

g/m

²

Ergebnisse - CDF-Test

Im Kennwert enthaltene Parameter:

Hydratationsgrad des Zementsteins nach 28 d

Kapillarporositätsterm des Normmörtels

R2 = 0,0016

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

15 25 35 45 55 65

Betondruckfestigkeit in MPa

Abw

itter

ung

nach

28

FTW

in k

g/m

²

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Zusammenfassung

Herstellung von 28 Laborzementen

– Innerhalb und außerhalb der Grenzen der EN 197-1

– Versuche an Zementstein und Mörtel

– Zusammenhang „Hydratationsgrad basierter Wasserzementwert“ (HWZ) und Mörteldruckfestigkeit besteht

Dauerhaftigkeitsuntersuchungen an Betonen

– Bisher 9 ausgewählte Zemente

– „Hydratationsgrad basierte Kennwerte“ für Dauerhaftigkeitsparameter definierbar

Verbreiterung der Datenbasis folgt

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Dauerhaftigkeit – EN 206-1/DIN 1045-2

Nachweis der Dauerhaftigkeit

anerkannte Verfahrentatsächliche Verhältnissewiderspiegelnanerkannte Leistungs-kriterien

Labor-Performance

rechnerische Modelle, die an Prüfergebnissen bzw. praktischen Erfahrungen kalibriert sind

berechnete Performance

Erfahrung VorhersagemodellePrüfung

definierte BetoneigenschaftenGrenzwerte für die ZusammensetzungAusgangsstoffe

Performance durchDeskription

- Mindestlebensdauer >> 50 Jahre,- neue Baustoffen, Baustoffe ohne Langzeiterfahrung - hier: neue Zemente- besonderen Umweltbedingungen / Beanspruchungen …

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Betonfahrbahndecken nach ZTV Beton-StB

Flugbetriebsflächen

Besonderen Umweltbedingungen / Beanspruchungen

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AKR-Performance-Prüfung

Verfahren zur Bewertung des AKR-Schädigungspotentials von Betonzusammensetzungen

60 °C-Betonversuch des Forschungsinstituts der Zementindustrie (FIZ), Düsseldorf

Vorlagerung

14 d20 °C 65 %

6 d20 °C100 %

1 d20 °C100 %

6 d 60 °C100 %

1 d20 °C100 %

Alter in Tagen0 28 35 42

Zyklus 2Wechsellagerung Zyklus 1 (14d)

2 d20 °C NaCl*

5 d 60 °C Ofen

5 d 60 °C Ofen

6 d 60 °C100 %

1 d20 °C100 %

* z. B. 10 %ige NaCl-Lösung

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60 °C-Betonversuch mit Alkalizufuhr von außenBeton für Fahrbahndecke in Waschbetonbauweise

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

0 28 56 84 112 140 168 196Alter in Tagen

Deh

nung

der

Bal

ken

in m

m/m

Grauwacke-Splitt 5/8Kies-Edelsplitt Oberrhein 4/8Grenzwert

CEM I 42,5 N Na2O-Äqu. = 0,62 M.-% z = 430 kg/m³, w/z-Wert = 0,42 LP = 5,5 ± 0,5 Vol.-% 30 Vol.-% Sand 0/2 mm 70 Vol.-% Splitt 5/8 bzw. Kies-Edelsplitt 4/8 Einwirkung: 10 %ige NaCl-Lösung

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60 °C-Betonversuch mit Alkalizufuhr von außenBeton für Fahrbahndecke in Waschbetonbauweise

Ergebnisse aus FE-Vorhaben 89.214/2008/AP-BASt

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

0 28 56 84 112 140 168 196Alter in Tagen

Deh

nung

der

Bal

ken

in m

m/m

Granodiorit-Splitt IIAndesit-Splitt II MitteldeutschlandRhyolith-Splitt MitteldeutschlandGabbro-SplittRhyolith-Splitt SüddeutschlandAndesit-Splitt I MitteldeutschlandGrenzwert

CEM I 42,5 N Na2O-Äqu. = 0,80 M.-% z = 430 kg/m³, w/z-Wert = 0,42 LP = 5,5 ± 0,5 Vol.-% 30 Vol.-% Sand 0/2 mm 70 Vol.-% Splitt 5/8 mm Einwirkung: 10 %ige NaCl-Lösung

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Informationen zu den untersuchten Autobahnlosen und Einordnung in eine Schadenskategorie

Auto-bahn-

los

Alter bei Probe-

nahme in Jahren

Ent-nahme-stelle

Schadens-kategorie

Verfärbung der Fuge

Netzrisse Längs- und Querrisse

Substanz-schäden

1 9 1. FS

III

n. e. jaLängsrisse, Querrisse

ja

2 15 1. FS n. e. ja ja -vereinzelt

3 9 1. FS n. e. ja ja4 12 1. FS ja ja ja ja

5 12 SSII

ja starke Rissbildung nein nein

6 14 1. FS n. e. ja Längsrisse nein

7 12 1. FS nein ja leichte Längsrisse nein

8 18 1. FSI

nein ja, geringe Rissbildung nein nein

9 10 1. FS nein Schwindrisse nein nein10 12 1. FS nein nein nein

11 16 1. FS kein Schaden nein sehr feine

Schwindrisse nein nein

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Bohrkernhälften aus Fahrbahndecken im60 °C-Betonversuch - 3%ige NaCl-Lösung

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

0 28 56 84 112 140 168 196

Deh

nung

von

jew

eils

zw

ei

Boh

rker

nhäf

ten

[mm

/m]

Zeit [Tag]

BK1BK2BK3BK4BK5BK6BK7BK8BK9BK10BK11

Schadenskategorie III: Substanzverlust (Verschotterung)Schadenskategorie II: beginnenden und ausgeprägte

Risse Schadenskategorie I: Verfärbung im Bereich der

Querfugen/Fugenkreuzekein Schaden

Schadenskategorie III: Substanzverlust (Verschotterung)Schadenskategorie II: beginnenden und ausgeprägte

Risse Schadenskategorie I: Verfärbung im Bereich der

Querfugen/Fugenkreuzekein Schaden

Schadenskategorie III: Substanzverlust (Verschotterung)Schadenskategorie II: beginnenden und ausgeprägte

Risse Schadenskategorie I: Verfärbung im Bereich der

Querfugen/Fugenkreuzekein Schaden

Schadenskategorie III: Substanzverlust (Verschotterung)Schadenskategorie II: beginnenden und ausgeprägte

Risse Schadenskategorie I: Verfärbung im Bereich der

Querfugen/Fugenkreuzekein Schaden

Schadenskategorie III: Substanzverlust (Verschotterung)Schadenskategorie II: beginnende und ausgeprägte

Risse Schadenskategorie I: Verfärbung im Bereich der

Querfugen/Fugenkreuze bzw. Schwindrisse

kein Schaden

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Wasserlösliche Chloridgehalte in Betonen bezogen auf den Zementsteinanteil

Chl

orid

geha

lt im

Bet

on b

ezog

enau

f Zem

ents

tein

ante

il [M

.-%]

Abstand zur Oberfläche [cm]

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Straßenbetoneungerissen gerissen

Probekörper nach Klimawechsellagerung0,6 mol/l NaCl [12]

10 % NaCl (Beton aus [12])10 % NaCl (Laborbeton 9) 3 % NaCl (Laborbeton 9)

Probekörper nach 60 °C-Betonversuch mit Alkalizufuhr

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Bohrkernhälften aus Fahrbahndecken im60 °C-Betonversuch - 3%ige NaCl-Lösung

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0 28 56 84 112 140 168 196

Deh

nung

von

jew

eils

zw

ei

Boh

rker

nhäf

ten

[mm

/m]

Zeit [Tag]

BK1BK2BK3BK4BK5BK6BK7BK8BK9BK10BK11

Schadenskategorie III: Substanzverlust (Verschotterung)Schadenskategorie II: beginnenden und ausgeprägte

Risse Schadenskategorie I: Verfärbung im Bereich der

Querfugen/Fugenkreuzekein Schaden

Schadenskategorie III: Substanzverlust (Verschotterung)Schadenskategorie II: beginnenden und ausgeprägte

Risse Schadenskategorie I: Verfärbung im Bereich der

Querfugen/Fugenkreuzekein Schaden

Schadenskategorie III: Substanzverlust (Verschotterung)Schadenskategorie II: beginnenden und ausgeprägte

Risse Schadenskategorie I: Verfärbung im Bereich der

Querfugen/Fugenkreuzekein Schaden

Schadenskategorie III: Substanzverlust (Verschotterung)Schadenskategorie II: beginnenden und ausgeprägte

Risse Schadenskategorie I: Verfärbung im Bereich der

Querfugen/Fugenkreuzekein Schaden

Schadenskategorie III: Substanzverlust (Verschotterung)Schadenskategorie II: beginnende und ausgeprägte

Risse Schadenskategorie I: Verfärbung im Bereich der

Querfugen/Fugenkreuze bzw. Schwindrisse

kein Schaden

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Laborbeton 1: Nachgestellter Beton des Autobahnloses A10-8, entspricht Autobahnlose 1 und 3 (SK III)

Ausgangsstoff Korngruppe Anteil Gehalt 3)

Sand 0/2 30 Vol.-% 1) 543 kg/m³

Kies 2/8 20 Vol.-% 1) 359 kg/m³

Kies 8/16 10 Vol.-% 1) 180 kg/m³

Granodiorit-Splitt 16/22 40 Vol.-% 1) 726 kg/m³

Zement CEM I 42,5 N 2) 340 kg/m³

Zugabewasser (w/z = 0,46) 156 kg/m³

Luftgehalt 5,0 Vol.-% 3) -1) Bezug: Gesteinskörnung2) Na2O-Äquivalent = 0,85 M.-% durch Dotierung mit K2SO4 von 0,81 M.-%3) Bezug: Beton

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Laborbeton 9: Nachgestellter Beton des Autobahnlos A40-7, Autobahnlos 9 (SK I)

Ausgangsstoffe Korngruppe Anteil Gehalt 3)

Sand 0/2 28,2 Vol.-% 1) 512 kg/m³

Kies 2/8 34,2 Vol.-% 1) 623 kg/m³

Grauwacke-Splitt 8/11 27,3 Vol.-% 1) 510 kg/m³

Grauwacke-Splitt 11/16 10,2 Vol.-% 1) 191 kg/m³

Zement CEM I 42,5 N 2) 351 kg/m³

Zugabewasser (w/z = 0,42) 147 kg/m³

Luftgehalt 5,0 Vol.-% 3) -1) Bezug: Gesteinskörnung2) Na2O-Äqu. = 0,81 M.-% anstelle von 0,78 M.-% des ursprünglichen Zementes3) Bezug: Beton

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60 °C-Betonversuch mit Alkalizufuhr von außen an nachgestellten Betonen von Fahrbahndecken

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

0 28 56 84 112 140 168 196

Deh

nung

der

Bal

ken

in m

m/m

Alter in Tagen

Laborbeton 1

Laborbeton 9

3 % NaCl0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

0 28 56 84 112 140 168 196D

ehnu

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/mAlter in Tagen

Laborbeton 1

Laborbeton 9

10 % NaCl

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Zusammenfassung

Technische Weiterentwicklung des Betons unter Berücksichtigung umweltpolitischer und wirtschaftlicher Randbedingungen:

- Komplexes 5-Stoff-System- Bewährung in unterschiedlichen Umgebungs-/Randbedingungen

Praxisgerechte Regelwerksetzung:

- Flexible Randbedingungen für Baustoffhersteller und Bauausführende

- Dauerhafte Bauwerke sicherstellen

Die Dauerhaftigkeit von Betonbauwerken wird üblicherweise durch deskriptive Regeln an die Betonzusammensetzung, Anforderungen an die Betondeckung und die sachgerechte Nachbehandlung sichergestellt

Dieses Prinzip hat sich in weiten Teilen des Bauens mit Beton bewährt

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Zusammenfassung

Gründe, von dem auf Erfahrungen basierenden deskriptiven Vorgehen abzuweichen:

- Mindestlebensdauer >> 50 Jahre ist nachzuweisen- Neue Baustoffe bzw. Baustoffe ohne Langzeiterfahrung- Besondere Umgebungsbedingungen / Beanspruchungen

Um das Dauerhaftigkeitspotential von Betonen im Vorfeld der bauaufsichtlich relevanten Nachweisführung bei neuen Zementen abschätzen zu können, arbeitet der VDZ gemeinsam mit der TU Clausthal aktuell an der Entwicklung hydratationsgradbasierter Kennwerte zur „Vorhersage“ des Dauerhaftigkeitspotentials.

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Zusammenfassung

Festlegung von Prüfbedingungen und Bewertungskriterien für den Nachweis des Dauerhaftigkeitspotentials von Betonen im Labor:

- Fälle sicher ausschließen, die nachweislich zum Schaden geführt haben

- Es muss weiterhin möglich sein, mit den Betonausgangsstoffen bzw. Betonrezepturen zu bauen, die sich in der Praxis bewährt haben.

VDZ führt Untersuchungen zur Übertragbarkeit von AKR-Laborversuchen auf Praxisverhältnisse durch:

- Bohrkerne aus Betonfahrbahndecken und Flugbetriebsflächen- Abgleich mit den Regelungen der Alkali-Richtlinie

Basis für die gutachtliche Tätigkeit

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