Www.tba.bl.ch Verkehr und Gewässer sollen fliessen Qualitätssicherung: Beton Planeranlass 2. November 2015 Referent: Dr. Ulrich Püschner Mitarbeiter Fachbereich

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Qualitätssicherung: Beton

Planeranlass 2. November 2015

Referent: Dr. Ulrich PüschnerMitarbeiter Fachbereich Infra-Management

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QS Kunstbauten

gesetzliche/kantonale Vorgaben

fachgerechte Planung

fachgerechte Umsetzung

vollständige Dokumentation

Qualität

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dauerhafte Kunstbauten

Erhaltung: Kontrollen & Massnahmen


Verantwortlichkeiten - Ausgangslage

Qualität =

Bau allgemein Bezogen auf Beton Verantwortung Materialtechnologie BL

Kantonale / gesetzliche Vorgaben

CH & BL-§,Verträge, RRB, BUDE, …

PHI, Normen, WAV, TPs etc. Politik und kantonale PL (kt.PL)

Hält, basierend auf kantonalem Team-Wissen, WAVs etc. aktuell

Fachgerechte Planung

Ausschreibung (Normen, PHI, TPs, WAV, NPK…)

normkonforme Ausschreibung von Beton

Planer (Ingenieure)(Kontrolle durch kt.PL und kt.Fach-PL)

Kontrolliert Devis, Kontrollpläne und ggf. Pläne aller kantonalen Projekte auf materialtechnologische Fragen

Fachgerechte Umsetzung

Ausführung Bestellung des richtigen Betons von zertifiziertem WerkRichtiger Einbau des BetonsGenügend lange Nachbehandlung

BL (Ingenieure)UN (Baumeister)(Kontrolle durch: ggf. OBL, kt.PL, kt.FPL)

Hütet Zertifikate und Rezepturen der zugelassenen Beton-WerkePrüft Ergebnisse unterstützt kt.PLs bei Fragen

Komplette Dokumenta-tion

Bereinigte Pläne, Baudoku, Rezepturen

Zusammenstellung der Prüfergebnisse, Ablegen der Rezepturen

Planer, BLkt.FPL (Rezepturen)

Liefert Rezepturen an die DAWs (direkt (Vertraulichkeit)

Erhaltung Regelmässige Kontrollen und Massnahmen

Massnahmen auf Betonrezepturen, Hydrophobierungsmitteln abgestimmt

Kt.PL unterstützt durch kt.FPL und Externe Ingenieure

Kantonales Erhaltungsmanagement, hütet BWK und KMW, berät kt. PL/Kreise

Legende:CH & BL-§ schweizerisches oder kantonales Recht PHI Projekt Handbuch f. Ingenieurekt.PL Kantonale Projektleiter kt.FPL Kantonale Fach-Projektleiter


Grundlagen zur Dauerhaftigkeit von Betonbauten

• Strassengesetz• Leistungsauftrag von 2014 2301 Strassen• Leitsatz: Verkehr und Gewässer sollen fliessen - sicher und nachhaltig• PHI - Version 2.0 April 2010

– ProjektierungsHandbuch für Ingenieure (Quatro-Kantonal) (AG, BL, BS, SO)o Projektphaseno Nutzungsvereinbarung

• Nutzungsdauer : • Sie wird definiert als Zeitspanne der Nutzung, während der die Tragsicherheit und Gebrauchstauglichkeit bei

betrieblichem und eventuellem baulichen Unterhalt, ohne Erneuerung, gewährleistet ist.• Sie wird Objektspezifisch festgelegt• 2015 waren das für Kunstbauten:

Tragkonstruktion 100 Jahre; Brüstungen 50 Jahre; Abdichtung 40 Jahre; Fahrbahnübergänge 40 Jahre; Korrosionsschutz von Stahlteilen 20 JahreAnhang A3 SIA 262 «Betonbau» - Betonsorten- Minimale Bauteilabmessungen etc.


Grundlagen:Kantonaler Leistungsauftrag

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Grundlagen

WEB_PF_151102_Planeranlass 2015-Ulrich Püschner_UP Folie 7

TBA Vorgaben bzgl. der Dauerhaftigkeit

Gesetzliches / Grundlagen


Planung

- Wünsche & Ideen Externer (Politik & Bevölkerung)- Kantonale Planung (TBA: V, K1, K2, K3, W)- Weisungen und Ausführungsvorschriften (WAV)- Typenpläne (T-XXX)- Kantonale Lebensdauer bis 100 Jahre


Bedeutung allgemein

Bezogen auf Beton

Verantwortung Materialtechnologie Kanton BL

Ausschrei-bung basierend auf den aktuellen Normen, PHI, TPs, WAV, NPK

norm-konforme Ausschrei-bung von Beton

Planer (Ingenieure)stellen bereit

(Kontrolle durch kt.PL & kt.Fach-PL)

Kontrolliert Devis,

Kontrollpläne, ggf. Pläne auf

materialtechno-logische Fragen

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I) Fachgerechte Planung


Kantonale Grundlagen• PHI: Projektierungshandbuch für Ingenieure

– Neubau und Erhaltung von Kunstbauten Version 2.0

Besonders wichtig:• Anhang A3 SIA 262 «Betonbau»


PHI - Bestandteil des Ingenieurvertrags für Beton siehe: Anhang A3

I) Fachplanung durch Ingenieure & Planer


Einwirkungen auf Beton (Expositionsklassen i.w.S.)

a) Statikb) Verschleissc) Korrosion durch Karbonatisierungd) Korrosion durch Chloride e) Angriff durch Frost &Taumittelf) äusserer chemischer Angriff (Sulfat)g) innerer chemischer Angriff (AAR)h) Schwinden und vieles andere mehri) Kombinationen von a)- h)

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Zement

Zement

Zement

Zement

Zement

beeinflusst durch

Zement


Betondecke

Fundament

Stützmauer

aus PHI bzw. T-007

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Korrosion durch Chloride

Frostangriff mit und ohne TaumittelKorrosion durch Karbonatisierung

beständig gegen AAR

normkonforme Ausschreibung von Beton


Kantonale Grundlagen

• WAV’s• WAV 332 Betonbau - Version 4 1. Sept. 2014

– Weisungen und AusführungsVorschriften– 300er Reihe Ausführungsvorschr. f. Bauarbeiten

• Typenpläne T-XXX• PflH ÜEK - Version 3 / 30. Juni 2010

– PflichtenHeft Überwachung und Erhaltung von Kunstbauten


Ausführung durch

Regelung im WerkvertragDie Dauerhaftigkeit wird in verschiedenen Punkten des Werkvertrags direkt oder indirekt geregelt:• Art. 2: Bestandteile des Werkvertrags und deren

Rangordnung – z.B. Kantonales Recht vor SIA-Normen

• Art. 10: Besondere Vereinbarungen– Garantiefristen (Rügefristen)

5 Jahre für Belagsarbeiten, Abdichtungen, Korrosionsschutz, Spezialfälle

3 Jahre für alle übrigen Bauarbeiten und Leistungen

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Unternehmer

…Besonderen BestimmungenKap. 963 folgende:

– 963 Kontrollen und Qualitätsprüfungen

Für die Dauerhaftigkeit von Belang:– 963.200 Rückverfolgbarkeit der Materialien und Baustoffe

– 963.310 Beton und folgende

Nutzungsdauer 100 JahreGarantie 5 JahreDifferenz 95 Jahre


Im TBA Download bzw. durch kt.PL bereitgestelltStand

WAV-107: Werkvertrag 04.07.13WAV 105-1: Ausschreibungsunterlagen 21.02.12WAV-105-2: Besondere Bestimmungen TBA BL 10.07.12

Siehe Kap. 963 folgende:– 963 Kontrollen und QualitätsprüfungenFür die Dauerhaftigkeit von Belang:– 963.200 Rückverfolgbarkeit der Materialien und Baustoffe– 963.310 Beton und folgende

Kantonale Grundlagen


Bau allgemein

Bezogen auf Beton

Verantwortung Materialtechnologie Kanton BL

Aus-führ-ung

-Zertifizierte Werke-richtiger Beton -richtiger Einbau-Genügend lange Nach-behandlung

BL & UN

BL & UN

BL & UN

BL & UN(Kontrolle durch: ggf. OBL, kt.PL, kt.FPL)

Hütet Zertifikate und Rezepturen der Betonwerke

Prüft Ergebnisse, unterstützt kt.PL bei Fragen

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II) Fachgerechte Umsetzung & Betontechnologie i.w.S.


Inhalt von Beton

- Zement (wird immer feiner und gemischter)

- Gesteinskörnung (oft recycelt)- Wasser (Trinkwasser)- Zusatzmittel (verändern sich ständig, Luftporen)

- Zusatzstoffe (Pigmente, Flugasche, Müllverm. & CO2 Reduktion)

- Baustahl- Leerrohre und andere Einlagen


IIa) Betontechnologie

- Zement - Gesteinskörnung - Wasser - Zusatzmittel (LP)- Zusatzstoffe (Farbe)- Baustahl- Leerrohre u.a.

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Inhaltsstoffe von Beton


Zement im Wandel der Zeit

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Normen• SIA 118 Allgemeine Bedingungen für Bauarbeiten• SIA 118/262 Allgemeine Bedingungen für Betonbau (2004) (neue in Vernehmlassung) • SN EN 206-1 2000 Beton - Teil 1: Festlegung, Eigenschaften, Herstellung und Konformität. SN EN 206-1 (SIA 162.051 )• SN EN 206-1-NE 2013 Beton - Teil 1: Festlegung, Eigensch., Herstellu. u. Konformität - Nationale Elemente NE zur

Norm SN EN 206-1:2000 (SIA 162.051/NE )• SIA 262 2013 Betonbau• SIA 262/1 2013 Betonbau - Ergänzende Festlegungen• SIA 262.051 SN EN 206 2013 Beton - Festlegung, Eigenschaften, Herstellung und Konformität

• Unzählige Prüfnormen• SIA 269/2 2011 Erhaltung von Tragwerken - Betonbau• SIA 270 2014 Abdichtungen und Entwässerungen - Allgemeine Grundlagen und Abgrenzungen

• Unzählige Produktenormen

• Unzählige Merkblätter.– SIA 2049 2014 Anforderung an neue Zemente– SIA 2042 2012 Vorbeugung von Schäden durch die Alkali-Aggregat-Reaktion (AAR) bei Betonbauten– SIA 2030 2010 Recyclingbeton– SIA 721 2001 Bohren und Trennen von Beton und Mauerwerk - Normenspezifische Vertragsbedingungen

• Guter Link: http://www.sugb.ch/de/infos/aktuelle-normen• Liste definitiv nicht abschliessend

http://www.sugb.ch/de/infos/aktuelle-normen

http://www.sugb.ch/de/infos/aktuelle-normen


Wandel vom CEM I zum CEM ?? - eine beispielhafte Auswirkung

Zur Erreichung der Kyoto-Ziele – weniger CO2–Ausstoss der Zementwerke nötigFolge: weniger Klinker im ZementFolge: geringeres Potential CO2 zu binden - die

Karbonatisierung schreitet schneller voran - die Dauerhaftigkeit ist gefährdet

Folge: Nachweis des Karbonatisierungs-widerstands (neue Prüfung) nötig

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Fakten: Chem. Reaktion der alkalischen Komponenten des Zements (NaOH, KOH, Ca(OH)2 u.a.) mit dem CO2 der Luft

Auswirkung: Der pH Wert sinkt von >12.5 auf unter 9-6 Folgen:Die Passivierung des Baustahls geht verloren < pH 11-11.5 Bewehrungskorrosion möglich Verlust der Tragsicherheit

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Karbonatisierung


Prävention: Beton ausschreiben und verwenden, der einen genügenden Karbonatisierungswiderstand aufweist (W/Z, Zementgehalt, Zementart (Klinkergehalt))Genügende Bewehrungsüberdeckung, vernünftige Nachbehandlung

Massnahmen am bestehenden Bauwerk: CO2-dichte Beschichtung, vorbetonieren – nix Vernünftiges

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Karbonatisierung


Literatur Karbonatisierung & Chloridwiderstand

• Grundlagen der Korrosion und der Potentialmessung bei Stahlbetonbauten, VSS-Bericht Nr. 510, F. Hunkeler, 1994

• Einfluss der Betonqualität auf den Chlorid- und Karbonatisierungswiderstand, TFB Veranstaltung 974761/62 «Dauerhafte Betonbauwerke – unser Ziel», F. Hunkeler, 1998

• Prüfung und Grenzwerte vorhanden Siehe Norm SIA 262/1 Anhang I

• Chloridwiderstand von Betonen Unterlage für die Sitzung der AG SIA 262 „Beton“, 17.3.2010, Traktandum 13, Dr. F. Hunkeler

• Chloridwiderstand von Beton 17. ibausil Weimar 23. - 26.9.2009 F. Jacobs


Noch keine AAR?

Abschnitt mit AAR- Leider ja

AAR im Kanton BL?


Alkali-Aggregat-Reaktion

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Fakten: alkalische Porenlösung (aus dem Zement) reagiert mit den Gesteinen im Beton. Es entsteht Silikatgel

Auswirkung:Dieses quillt im Kontakt mit Wasser auf und der Beton ‘reist’ auseinander

AAR - was war das noch?


AAR - Entwicklungen

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100806040200

Ant

eil [

%]

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

2008

2009

2010

2011

2013

2014

2015

CEM I

CEM II, III u.a.

AAR-NachweisBaujahr

AAR Info an CH-FachweltBeton Norm SIA 262/1 bzw. SN EN 206-1 neu

85% der CH Gesteine potentiell reaktiv!

PHI schreibt AAR-beständig vor

AAR normal >30-40 Jahre

schnell <10 Jahre

Kanton gibt CEM I vor


AARMassnahmen:• Wahl von geeigneten Gesteinskörnungen* und

darauf abgestimmten Zement • Beton mit ‘AAR P2’ ausschreiben und

verwenden• nur Beton aus zertifizierten Betonwerken (mit

AAR-Nachweis)

Nachträglich: • ‘basteln’, Hydrophobieren, Betonersatz, ggf.

Abdichtungen – nix Vernünftiges

*Recyclingmaterial ist daher heikel

Bitte umsetzen: Sonst zahlen am Ende ALLE (mindestens als Steurzahler) den kurzfristigen Profit einzelner!


AAR im Kanton BL

• Zurzeit rund 30 Verdachtsfälle – Tendenz steigend• Objekte aus den 70ger/80ger Jahren haben das

meiste Potential (‘sauberer’ CEM I)• Objekte, die bisher nichts zeigen – können heute, in

5 oder mehr Jahren Anzeichen zeigen

• Bsp. aus dem Ausland: Abbruch von Bauwerken nach nur 2 Jahren (CAN/D)


Pantheon / Rom

>2000 Jahre Betontechnologie

FAZIT

• Beton mit Qualität ist möglich

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• Ingenieurkunst und kantonale Vorgaben anwenden und durchsetzen

• Am kostengünstigsten beim Neubau


Noch Fragen?

Loriot ©

Besten Dank für Ihre Aufmerksamkeit32

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