SCHWENK Bauberatung. Die SCHWENK Bauberatung informiert

SCHWENK Bauberatung

Die SCHWENK Bauberatung informiert

2015

Die SCHWENK Bauberatung informiert

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Mario Lietzmann Mobil: (01 70) 3 33 21 64

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Roland Mellwitz stellv. Leiter Bauberatung Mobil: (01 71) 6 23 46 66 Tel.: (0 34 71) 3 58 - 7 81 Fax: (0 34 71) 3 58 - 5 16 Sekretariat Bernburg Inge Stollberg Tel.: (0 34 71) 3 58 - 5 00 Fax: (0 34 71) 3 58 - 5 16

Karlstadt Bayreuth

Saarbrücken Nürnberg Stuttgart

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David Zühlsdorf Mobil: (01 51) 27 64 94 50

Hauptverwaltung der Baustoffgruppe SCHWENK und Sitz der SCHWENK Zement KG Bauberatung

Werner Rothenbacher Leiter Bauberatung Mobil: (01 71) 30 25 - 2 36 Tel.: (07 31) 93 41 - 4 27 Fax: (07 31) 93 41 - 3 98

Wolfgang Hemrich Mobil: (01 71) 30 25 - 2 37

Heiko Zimmermann Mobil: (01 71) 30 25 - 4 07

Sekretariat Ulm Tel.: (07 31) 93 41 - 1 23 Fax: (07 31) 93 41 - 3 98

Werksstandort der SCHWENK Zement KG Verkaufsbüro der SCHWENK Zement KG

Titelbild: Schleuse Zerben, Einsatz des CEM III/A 42,5 N-LH/NA

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Die SCHWENK Bauberatung informiert

Die SCHWENK Bauberatung informiert Neueste Informationen – kurz und bündig Liebe Leserinnen, liebe Leser, mit der heutigen Ausgabe unserer „Bauberatung informiert“ wollen wir Ihnen wieder aktuelle Themen präsentieren. Egal ob Änderungen der Regelwerke, neue Entwicklungen im Produktbereich oder Baustellen- und Objektberichte – damit sind Sie „up to date“ in allen Bereichen der Normung und Betontechnologie.

SCHWENK Zement in Namibia – OHORONGO Cement startet durch Bereits in einer früheren Ausgabe haben wir über den Bau und die Entwicklung des SCHWENK Zementwerkes im Norden Namibias berichtet. Die Fertigstellung des Zementwerks war nach nur 22 Monaten in Rekordbauzeit im November 2010 gelungen. Für ein Projekt dieser Größenordnung mit einem Aufwand von 250 Millionen Euro ein absoluter Spitzenwert. Dabei wurde größten Wert darauf gelegt, dass die Produktion unter denselben Technik- und Umweltstandards wie in Deutschland stattfinden soll, obwohl dort keine derartigen Anforderungen und Gesetze vorhanden waren. Durch den Einsatz von Holzhackschnitzeln im Ofenbetrieb, welche aus wucherndem Buschland gewonnen werden und einen hohen Heizwert mit sich bringen, konnte der Einsatz von Importkohle stark reduziert werden. Das Zementwerk hat durch diese Maßnahmen bereits einige Nachhaltigkeitspreise gewonnen und zählt zu den umweltfreundlichsten Zementwerken der Welt. Sehr erfreulich hat sich auch der Absatz der dort hergestellten Zemente entwickelt. Namibia ist ein aufstrebendes Land mit ständig wachsender Wirtschaft. Um dem gerecht zu werden, muss die Infrastruktur angepasst werden. Das heißt der Bau von Straßen, Brücken und Häfen ist unabdingbar. Diese Projekte sind eng mit dem Verbrauch von Zement gekoppelt. In der Hauptstadt Windhoek entstehen neben Infrastrukturbauwerken auch neue Wohngebiete, Einkaufscenter und soziale Einrichtungen. Die drei Transportbetonwerke unserer Kunden in Windhoek arbeiten schon jetzt an der Kapazitätsgrenze. Aber auch im ländlichen Bereich und an der Küste ist ein Bauboom zu verzeichnen. OHORONGO Cement produziert derzeit etwa 700.000 t Zement pro Jahr. Dies entspricht auch der ausgelegten Kapazität. Außerdem ist erfreulich, dass die überwiegende Menge des Zements im eigenen Land verbleibt und nicht exportiert werden muss. In Afrika wird auf den Baustellen hauptsächlich mit Sackware gearbeitet. Der Anteil der Sackware ist inzwischen aber von über 95 % auf 80 % gesunken.

Unsere Bauberatung vor Ort, sowie die dazugehörigen Labore unterstützen die Kunden eng, um bei den extremen Witterungseinflüssen Hitze, Wind und Regen qualitativ hochwertige und dauerhafte Betone herzustellen.

Informationen aus dem Internet Nachrichten und Informationen – egal ob falsch oder richtig, werden heute durch das Internet in Sekundenschnelle um den ganzen Erdball verteilt. Auch für unsere tägliche Arbeit ist dieses Medium nicht mehr wegzudenken. Änderungen von Normen, neue Produkte, Sicherheitsdatenblätter, Leistungs- und Konformitätszertifikate können wir Ihnen somit zeitnah zur Verfügung stellen. Um Ihnen die Suche auf unserer Homepage zu erleichtern haben wir diese für Sie neu gestaltet. Unter www.schwenk-zement.de finden Sie jetzt noch schneller die für Sie wichtigen Unterlagen und Informationen. Für alle Fragen rund um den Baustoff Zement und Beton stehen Ihnen auch weiterhin die Bauberater der SCHWENK Zement KG zur Verfügung. Viel Spaß beim Lesen unserer neuen Ausgabe der „Bauberatung informiert“.

Werner Rothenbacher Leiter Bauberatung Zement

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Recyclingbeton

Berliner Pilotprojekt „RC-Beton“ (Recyclingbeton) Das seit 2011 in Kraft getretene Kreislaufwirtschafts- und Abfallgesetz in Berlin (KrW-/AbfG Bln) soll eine abfallarme Kreislaufwirtschaft fördern und eine umweltverträgliche Abfallbeseitigung sichern. Dabei sollen Ziele verfolgt werden, die zu einer Vermeidung von Abfällen führen, aber zugleich auch eine hochwertige Verwertung der unvermeidbaren Abfälle sicherstellen. Das führt definitiv zu einer Schonung unserer natürlichen Ressourcen. In diesem Sinne hat das Land Berlin ein Abfallwirtschaftskonzept erstellt, welches ständig einer aktuellen Fortschreibung unterliegt. Hier werden unter Anderem auch Abfall-Stoffströme ermittelt und prognostiziert. Gerade in der Bauwirtschaft fallen durch Abriss- und Umbaumaßnahmen beträchtliche Mengen an Baustellenabfällen an. Diese Abfälle gilt es in geordneten Zwischendeponien so aufzubereiten, dass ein Großteil wiederverwendet werden kann. Die Aufbereitung des Altbetons zu hochwertigen Betonrecyclingmaterial, das wiederum zur Herstellung von genormten RCBeton nach DIN EN 206-1 und DIN 1045-2 dient, stellt hohe Ansprüche an das Abrissmanagement, an den möglichst sortenreinen Transport und Zwischenlagerung sowie an die selektive Aufbereitung auf dem Recyclingplatz.

Einen ersten Schritt ist das Land Berlin beim Neubau des Forschungs- und Laborgebäudes Lebenswissenschaften der Humboldt-Universität gegangen. Das Architekturbüro Bodamer und Faber (Stuttgart) war für die Planung verantwortlich. Die Baustelle befindet sich in der Philippstraße 11-13 in 10115 Berlin. Hier werden bis zum Abschluss der Bauarbeiten rund 5.400 m³ RCBeton verbaut sein. Ein großer Teil, ca. 1.600 m³ Beton sind zur Herstellung der Schlitzwände für die Troggrube geplant. Aber auch Gebäudebauteile im Hochbau werden aus RC-Beton entstehen. Der RC-Beton erhält bei der Angebotswertung durch das Land Berlin einen Bonus für Umweltvorteile gegenüber dem Normalbeton. Im Zuge des Baufortschrittes konnten erste Erfahrungen beim Bau der Schlitzwände mit RC-Beton gesammelt werden. Die bauausführende Firma Franki Grundbau GmbH & Co. KG hat mit der TRABET Transportbeton Berlin GmbH insgesamt 1.700 m³ RC-Beton der Festigkeitsklasse C 25/30 mit einem Größtkorn von 16 mm eingebaut. Üblich für einen Schlitzwandbeton ist ein Ausbreitmaß von 560 bis 620 mm, was der Konsistenz F5 entspricht. Als Expositionsklassen wurden für die Bewehrungskorrosion bezüglich Karbonatisierung XC2 (nass, selten trocken) und für die Betonkorrosion XA1 (chemisch schwachangreifende Umgebung) festgelegt.

Im Land Berlin fielen im Jahr 2012 ca. 1,3 Mio. Tonnen Altbeton an, der fast ausschließlich in aufbereiteter Form im Straßen- und Wegebau Verwendung fand. Jetzt werden neue Wege beschritten, indem zukünftig alle öffentlichen Hochbauvorhaben anteilig mit RC-Beton ausgeführt werden sollen. Danach könnten nach Berechnungen der Senatsverwaltung für Stadtentwicklung und Umwelt Berlin in der nächsten Zeit etwa 100.000 m³ RC-Beton hergestellt und verarbeitet werden.

Bild 2: Neubau des Forschungs- und Laborgebäudes

Bild 1: Betonage eines ca. 14 m tiefen Schlitzwandabschnittes

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Die gesamte Schlitzwand der Baugrubenumfassung wurde in ca. 10 m lange und 14 m tiefe Einzelabschnitte unterteilt. Jeder Betonierabschnitt setzt sich aus drei Schlitzwandlamellen zusammen. Die Betonage der Einzellamellen erfolgte gleichzeitig über drei separate Schütttrichter, die jeweils von einem Fahrmischer bedient wurden. So konnten je Betonierabschnitt ca. 100 m³ eingebaut werden.

Recyclingbeton

Bild 3: Fertiggestellte Baugrube mit freigelegter Schlitzwand

Mit der Vorgabe von speziellen Betonanforderungen kann der Betontechnologe eine entsprechende Betonrezeptur entwerfen. Grundlage dieses Betonentwurfes sind entsprechende Normen und Richtlinien. Für die allgemeinen Betonanforderungen ist die DIN EN 206-1/DIN 1045-2 anzuwenden. Da an einen Schlitzwandbeton spezielle Anforderungen gestellt werden, muss auch die DIN EN 1538 (Ausführen von Arbeiten im Spezialtiefbau - Schlitzwände) beachtet werden. Durch den Einsatz von recycelten Beton sind Einschränkungen in der Betonzusammensetzung umzusetzen. Dazu regeln zwei Richtlinien des Deutschen Ausschusses für Stahlbeton (DAfStb) die Betonzusammensetzung. Erstens die „Richtlinie Beton mit rezyklierten Gesteinskörnungen“ und zweitens die „Richtlinie Vorbeugende Maßnahmen gegen schädigende Alkalireaktion im Beton“. Beide Richtlinien legen strikte Vorgaben bei der Betonrezeptierung fest. Zum Beispiel muss der Betonsplitt bei unbekannter Herkunft der Gesteinskörnung prinzipiell in die Alkaligefährdungsklasse E III-S eingestuft werden. Weiterhin darf der Anteil an Betonsplitt im RC-Beton bei einer Exposition XA1 maximal 25 M.-% betragen. Bei normalen Innenbauteilen und trockener Umgebung kann der Anteil des Betonsplittes auf maximal 45 M.-% angehoben werden. Voraussetzung dafür ist ein nahezu sortenreiner Betonsplitt. Der Recyclingsplitt wird in Typ1 und Typ2 unterschieden. Im Typ1 (höchste Anforderungen) müssen mindestens 90 % Beton, Naturstein und ungebundene Gesteinskörnung enthalten sein. Der Anteil an Mauerziegel und Kalksandsteinen muss unter 10 % liegen. Im Bereich von maximal 1–2 % dürfen bitumenhaltige Materialien, Glas, Gips, Kunststoff, Holz und sonstige Metalle im

Betonsplitt enthalten sein. Ein Betonsplitt, der diese Anforderungen erfüllt ist nur an wenigen Recyclingplätzen erhältlich. Er liegt wegen des hohen Aufbereitungsaufwandes im Preis höher als natürliche Gesteinskörnung aus einem Kies- oder Splittwerk. Ein zuverlässiger Lieferpartner für den Betonsplitt ist die EUROVIA Industrie GmbH in Schönerlinde, die auch alle erforderlichen Qualitätsnachweise lückenlos zur Verfügung stellen konnte. Hier sind in erster Linie die chemischen Eluat-Untersuchungen zu nennen, sowie die üblichen Nachweise laut DIN EN 12620 (Gesteinskörnung für Beton). Vor der Betonlieferung ist prinzipiell eine Erstprüfung vom Betonhersteller durchzuführen. Diese Erstprüfung wurde vom TBR Technologiezentrum GmbH & Co. KG (Eigenüberwachungsstelle der TRABET Transportbeton) mit folgender Rezeptur ausgeführt:  Sand 0/2

Kieswerk Parey

45 M.-%

 Kies 2/8

Kieswerk Rogätz

20 M.-%

 Kies 8/16

Kieswerk Rogätz

10 M.-%

 RC-Splitt

Eurovia Schönerlinde

25 M.-%

 CEM III/A 32,5 N-LH/NA

SCHWENK Bernburg

325 kg/m³

 Flugasche

Dolna Odra

 FM Glenium Sky 693

BASF

 Wasser

80 kg/m³ 0,65 M.-% v.Zement 198 kg/m³

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Recyclingbeton

Im speziellen Fall des RC-Schlitzwandbetons wurden im Rahmen der erweiterten Erstprüfung folgende Kennwerte bestimmt:  Kornrohdichte des Betonsplittes 8/16  Wasseraufnahme des Betonsplittes nach 10 min

2,27 kg/dm³ 3,8 M.-%

 Korngrößenverteilung des Betonsplittes  stoffliche Zusammensetzung des Betonsplittes

Bild 4: Detailansicht der Schlitzwand

Mit einem äquivalenten Wasser-Zement-Wert von w/zequ. = 0,52 werden die Anforderungen an den Schlitzwandbeton, der mit w/zequ. ≤ 0,60 ausgeführt werden darf, erfüllt. Bei RC-Beton ist laut Richtlinie sogar eine erweiterte Erstprüfung gefordert. Dabei ist die Konsistenzmessung nach 10 min, 45 min und 90 min nach Wasserzugabe zu bestimmen. Es soll damit sichergestellt werden, dass das Rücksteifen des RC-Betons im Vorfeld erkannt wird um entsprechend gegensteuern zu können. Eine Möglichkeit ist die nachträgliche Fließmitteldosierung auf der Baustelle unmittelbar vor dem Betoneinbau. Für diesen Fall muss der Lieferant eine Dosieranweisung für das speziell eingesetzte Fließmittel im Rahmen der erweiterten Erstprüfung erarbeiten, um zielgerichtet die vereinbarte Übergabekonsistenz einstellen zu können. Der Wassergehalt des Betonsplittes muss vor der Produktion, besonders bei sich veränderten Feuchtebedingungen des angelieferten Materials, bestimmt werden. Dabei sind sowohl die Oberflächenfeuchte und die Kernfeuchte des Betonsplittes von Wichtigkeit.

 Konsistenz des RC-Betons nach – 10 min – 45 min – 90 min

630 mm 590 mm 530 mm

 Luftporengehalt des RC-Betons

1,5 Vol.-%

 Frischbetonrohdichte des RC-Betons  Darrprobe und äquival. w/z-Wert

0,52

 Festbetonrohdichte

2,26 kg/dm³

 Betondruckfestigkeit nach – 2 Tagen – 28 Tagen – 56 Tagen

12,0 N/mm² 41,5 N/mm² 47,0 N/mm²

 Festigkeitsentwicklung 2 d/56 d

0,26 (langsam)

 Wassereindringtiefe (3 d; 5 bar)

26 mm

 Spaltzugfestigkeit (56 d)  Elastizitätsmodul (56 d)

Bild 5: Überprüfung des Ausbreitmaßes

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2,28 kg/dm³

4,4 N/mm² 29.700 N/mm²

Recyclingbeton

Es ist anzumerken, dass laut Bauregelliste beim Einsatz eines RC-Betons eine allgemeine bauaufsichtliche Zulassung vorliegen muss. In diesem Fall hat das Land Berlin eine Ausnahmegenehmigung für die Baustelle erteilt. Für die werkseigene Produktionskontrolle wurde ein Prüfplan erstellt und der Betonsplitt sowie der RC-Beton im engen Raster beprobt. Laut Prüfplan muss jedes Lieferfahrzeug mit dem Betonsplitt einer Sichtprüfung bezüglich der stofflichen Zusammensetzung unterzogen werden. Ebenso sind die Kornrohdichte, die Wasseraufnahme und der Wassergehalt des Betonsplittes je Produktionswoche zu prüfen. Der RC-Beton ist nach dem Prüfplan bis zum 50. Kubikmeter dreimal zu beproben. Danach ist eine Probe aller 200 m³ oder zwei Proben je 6 Produktionstage zu ziehen. Bei jeder Würfelherstellung sind die Frischbetonrohdichte und der Luftporengehalt zu erfassen. Für die von der TRABET, Lieferwerk Westhafen, ausgelieferten 1.667 m³ C25/30 wurden 63 Proben gezogen. Folgende Mittelwerte konnten ermittelt werden:  Ausbreitmaß im Werk  Luftporengehalt

640 mm

Bild 6: Blick in die Baugrube mit fertiggestellter Schlitzwand.

Die Schlitzwandherstellung aus RC-Beton konnte erfolgreich abgeschlossen werden. Der Erfolg dieses Pilotprojektes wurde maßgeblich durch das Engagement der Vertreter der Senatsverwaltung für Stadtentwicklung und Umwelt Berlin/Abteilung V und IX mitgestaltet.

1,4 Vol.-%

 Frischbetonrohdichte

2,27 kg/dm³

 Festbetonrohdichte

2,24 kg/dm³

 Betondruckfestigkeit (56 d)

46,3 N/mm²

Das gesamte Projekt wurde von der BTU Cottbus-Senftenberg unter Leitung von Frau Dr. Mettke wissenschaftlich begleitet. Der Fokus lag auf der Herstellung, Förderung und Verarbeitung des RCBetons. Bei der Baustellenüberwachung hat die TU Cottbus die Gleichmäßigkeit des gelieferten RC-Betons bezüglich Konsistenz und LP-Gehalt überprüft. Die entsprechenden Ergebnisse liegen den Verfassern nicht vor.

Roland Mellwitz Bauberatung Zement Bert Fuhrmann TRABET Transportbeton Berlin GmbH Elke Krüger TBR Technologiezentrum GmbH Bernburg

Quellennachweis: Bild 1; 3; 4; 5; 6 Bild 2

TRABET Transportbeton Berlin GmbH Architekturbüro Bodamer-Faber

Abschließend kann ein positives Fazit beim Einsatz von RC-Beton beim Erstellen der Schlitzwand gezogen werden. Die anfängliche Skepsis verflog sehr schnell, nachdem die ersten Betonagen reibungslos und zur vollen Zufriedenheit der Baustelle abliefen. Der RC-Beton steht dem Normalbeton bezüglich Frisch- und Festbetoneigenschaften in keinem Punkt nach.

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Brückenkappen

CEM II-M Zemente für nachhaltige Brückenbauwerke – (k)ein Widerspruch Zement ist ein Baustoff der für das Wachstum und die Entwicklung einer Gesellschaft nicht mehr wegzudenken ist. Neben den technologischen Eigenschaften sind ökologische Aspekte mittlerweile genauso wichtig und rücken immer mehr in den Vordergrund. Vor allem die Senkung des Energieverbrauchs und die Reduzierung der CO2-Emissionen beim Herstellungsprozess können dazu beitragen. SCHWENK hat sich schon sehr frühzeitig durch die Herstellung von Kompositzementen diesen Herausforderungen gestellt. Vor allem die Portlandkalkstein- und Portlandhüttenzemente waren ein Ergebnis dieser Entwicklungsarbeiten und sind heute noch als Standardzemente im Einsatz. Später folgte dann die Entwicklung von Kompositzementen mit mehr als zwei Hauptbestandteilen. Auch hier hat SCHWENK wieder Pionierarbeit für die Zementindustrie geleistet. Die hergestellten Kompositzemente mit den Hauptbestandteilen Portlandzementklinker, Hüttensand, Flugasche oder Kalksteinmehl sollten dieselben Dauerhaftigkeitseigenschaften aufweisen, wie ein CEM I-Zement gleicher Festigkeitsklasse. Das konnte durch die ausgewählten Ausgangsstoffe in Kombination mit einem optimierten Herstellprozess gewährleistet werden. Für den Einsatz bei allen Expositionsklassen nach EN 206-1/ DIN 1045-2 ist für die CEM II/B-M Zemente eine bauaufsichtliche Anwendungszulassung notwendig. Im Bereich der ZTV-ING bedarf es der Zustimmung des Auftraggebers. Bild 1: Brückenkappe mit Besenstrich

Durch die überwiegend positiven Erfahrungen in der Praxis hat sich SCHWENK dazu entschlossen einen weiteren CEM II-M Zement in der Werksgruppe Süd herzustellen. Der CEM II/A-M (V-LL) 42,5 N aus dem Zementwerk Allmendingen wird vor allem im Transportbetonbereich in Süddeutschland eingesetzt. Durch die Einstufung in die Festigkeitsklasse 42,5 N hat der Verwender die Möglichkeit ein breiteres Spektrum an Betonfestigkeitsklassen herzustellen. Die guten Erfahrungen der Vorjahre haben gezeigt, dass die Kombination Klinker-FlugascheKalksteinmehl gute Frisch- und Festbetoneigenschaften ergeben. Durch die Begrenzung der Hauptbestandteile Flugasche und Kalksteinmehl auf max. 20 M.-% ist keine bauaufsichtliche Anwendungszulassung notwendig. Der Einsatz im Bereich der EN 206-1/DIN 1045-2 ist ohne Einschränkung für alle Expositionsklassen möglich. Lediglich im Rahmen der ZTV-ING ist nach wie vor die Zustimmung des Auftraggebers erforderlich. Dies obwohl der Zement eine Kombination des CEM II/A-LL und CEM II/A-V darstellt, die beide ohne Einschränkung im ZTV-ING Regelbereich eingesetzt werden dürfen.

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Aus diesem Grund hat sich SCHWENK dazu entschieden, ein unabhängiges Institut mit Vergleichsversuchen zu beauftragen. Da die Einschränkungen nur den Bereich der ZTV-ING betreffen wurde vorgeschlagen einen Brückenkappenbeton mit verschiedenen Zementen zu untersuchen. Beauftragt wurde das cbm der TU München für die Betonvergleichsversuche [1]. Die Bewertung infolge einer Dauerhaftigkeitsbemessung erfolgte durch das Ingenieurbüro Schiessl, Gehlen, Sodeikat [2]. Betonuntersuchungen Für die Versuche wurden 2 Zemente ausgewählt, die derzeit in der Region Süddeutschland für Brückenkappenbetone am häufigsten eingesetzt werden. Dies sind die folgenden Zemente:  CEM I 42,5 N  CEM II/A-LL 32,5 R

Brückenkappen

 350 kg/m³ Zement  W/Z = 0,48  Gesteinskörnung Kies A/B 16  Luftporenbildner In dem Versuchsprogramm wurden sowohl Frisch-, als auch Festbetonparameter bestimmt. Die Verarbeitung war mit allen 3 Zementen in etwa vergleichbar und lag im Bereich der Konsistenzklasse F2. Für Kappenbetone empfehlen wir einen steiferen Beton zu nehmen, damit es zu keiner Anreicherung von Feinteilen an der Oberfläche kommt und der Besenstrich frühzeitig aufgebracht werden kann. Nachfolgend einige Frisch- und Festbetonkennwerte aus den Untersuchungen: CEM I 42,5 N Ausbreitmaß A10 cm

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CEM II/A-LL 32,5 R 34

CEM II/A-M (V-LL) 42,5 N 36

Für die Beurteilung von Betonen für Brückenkappen ist der FrostTausalz-Widerstand nach dem CDF-Verfahren die wichtigste Kenngröße. Dabei wird die Prüffläche des Betons mit einer 3%igen Natriumchloridlösung ständigen Frost-/Tauwechseln in einer Klimatruhe ausgesetzt. Kriterium zur Beurteilung ist einerseits die Abwitterung der Oberfläche nach 28 Frost-Tauwechseln und zudem der Abfall des relativen dynamischen E-Moduls, hervorgerufen durch eine mögliche innere Schädigung des Betongefüges. Abnahmekriterium für einen Beton, der die Expositionsklasse XF4 erfüllen soll, ist eine maximale Abwitterungsmenge von 1.500 g/m² nach dem CDF-Verfahren. Auf folgender Grafik ist der Verlauf der Abwitterungsmengen der 3 Betone während der Prüfdauer dargestellt. 1500

Abnahmekriterium

1400

Mittlere aufsummierte Abwitterung [g/m 2]

Der Vergleich des CEM II/A-M (V-LL) 42,5 N mit den beiden Standardzementen sollte dessen Leistungsfähigkeit aufzeigen. Alle Zemente stammen aus dem selben Lieferwerk. Ausgewählt wurde eine typische Rezeptur für Brückenkappen mit folgender Zusammensetzung:

1300 1200

Beton 1 (CEM I 42,5 N)

1100 1000

Beton 2 (CEM II/A-LL 32,5 R)

900 800 700

Beton 3 (CEM II/A-M (V-LL) 42,5 N)

600 500 400 300 200 100 0 0

4

8

14

18

22

28

Tage

Bild 2: Abwitterungsverlauf nach dem CDF-Test der Kappenbetone

LP-Gehalt in %

5,5

5,3

5,0

Druckf. 2 Tage N/mm²

20,6

20,9

25,7

Druckf. 28 Tage N/mm²

46,6

45,0

53,5

Tabelle 1: Frisch- und Festbetonkennwerte der Kappenbetone

Die Abwitterungsmengen der 3 Versuchsserien nach 28 Frost-/ Tauwechseln nach dem CDF-Verfahren liegen zwischen 172 und 242 g/m² und damit dicht beieinander. Dieser enge Wertebereich lässt keine Unterscheidung und kein Ranking der Zemente zu. Ein Abfall des dynamischen E-Moduls war nicht vorhanden. Somit liegt bei allen Betonen keine innere Schädigung vor. Nach den Frisch- und Festbetonprüfungen erfüllen alle Betone zielsicher die Anforderungen an einen Beton der Expositionsklasse XF4, XD3 nach der ZTV-ING.

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Brückenkappen

Dauerhaftigkeitsberechnungen Im nächsten Schritt erfolgte auf Grundlage der vorliegenden Ergebnisse aus den Betonversuchen die Lebensdauerbemessung mit den verschiedenen Zementen.

Die Ergebnisse der v zeigen, dass der Referenzzement CEM I 42,5 N etwa mit dem CEM II/A-LL 32,5 R bezüglich der Lebensdauerberechnung und damit der Dauerhaftigkeit vergleichbar ist.

Dies erfolgt durch eine vollprobabilistische Lebensdauerberechnung im Hinblick auf die chloridinduzierte Korrosion. Das ist der maßgebende Schädigungsparameter bei Brückenkappen. Dabei wird eine Zuverlässigkeit der Betone errechnet, bevor es zu einer Depassivierung der Bewehrung kommt. Damit wäre die Grundlage für Bewehrungskorrosion geschaffen. Berechnungsgrundlage ist die Zusammensetzung der Zemente und Ergebnisse aus den vorangegangenen Betonversuchen.

Beim CEM II/A-M (V-LL) 42,5 N zeigt sich hier ein anderes Bild. Die ermittelte Lebensdauer dieses Zementes ist mehr als doppelt so hoch, wie bei den beiden anderen Zementen. Gerade im Bereich der chloridinduzierten Korrosion, wie sie bei Brückenbauteilen vorkommt ein großer Vorteil. Hier wird der Einfluss des Zementes in Bezug auf die Lebensdauer deutlich.

Beispielsweise geht der Chloridmigrationskoeffizient in die Berechnung mit ein. Bei dem Berechnungsverfahren werden die Materialwiderstände des Betons den Einwirkungen über die Lebensdauer gegenübergestellt. Daraus lässt sich eine Zielzuverlässigkeit ermitteln. Nach dem Positionspapier des DAfStb zur „Umsetzung des Konzepts von leistungsbezogenen Entwurfsverfahren unter Berücksichtigung von EN 206-1“ [3] wird für die Expositionsklasse XD3 ein Zuverlässigkeitsindex von ß0 ≥ 0,5 festgelegt. Damit kann für jeden Beton die theoretische Lebensdauer bestimmt werden, wenn die Eingangsgrößen bekannt sind. Wenn man die Prüfwerte aus den Betonversuchen und die Zusammensetzung der Zemente berücksichtigt ergeben sich in dem Berechnungsmodell Zuverlässigkeitsindices für jeden Beton. Anschließend werden diese Werte dem Referenzbeton mit CEM I 42,5 N ins Verhältnis gesetzt. Daraus ergeben sich die folgenden Verhältniswerte:

Beton mit Zement

Verhältniswert errechneter Lebensdauer zum Referenzbeton

CEM I 42,5 N (Referenz)

1

CEM II/A-LL 32,5 R

0,75

CEM II/A-M (V-LL) 42,5 N

2,75

Tabelle 2: Verhältniswert Lebensdauer/Referenzbeton

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Fazit Der CEM II/A-M (V-LL) 42,5 N ist seit Sommer 2013 im Lieferprogramm der Werksgruppe Süd bei SCHWENK Zement. Bei den Transportbetonwerken hat er sich durch die guten Frisch- und Festbetoneigenschaften bewährt und etabliert. Im Anwendungsbereich der EN 206-1/DIN 1045-2 kann er ohne Einschränkung für alle Expositionsklassen eingesetzt werden. Die Kombination von Portlandzementklinker mit Flugasche und Kalksteinmehl ist für hochwertige Sichtbetonflächen sehr gut geeignet. Lediglich im Bereich der ZTV-ING gibt es bislang noch Einschränkungen im Regelwerk. Grund hierfür sind die sehr kontrovers geführten Diskussionen um CEM II-M Zemente, die häufig jeder Grundlage entbehren. Die im Artikel beschriebenen Ergebnisse haben gezeigt, dass der CEM II/A-M (V-LL) 42,5 N durchaus mit den bisher eingesetzten Zementen konkurrieren kann. Durch die Zugabe der Flugasche ergeben sich sogar Vorteile in der Lebensdauerbemessung. In dem Beispiel hat sich gezeigt, dass die errechnete Lebensdauer mehr als doppelt so hoch ist, wie bei dem CEM I-Zement. Das heißt vor allem im Bereich der ZTV-ING wo die Chloridbelastung der Bauteile am Größten ist, ergeben sich deutliche Vorteile in der Dauerhaftigkeit. Nun gilt es diese zu Nutzen. Die Untersuchungen sollen dazu beitragen, die Auftraggeber davon zu überzeugen, den Zement für ZTV-ING Bauwerke grundsätzlich zuzulassen. Langlebige, dauerhafte Bauwerke bieten unserer Gesellschaft einen ökonomischen und ökologischen Vorteil. Außerdem werden Ressourcen geschont.

Brückenkappen

Werner Rothenbacher Leiter Bauberatung Zement

[1] Untersuchungsbericht Nr. 20-14-0002: Untersuchung an Betonen mit CEM I- und CEM II-Zementen: Technische Universität München, cbm Centrum für Baustoffe und Materialprüfung, Baumbachstraße 7, 81245 München, Dipl.-Ing. J. Skarabis, Dipl.-Ing. C. Thiel [2] Gutachterliche Stellungnahme 14/197/1.1.2: Dauerhaftigkeitsbemessung von drei Brückenkappenbetonen mit verschiedenen Zementen. Ingenieurbüro Schiessl – Gehlen – Sodeikat, Landsberger Straße 370, 80687 München [3] DAfStb: Positionspapier des DAfStb zur Umsetzung des Konzepts von leistungsbezogenen Entwurfsverfahren unter Berücksichtigung von DIN EN 206-1, Anhang J, In: Beton und Stahlbetonbau 103, Heft 12, 2008.

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WS-Regelungen

Besondere regionale Regelung im Betonstraßenbau zur Vermeidung einer schädigenden Alkali-KieselsäureReaktion (AKR) im Beton für Bayern Mit dem Allgemeinen Rundschreiben Straßenbau (ARS) Nr. 04/ 2013 des Bundesministeriums für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung vom 22. Januar 2013 wurden die Anforderungen an den Beton, bzw. die Gesteinskörnungen, für den Neubau und die Erneuerung von Fahrbahndecken der Belastungsklassen Bk100 bis Bk1,8 gemäß RStO 12 neu geregelt. Dabei ist mit einer WS-Grundprüfung (dazu gibt es drei verschiedene Verfahren) die grundsätzliche Eignung einer Gesteinskörnung für die Feuchtigkeitsklasse WS nachzuweisen und mit einer WSBestätigungsprüfung vor Beginn eines Bauvorhabens durch Vergleich der aktuellen Ergebnisse mit denen der WS-Grundprüfung zu bestätigen. Die Durchführung einer WS-Grundprüfung benötigt einen Zeitraum von bis zu neun Monaten und ist deshalb, besonders für kommunale bzw. kleinere Bauvorhaben, zeitlich nur schwierig und mit einem hohen wirtschaftlichen Aufwand umsetzbar. Situation in Bayern Die Untersuchungen an bayerischen Altstrecken belegen, dass es auch an sehr alten bayerischen Straßendecken keine Hinweise auf eine schädigende AKR gibt. Im Vergleich mit anderen Bundesländern besteht in Bayern mit Blick auf die Ausgangsstoffe der Straßenbetone, eine gute und langjährig stabile Sicherheitslage. Dabei ist zu beachten, dass die an den meisten der untersuchten Strecken verwendeten Zemente aufgrund der damaligen Herstellungsverfahren und Verordnungslage deutlich höhere Alkaligehalte aufwiesen, als die heutigen Straßendeckenzemente mit einem maximal zulässigen Na2O-Äquivalent von 0,8 M.-% beim CEM I. Alternative Festlegungen für Bayern Die Oberste Baubehörde im Bayerischen Staatsministerium des Inneren, für Bau und Verkehr (OBB München) hat deshalb am 18.08.2014 mit einer Bekanntmachung, als Ergänzung zu den Verfahren 1 bis 3 des ARS 04/2013, eine weitere Möglichkeit des Nachweises der Unbedenklichkeit gegenüber einer schädigenden AKR für Gesteinskörnungen mit d ≥ 2 mm und feiner Gesteinskörnungen mit einem Kornanteil 2 mm von mehr als 10 M.-% festgelegt („Verfahren 4“).

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Vorgehen zum Nachweis der Unbedenklichkeit der Gesteinskörnungen nach Verfahren 4:  Die Gesteinskörnungen müssen zertifiziert und nach der DAfStbRichtlinie „Vorbeugende Maßnahmen gegen schädigende Alkalireaktion im Beton“ in die Alkaliempfindlichkeitsklasse EI eingestuft sein (dies trifft für nahezu alle bayerischen Gesteinskörnungen zu).  Der Hersteller der Gesteinskörnung hat mit einer Erklärung den Nachweis positiver Erfahrungen mit der Gesteinskörnung im Straßenbau für die Feuchtigkeitsklasse WS zu erbringen (Feucht + Alkalizufuhr von außen + starke dynamische Belastung).  Die Überwachungsstelle des Gesteinskörnungslieferanten hat jährlich eine petrografische Untersuchung durchzuführen, die nach Teil 1 der Alkali-Richtlinie zu bewerten ist.  Vor dem ersten Einsatz einer Gesteinskörnung und dann jährlich, ist ein Schnelltest nach Alkali-Richtlinie, Teil 3 durchzuführen. Die Prüfung ist durch einen vom Bundesminister für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung bzw. der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) anerkannten Gutachter durchzuführen (Prüfdauer ca. 4–6 Wochen, Kosten ca. 500,- bis 800,- €). Der Einsatz einer Gesteinskörnung ist jedoch nicht vom Ergebnis des Schnelltests abhängig, dieser dient lediglich zur weiteren Datensammlung.  Die Überwachung- und Zertifizierungsstelle des Herstellers meldet das Ergebnis der petrografischen Untersuchung und des Schnelltests, der Oberste Baubehörde im Bayerischen Staatsministerium des Inneren, für Bau und Verkehr (OBB München).  Die Oberste Baubehörde im Bayerischen Staatsministerium des Inneren, für Bau und Verkehr (OBB München) führt eine Liste der nach dem Verfahren 4 gemeldeten Gesteinskörnungen.  Der Nachweis der Unbedenklichkeit der Gesteinskörnung ist dem Auftraggeber spätestens 14 Tage vor dem Betonieren, ergänzend zur Erstprüfung, vorzulegen.

WS-Regelungen

Für die Zemente gelten weiterhin die Regelungen des ARS 04/2013 bezüglich des zulässigen Alkaligehaltes. Die bayerischen Festlegungen gelten für alle Straßenbetone, mit Ausnahme von Beton für Waschbetondeckschichten. Waschbeton hat entsprechend der TL Beton einen deutlich höheren Zementgehalt und ist deshalb anders zu betrachten. Zusammenfassung Mit dem Verfahren 4 zum Nachweis der Unbedenklichkeit von Gesteinskörnungen gegenüber einer schädigenden Alkalireaktion wird der besonderen Situation Rechnung getragen, dass in Bayern bisher keine AKR Schäden im Straßenbau aufgetreten sind. Das Verfahren ist kurzfristig durchführbar und mit einem, gerade für kleinere bzw. kommunale Bauvorhaben, vertretbaren Aufwand und Kosten verbunden.

Wolfgang Hemrich Bauberatung Zement

13

Schleuse Zerben

Bau der neuen Schleuse Zerben: Verkehrsprojekt Deutsche Einheit Nr. 17, Einsatz CEM III/A 42,5 N-LH/NA Im Zuge des Ausbaus der Wasserstraßenverbindung Hannover – Magdeburg – Berlin als Bestandteil des Verkehrsprojektes Deutsche Einheit Nr. 17 wird der Elbe-Havel-Kanal (EHK) entsprechend der Wasserstraßenklasse Vb ausgebaut. Ziel der Ausbaumaßnahme ist die Ermöglichung des Verkehrs für Großmotorschiffe mit 110 m Länge sowie für 185 m lange Schubverbände mit zwei Leichtern. Diese Bemessungsschiffe haben eine Breite von 11,45 m und eine Abladetiefe von 2,80 m. Bei dieser Abladetiefe muss die Wassertiefe mindestens 4,0 m betragen. Die vorhandene Schleuse Zerben nahm 1938 ihren Dienst auf. Sie erfüllt aktuell mit einer Wassertiefe (Drempelhöhe) von 3,15 m am Oberhaupt bzw. 2,95 m am Unterhaupt nicht die Anforderungen der Wasserstraßenklasse Vb. Die Schleuse ist das letzte Nadelöhr in der Abladetiefe am EHK und wird daher neu gebaut. Ein Umbau und die Sanierung der alten Schleuse hätte einem Neubau entsprochen. Verbunden mit einer Vollsperrung des EHK wäre aber der Schiffverkehr auf der Ost-West-Relation über mehrere Jahre zum Erliegen gekommen.

Bild 1: Geflutete Baugrube

Mit dem Bau einer neuen Schleuse neben der bestehenden Schleuse kann der Schiffsverkehr aufrechterhalten werden. Die Planung des Neubaus der Zerbener Schleuse erfolgt in den Grenzen von EHK – km 344,35 bis EHK – km 346,30. Zu den Maßnahmen gehören der Neubau  der zweiten Schleusenkammer einschließlich Ober- und Unterhaupt  der Vorhäfen  der Wehre am Zerbener Altarm  der zur Ortsverbindungsstraße Zerben-Güsen gehörenden 3 Brücken über den Zerbener Altarm und den Schleusenvorhafen  Neubau eines Schleusenbetriebsgebäudes  Neubau Wasserschutzpolizeigebäude  Neubau einer Lagerhalle

14

Bild 2: Bohrarbeiten

Die 2. Zerbener Schleuse wird mit einem Achsabstand von 45 m zur vorhandenen Schleusenkammer gebaut. Sie wird eine nutzbare Kammerlänge von 190 m und eine Breite von 12,50 m haben. Die Schleuse hat eine maximale Fallhöhe von 5,50 m. Ein Multiport – System mit 276 Fülldüsen wird eine turbulenzarme Befüllung der Schleusenkammer ermöglichen. Die Füllgeschwindigkeit beträgt etwa 1,0 m/min. Die Schleusentore am Ober- und Unterhaupt werden als Stemmtore in Faltwerkbauweise ausgebildet. Im Bereich der Vorhäfen werden für die in Wartestellung befindliche Berufsund Sportschifffahrt ausreichende Liegemöglichkeiten angeordnet. Für die den Zu- bzw. Abfluss des Zerbener Altarm regulierenden Wehre ist ein Neubau erforderlich. Sie erhalten als Wehrverschluss Fischbauchklappen.

Schleuse Zerben

Die Brücken der Ortsverbindungsstraße Zerben – Güsen haben eine lichte Weite von 24,0 m bzw. 26,0 m über den Einfahrtslamellen im Unterwasser der Schleuse und über den Zerbener Altarm eine lichte Weite von 7,0 m. Die Fahrbahnbreite beträgt 6,0 m zuzüglich eines separaten Geh- und Radweges und wurden am 30. November 2011 für den Verkehr freigegeben. Mit der Herausnahme der alten Schleusenbrücke Zerben am 25. Mai 2012 konnte eine weitere wesentliche Verbesserung in der Durchgängigkeit für den zweilagigen Containerverkehr erreicht werden.

Als Bauherr fungiert die Bundesrepublik Deutschland mit der Wasser- und Schifffahrtsdirektion Ost und dem WasserstraßenNeubauamt Magdeburg. Die Bausumme wird etwa 60 Mio. Euro betragen. Mit der Beauftragung am 12. Oktober 2012 wurde das Vergabeverfahren für den Neubau der Schleuse abgeschlossen. Auftragnehmer ist die Arbeitsgemeinschaft GP Ingenieurbau/Bauer Spezialtiefbau/GP Baugesellschaft. Als Fertigstellungstermin wird 2017 angestrebt. Dann wird der EHK vollständig für die Wasserstraßenklasse Vb auch im Strecken- und Brückenbau ausgebaut sein.

Im Vorfeld zum Bau der Schleuse fanden in 2012 mit dem Landesamt für Denkmalpflege und Archäologie Sachsen-Anhalt archäologische Ausgrabungen im Nahbereich der Schleuse statt und dabei konnten bedeutende Zeugnisse der späten Bronze- und früheren Eisenzeit für die Nachwelt gesichert werden.

Anforderungen an den Beton Für die Beton- und Stahlbetonarbeiten wurde die ZTV-W 215-2012 zugrunde gelegt. Im Rahmen der Ausschreibung und zum Teil auch in der Ausführung wurden bereits viele Neuerungen berücksichtigt, die sich im aktuellen Regelwerk der aktuellen ZTV-W 2152012 wiederfinden. Hierzu zählen insbesondere die gegenüber der Norm geringeren Druckfestigkeitsklassen für den Beton der Wasserwechselzone (nur möglich bei Verwendung von LP-Bildnern) und der Streusalz beaufschlagten Schleusenplanie. Ausgangspunkt der Betonkonzeption sind Eignungsprüfungen, die den Umfang einer Erstprüfung nach DIN EN 206-1/DIN 1045-2 weit übersteigen. Selbst bei gründlicher Vorbereitung und Vorplanung bleibt die Arbeitsvorbereitung und der Bauablauf des Auftragnehmers entscheidend für das Gelingen der anspruchsvollen Konstruktion. Die Einteilung in Expositions-, Feuchtigkeits- und Mindestdruckfestigkeitsklassen ist der Tabelle 1 zu entnehmen.

Bild 3: Baugrubenaushub

Bild 4: Baugrubenaussteifung

15

Schleuse Zerben

Expositionsund Feuchtigkeitsklassen

Festigkeitsklasse

max. W/Z-Wert (eq)

Frost-/ Frost-Tausalzwiderstand

max. Festigkeit (N/mm²) 28 d

Sohle, Wände unter Wasser

XC2, WF

C 20/25 (56 d)

0,65

–

41

Wände in der Wasserwechselzone

XC2, XF3, XM1, WF

C 20/25 LP (56 d)

0,53

CIF

46

Schleusenplattform

XC4, XF4, XD3, XM1, WA

C 25/30 LP (28 d)

0,45

CDF

–

Bauteilbereich

Tabelle 1: Einteilung der Bauteilbereiche in Expositions-, Feuchtigkeits- und Druckfestigkeitsklassen und deren maßgebliche Grenzwerte

Die Schleuse wird in komplett dehnungsfugenloser Bauweise hergestellt. Durch den großen Querschnitt und „verzogene“ Übergänge werden Spannungsspitzen vermieden, und die Konstruktion ist in der Lage eine hohe Zahl von Lastspielen schadensfrei aufzunehmen. Zur Verifizierug der Berechnungen des frühen Zwangs wurde die Temperaturentwicklung an Probeblöcken mit den Abmaßen 2 m x 2 m x 2 m auf der Baustelle überprüft. Die Ergebnisse wurden durch die BAW mittels Kalorimeterversuch plausibilisiert. Im Bauvertrag wurde ferner die zwingende Verwendung von LH-Zementen bei massigen Bauteilen vorgegeben. Dieses anspruchsvolle Maßnahmenpaket ist mittlerweile Standard bei massigen Bauteilen der Ingenieurbauwerke im Wasserbau. Bild 6: Detail Wehr Altarm

Entwicklung des CEM III/A 42,5 N-LH/NA Um den o.g. Forderungen für Ingenieurbauwerke im Wasserbau Rechnung zu tragen wurde durch SCHWENK Zement im Werk Bernburg ein neuer Zement entwickelt. Besonders die Neuerung der ZTV-W, dass Betone mit einer Expositionsklasse XF3 einen Mindestluftgehalt gemäß DIN EN 206-1 aufweisen müssen (LP-Beton) machte den Einsatz des vorhandenen CEM III/A 32,5 N-LH/NA schwierig auf Grund des Hüttensandgehaltes von > 50 %.

Bild 5: Betonage Brücke

16

Der neu entwickelte CEM III/A 42,5 N-LH/NA ist mit einem Hüttensandanteil von 43 % für LP-Betone gut geeignet. Weiter ist mit diesem Zement die Herstellung von Betonen höherer Festigkeitsklassen unkritisch. Die Einstellung des Zementes mit einer Gesamthy-

Schleuse Zerben

dratationswärme nach 7 Tagen von 229 J/g liegt deutlich unter dem Grenzwert von 270 J/g und weist diesen Zement als einen sehr guten LH-Zement für den Einsatz bei massigen Bauteilen aus. Mit dem Hüttensandanteil von 43 % liegt der Zement auch deutlich unter der Forderung von < 49 % und einem Na2Oeq < 0,95 hinsichtlich der NA Eigenschaften. Für das Jahresende 2014 ist zusätzlich noch mit der Einstufung der Eigenschaft SR zu rechnen. Hierfür laufen im Moment die entsprechenden Prüfungen.

Da die folgenden Hauptbetonagen erst Ende diesen Jahres und zu Beginn 2015 stattfinden wird in einem Folgebeitrag zur Durchführung der Qualitätssicherung weiter berichtet.

Bestimmung der Gesamthydratationswärme nach 7 Tagen mit dem TAM Air CEM III/A 42,5 N-LH/NA Werk Bernburg 250.0

Hydratationswärme in J/g

229 J/g 200.0

150.0

CEM III/A 42,5 N-LH/NA 09.07.2014 100.0

Bild 7: Betonage Unterwasserbeton 50.0

0.0 0.

20.0

40.0

60.0

80.

100.

120.

140.

160.

180.

Zeit in h

Tabelle 2: Bestimmung der Gesamthydratationswärme

Qualitätssicherung Vorwegzunehmen ist, dass bei der Qualitätssicherung im Wasserbau – unabhängig von der Stahlbetonkonstruktion – traditionell hohe Ansprüche an den Ausführenden gestellt werden. Im Wesentlichen ist dies zu begründen durch die hohen Dauerhaftigkeitsanforderungen an die WU-Konstruktion des Massivbaus mit einer Nutzungsdauer von 100 Jahren, den hohen statischen Einwirkungen und den Beanspruchungen aus Exposition und Feuchte, insbesondere den häufigen Frost- und Tau-Wechseln im Bereich der Schleusenkammer.

Bild 8: Taucherponton Unterwasserbeton

Am 4.11.2014 wurden die ersten 2.000 m³ Unterwasserbeton eingebaut. Der Beton wurde durch eine Betonpumpe über Pontons und Rohrleitungen bis zum Einbautrichter gefördert und danach von Tauchern unter Wasser verteilt. Die Konsistenz lag im Mittel bei 600 mm. Es wurden die ersten 10 und anschließend jedes 10. Fahrzeug geprüft. Eine Nachdosierung von FM war nicht erforderlich.

17

Schleuse Zerben

Bauteilbereich

Einheit

Zementart und Festigkeitsklasse

Sohle/Wände unter Wasser

Wände in der Wasserwechselzone

Schleusenplattform

CEM III/B 32,5 N-LH/ NA/SR

CEM III/A 42,5 N-LH/NA

CEM III/A 42,5 N

Zementgehalt z

kg/m³

240

299

355

Flugaschegehalt

kg/m³

60

–

–

Wassergehalt w

kg/m³

172

159

161

0,72 / 0,65

0,53

0,45

kg/m³

1.872

1.834

1.813

mm

32

32

Splitt 22

M. % v.Z. M. % v.Z. M. % v.Z. M. % v.Z.

BASF 0,75 -

BASF 0,5 0,3

BASF 0,7 0,3

W/Z Gesteinskörnung Größtkorn Zusatzmittel BV FM VZ LP

Tabelle 3: Zusammensetzung der Hauptbetonsorten

Bauleistungen:  Stahlbeton

ca. 40.000 m³

 Unterwasserbeton

ca. 10.000 m³

 Schlitzwandbeton

ca. 10.000 m³

 Betonstahl

ca.

6.000 t

 Auftriebspfähle

ca.

1.000 St.

 Spundwände

ca.

2.500 t

 Erdbewegungen

ca. 200.000 m³

 Nassbaggerarbeiten

ca. 200.000 m³

Mario Lietzmann Bauberatung Zement

18

U12 in Stuttgart

Spritzbeton J3 – TBR Frischbeton Stuttgart liefert Beton für den Bau der U12 in Stuttgart an die Arbeitsgemeinschaft Leonard Weiss/Kunz/Bauer Höchste Ansprüche an die Baustelle bestehen bei der Stadtbahnbaustelle U12 im Streckenabschnitt Hallschlag/Aubrücke. Wie in den nachfolgenden Abbildungen ersichtlich, unterquert die U12 in diesem Bereich einen aufgeschütteten Damm mit hochfrequentierter vierspuriger Bahntrasse.

Um Setzungen des darüber liegenden vierspurigen Bahndamms zu vermeiden, werden bei den Spritzbetonarbeiten höchste Ansprüche an die Frisch- und Festbetoneigenschaften gestellt. Spritzbetone zeichnen sich dadurch aus, dass sie über Druckleitung gefördert, beschleunigt und auf einen Untergrund gespritzt werden. Die Frischbetoneigenschaften sind so eingestellt, dass er unabhängig von der Spritzrichtung und dem vorhandenen Untergrund darauf haftet. Hierbei ist die Unterscheidung in Trocken- und Nassspritzverfahren wichtig, wobei das erstere nicht mehr dem Stand der Technik entspricht. Somit werden Trockenspritzbetone nur noch vereinzelt bei kleineren Bauvorhaben als Sondervorschlag eingebracht und eingesetzt. Die klassische Formgebung wie im üblichen Betonbau erfolgt hier nicht durch eine Schalung, da der Beton die Aufgabe des Stützen und Aussteifen übernimmt. Rund 90 % des Spritzbetons werden im Tunnelbau verarbeitet, die restlichen 10 % finden ihre Anwendung in Gebieten wie der Hangsicherung, Bergbau, Baugrubensicherung, Kanalauskleidung oder aber der Instandsetzung.

Bild 1: Luftbild der Baustelle U12 im Streckenabschnitt Hallschlag/Aubrücke

Die Abschläge sind kurz und die Sicherungsmaßnahmen im Ulmenvorbau mit einer Voraussicherung durch einen Rohrschirm denkbar hoch. Aufgrund des hohen Verkehrsaufkommens oberhalb der Baustelle ist es notwendig erhöhte Vorsichtsmaßnahmen zu ergreifen, denn hier bilden nicht nur hohe, sondern auch dynamische Lasten und eine herausfordernde Geologie das Rahmenprogramm. Bild 3: Ulmenvorbau in Teilschritten – schematische Darstellung

Auffüllung (überwiegend bindig)

250

Auffüllung (nicht bindig) 245

Auffüllung (überwiegend bindig) 240 Sauerwasserablagerungen

Terrassenkies 235 BGW

Grundwasser

230

BemessungsWasserstand 228.5 m ü.NN

Gipskeuper

Schwemmlösse und Auelehm

225 Fließerde

Auf der U12 Baustelle ist ein Spritzbeton mit J3 Eigenschaft gefordert. Da oberhalb des Tunnelbauwerks ein erhöhtes Verkehrsaufkommen besteht (siehe Bild 1), bestehen hohe Anforderungen hinsichtlich des Setzungsverhaltens im darunterliegenden Erdreich. Dem wird durch den Einsatz hochwertiger Baustoffe und ein besonders aufwendiges Vortriebsverfahren, dem Ulmenvorbau, Sorge getragen. Im vierten Bild ist am oberen Bildrand die Voraussicherung durch den Rohrschirm gut ersichtlich. Darunter werden dann die beiden in vielen Einzelschritten (siehe Bild 3) Teilbereiche im Tunnelquerschnitt vorausgetrieben und mittels Spritzbeton gesichert. Sehr wichtig ist hierbei die Sicherung der Ortsbrust durch eine Rückverankerung in den Baugrund, damit während des Vortriebs kein Arbeiter verschüttet wird.

220

Bild 2: Geologischer Schnitt durch den vorhandenen Baugrund

19

U12 in Stuttgart

Bild 4: Teilvortrieb in der rechten Ulme

Bild 5: Gesicherte Ulmen und Ortsbrust

Die J3 Eigenschaft nimmt Bezug auf die Festigkeitsentwicklung des Betons nach dem Spritzen. Die größten Einflussfaktoren stellen hierbei Art und Menge des Beschleunigers, der Zementgehalt und letztlich auch der W/Z-Wert dar. J1: Spritzbetonauftrag in dünnen Lagen, trockener Untergrund, keine besonderen statischen Anforderungen J2: Spritzbetonauftrag in dicken Schichten möglichst schnell, leichtem Wasserandrang, Beanspruchung durch rasch auftretenden Gebirgsdruck J3: Setzungsgefährdeter Baugrund Das nachfolgende Ergebnis wurde durch den Einsatz von rund 450 kg des SCHWENK CEM I 52,5 R (bs), Lieferwerk Mergelstetten und dem mit rund 6 % v. Z. dosiertem Beschleuniger Gecedral F 2000 HP von ICL (BK Giulini) mit einem W/Zeq von 0,44 erreicht. Um die Betonfestigkeiten prüfen zu können, stellt die Baustelle die sogenannten Spritzkisten (siehe Bild 7) her. Die Anfangsfestigkeiten bis 30 Minuten werden mittels Nadelpenetration ermittelt.

Weiter wurden die Festigkeiten bis 6 Stunden durch das SetzbolzenVerfahren festgestellt, anschließend erfolgte die Entnahme von Bohrkernen für die Überprüfung der nachfolgenden Festigkeiten. Abschließend können die geforderten Eigenschaften mit dem Mergelstettener Zement, selbst bei den hohen Ansprüchen des Bauwerks, zielsicher erreicht werden. Voraussichtlich beginnt der Ausbau der Innenschale somit schon im April 2015.

Druckfestigkeit [N/mm²]

100

Bild 7: Spritzkiste zur Überprüfung der erreichten Festigkeiten 20

Vielen Dank für die konstruktive Unterstützung durch die Firma KUNZ Untertagebau.

10 5

6,67

J3

2

4,37

Glück Auf!

1

J2 0,5 0,56

0,71

J1

0,41

David Zühlsdorf Bauberatung Zement

0,2 0,1

6min

30min 1h

3h

6h

12h

24h

Spritzbetonalter [min / h]

Bild 6: Spritzbetonkurve

20

Quellennachweis: Bild 1; 2; 3; 4; 5; 6; 7

KUNZ Untertagebau

Farbbeton

Umbau des Luitpoldbades in Bad Kissingen zum Behördenzentrum – Eingefärbte Fertigteile ergänzen vorhandene Bausubstanz Das in den Jahren 1868 bis 1871 nach den Plänen des Münchener Architekten Professor Albert Greul errichtete und unter Denkmalschutz stehende Luitpoldbad wird generalsaniert und zu einem Behördenzentrum umgebaut. In diesem Zusammenhang werden auch drei neue Gebäude im Innenhof des Areals errichtet. Es handelt sich dabei um eine Trafostation und zwei dreigeschossige Archivgebäude.

Bild 1: Innenhof des bestehenden Luitpoldbades

Bei diesen Neubauten werden vorgehängte und tragende Sichtbetonbauteile eingebaut, die in Anlehnung an die vorhandenen Sandsteinoberflächen, in einem gelblichen Farbton einzufärben und in Korrespondenz an die bestehende Fassade, zu profilieren sind. An die Sichtbetonbauteile werden hinsichtlich Maßgenauigkeit, Oberfläche und Kantenausbildung sowie Farbigkeit höchste Ansprüche gestellt. Gegenüber der vorhandenen Natursteinsubstanz bietet die Ausführung in Beton hier zusätzlich den Vorteil einer verbesserten Dauerhaftigkeit.

Bild 2: Außenfassade der angrenzenden Bebauung

Auftraggeber des Objektes ist der Freistaat Bayern, vertreten durch das Staatliche Bauamt Schweinfurt. Die Planung des Projektes wurde vom Architekturbüro Grellmann-Kriebel-Teichmann aus Würzburg ausgeführt und den Zuschlag für die Baumaßnahme erhielt die Firma Anton Schick GmbH & Co. KG, Bad Kissingen. Die örtlichen Arbeiten werden durch die Burger Bau GmbH & Co. KG (Schick Firmengruppe) ausgeführt wobei die Fertigteile von der Firma Schick, in ihrem Fertigteilwerk im Industriegebiet Albertshausen in Bad Kissingen hergestellt werden.

Bild 3: Historische Vorderansicht des Luitpoldbades

21

Farbbeton

Anforderungen an die Fertigteile Es sind zwei verschiedene Betonoberflächen auszuführen: Oberfläche 1 ist natursteinfarben wie der Bestand (gelblich) sowie gestrahlt, in der Qualität Sichtbetonklasse 4 (SB4) auszuführen. Die Oberfläche 2 soll zusätzlich mit einer Strukturmatritze (Kautschuk) hergestellt werden. Dabei werden im Abstand von 40 mm, horizontale Nuten in die Oberfläche eingearbeitet. Die Betongüte für die bewitterten Außenteile ist C30/37 und die einzuhaltenden Expositionsklassen XC4, XF1 und Feuchteklasse WF. Nach der Produktion sind die Fertigteile werksseitig zu hydrophobieren und mit einem Graffitischutz zu versehen. Dabei soll das Aussehen der Oberfläche möglichst wenig verändert werden. Gemäß Ausschreibung ist für beide Oberflächen jeweils eine Musterfläche herzustellen, die als Referenzfläche für die Beurteilung der Fertigteile dient. Der gesamte Auftrag umfasst die Herstellung von:  Dachwinkelplatten  Stützen  Sandwich-Fassadenelemente  Fertigteilwände, ungedämmt  Bodenbelagplatten Herstellung der Fertigteile Im Zuge der Arbeitsvorbereitung wurden von der Firma Anton Schick für den Beton verschiedene Gesteinskörnungen getestet. Am Ende erwiesen sich zwei gelbliche Granitkörnungen als technisch beste Lösung. Als Zement wird ein Portlandzement CEM I 42,5 R aus dem SCHWENK Lieferwerk Karlstadt eingesetzt und mit Glenium SKY 651 ein Fließmittel der Firma BASF. Selbstverständlich kommt der Farbdosierung bei der Betonzusammensetzung eine zentrale Rolle zu. Dabei gilt es zu beachten, dass sich das optische Erscheinungsbild der Oberflächen nach dem Strahlen deutlich verändert. Der angestrebte Sandsteineffekt wurde schließlich am besten mit der Flüssigfarbe RCT G-21 der Firma Reisacher erreicht (Dosiermenge ca. 1 M.-% v. Zementgehalt). Zur Herstellung der Oberfläche 2 wurden verschiedene Strukturmatrizen getestet. Schließlich fiel die Wahl, in Abstimmung mit dem Architekten, auf eine Matrize der Firma Reckli. Dabei ist ein entscheidendes Kriterium die optische Wirkung der horizontalen Nuten. 22

Bild 4: Ausgewählte Matrizenschalung für die profilierten Flächen

Darüber hinaus waren viele Details, wie die Eckausbildung der Fertigteile zu lösen, wobei natürlich optische wie auch fertigungstechnische Aspekte zu berücksichtigen waren. Um die hier geforderten Qualitäten sicher gewährleisten zu können, hat die Firma Schick ihre Mischtechnik in den letzten Jahren modernisiert. So wurde eine computergesteuerte Farbdosiereinrichtung, neue Feuchtemesseinrichtungen und eine Heizung für die Temperierung der Gesteinskörnungen eingebaut. Außerdem galt es Erfahrungen zu sammeln, wann der Beton die optimale Festigkeit zum Strahlen der Oberfläche aufweist. Dabei muss auch der Einfluss unterschiedlicher Lagerungsbedingungen (Temperatur) berücksichtigt werden, da diese die Oberflächenfestigkeit stark beeinflussen.

Bild 5: Muster einer Eckausbildung im Labor (noch ohne Farbe)

Farbbeton

Bild 6: Gestrahlte Musterfläche

Bei der zeitlichen Herstellung der Fertigteile sind der Fortschritt der Baustelle wie auch die notwendige Reihenfolge der Montage der Fertigteile zu berücksichtigen.

Bild 9: Aufbringen des Graffitischutz im Werk

Montage der Fertigteile an der Trafostation Nachdem die Flächengründung der Trafostation fertiggestellt war, wurden am 09.10.2014 die Architekturbeton-Massivwände durch die Firma Anton Schick GmbH & Co. KG montiert. Für das Versetzen waren an allen Fertigteilen Montageschlaufen für den Kraneinsatz vorgesehen. Die Montage erfolgte ohne Probleme an einem Tag. Anschließend wurden die Stoßfugen der Fertigteilelemente mit schwindarmen Mörtel vergossen und sie erhielten zum Abschluss wetterseitig eine farblich angepasste dauerelastische Verfugung (Polyurethan).

Bild 7: Fertiggestelltes Fassadenelement im Werk (ungedämmte Wand)

Bild 10: Außenwand des Trafogebäudes. Im Hintergrund das Spielkasino Bad Kissingen

Bild 8: Detailansicht eines Fassadenelementes nach der Herstellung

Bild 11: Eckausbildung der Fassadenelemente nach der Montage

23

Farbbeton

Um die Elemente während der Bauzeit vor Beschädigungen zu schützen, wurde das gesamte Gebäude, unmittelbar nach der Montage der Wände, mit einer Holzkonstruktion geschützt. Dabei wurde der direkte Kontakt des Holzes mit den Betonflächen vermieden um die Gefahr von Verfärbungen zu vermeiden.

Bild 12: Schutz der Fassade während der Bauzeit

Montage der Fertigteile im Eingangsportal Der Rohbau der beiden Archivgebäude wird im Anschluss an die Trafostation ausgeführt. Dort kommen farbige Fassadenelemente, Stützen und Riegel sowie farbige Sandwich Fassadentafeln zum Einsatz. Die Abmessungen der Elemente und Transportbeschränkungen machen es teilweise erforderlich, dass die Teile beim Abladen, bzw. vor der Montage, mit einem zweiten Autokran zunächst gedreht werden müssen.

Bild 13: Entladen der Teile für das Eingangsportal

Die exakte Positionierung der Elemente auf der Bodenplatte und dem nächsten Element wird mittels Verdornungen, die während der Montage angebracht werden, sichergestellt. Auf diese Weise können die Fertigteile einfach, sicher und präzise versetzt werden. Zusammenfassung Beim Umbau des Luitpoldbades in Bad Kissingen zu einem Behördenzentrum werden für die Außenfassade der neuen Gebäude, Fertigteile eingesetzt, die in Farbe und Struktur eine Verbindung zwischen der bestehenden Bausubstanz und den neuen Baukörpern herstellen. Hierbei werden an alle am Bau Beteiligten höchste Anforderungen gestellt. Die Gebäude werden sich nach ihrer Fertigstellung im Frühjahr 2015, ästhetisch perfekt in das Gesamtbild des Luitboldbades und die umgebenden Gebäude einreihen und dieses ergänzen.

24

Bild 14: Eingangsportal nach der Montage

Wolfgang Hemrich Bauberatung Zement

Quellennachweis: SCHWENK Zement Anton Schick GmbH & Co. KG

Die SCHWENK Bauberatung informiert

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Ausgabe 2011

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Tunnelbaumaßnahmen T Tu nnelbaumaßnahmen von SCHWENK

1

3

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Hydraulische Spezialbindemittel Hydraulische Spezialbindemittel für Geothermie und Brunnenbau für Geothermie und Brunnenbau SCHWENK Füllbinder® mit Markierung SCHWENK Füllbinder® mit Markierung für geophysikalischen Nachweis für geophysikalischen Nachweis g p y

Produktübersicht 2013

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Innovation mit Tiefgang – SCHWENK Füllbinder® EWM

Hydraulischer Spezialmörtel für Erdwärmesonden SCHWENK Füllbinder ® EWM

Broschüren Spezialbaustoffe

Technisches Merkblatt

SCHWENK Silos, Misch- und Fördertechnik Misch und Fördertechnik

CEM I 32,5 R Portlandzement

Zusammensetzung:

Zement – der Kleber für unsere Bauwerke

SCHWENK Portlandzement CEM I 32,5 R ist ein hydraulisches Bindemittel nach DIN EN 197-1. Sein Hauptbestandteil ist Portlandzementklinker, der gemeinsam mit Calciumsulfat als Erstarrungsregler zu SCHWENK CEM I 32,5 R vermahlen wird. Durch eine strenge Produktionskontrolle während des gesamten Herstellungsprozesses wird eine gleichmäßige Qualität auf hohem Niveau erreicht.

Eigenschaften:

SCHWENK Portlandzement CEM I 32,5 R ist chromatarm. Durch Zugabe eines Chromatreduzierers beträgt der Gehalt an wasserlöslichem Chrom VI < 2 ppm.

Verwendung:

SCHWENK Portlandzement CEM I 32,5 R kann zur Herstellung aller Betone nach DIN EN 206-1/DIN 1045-2 verwendet werden.

Betonzusatzstoffe:

Die Zugabe von Betonzusatzstoffen ist nach DIN EN 206-1/DIN 1045-2 zulässig, wenn sie den einschlägigen Vorschriften entsprechen oder eine allgemeine bauaufsichtliche bauaufsichtliche Zulassung vorliegt. Betonzusatzstoffe mit Zulassung dürfen nur unter den im Zulassungsbescheid angegebenen Bedingungen verwendet werden.

Betontechnische Daten

Bei der Herstellung von Spannbeton nach DIN 1045-1 mit direktem Verbund dürfen als Betonzusatzstoffe nur Flugasche und Silikastaub oder inerte Gesteinsmehle nach DIN EN 12620 und Pigmente, mit nachgewiesener Unschädlichkeit auf Spannstahl, verwendet werden. Eine Erstprüfung nach DIN EN 206-1/DIN 1045-2 ist bei der Zugabe von Betonzusatzstoffen erforderlich. Betonzusatzmittel:

Die Zugabe von Betonzusatzmitteln ist nach DIN EN 206-1/DIN 1045-2 zulässig, wenn diese den einschlägigen Vorschriften entsprechen bzw. eine allgemeine bauaufsichtliche Zulassung besitzen und unter den in der Zulassung angegebenen Bedingungen verwendet werden. Eine Erstprüfung nach DIN EN 206-1/DIN 1045-2 ist bei der Zugabe von Betonzusatzmitteln erforderlich.

Datenblätter und Hinweise zu „Untergrund und Standsicherheit“

Broschüre SCHWENK Silo- und Maschinentechnik

Übersicht Die neuen Zementnormen 2013

Datenblätter und Normen

Betontechnische Daten

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Die SCHWENK Bauberatung informiert

Besuchen Sie unseren neuen Internetauftritt: www.schwenk-zement.de QR-Code scannen um direkt zur Website zu gelangen.

Hier finden Sie nützliche Informationen über SCHWENK Zement und unsere Produkte.

Produkte d kt Dieser Menüpunkt beinhaltet Infos zu Zementen und Spezialbaustoffen wie z.B. technische Merkblätter, Sicherheitsdatenblätter usw. Die Anzeige der Produkte ist wahlweise nach Kategorien (CEM I-, CEM II- oder CEM III-Zementen) oder Werken möglich.

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Über die Breadcrumb-Navigation b Navig (= „Brotkrümelnavigation“, kleine Textzeile unterhalb der Bildleiste) wissen Sie immer ganz genau in welchem Bereich auf der Homepage Sie sich aktuell befinden.

Die SCHWENK Bauberatung informiert

Service Benötigen Sie einen Ansprechpartner aus den Bereichen Bauberatung Zement, Vertrieb Zement und/ oder Spezialbaustoffe finden Sie diese unter Service -> Ansprechpartner -> Bauberatung Zement/Vertrieb Zement bzw. Spezialbaustoffe.

Ebenfalls unter dem Menüpunkt „Service“ befindet sich der Download-Bereich von allgemeinen Informationen wie Verkaufs- und Lieferbedingungen usw.

Unter dem Punkt „Info-Material gedruckt“ können Sie ausgewählte Prospekte, Broschüren in gedruckter Form bestellen.

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Kiel

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Die Angaben in dieser Druckschrift beruhen auf derzeitigen Kenntnissen und Erfahrungen. Änderungen im Rahmen produkt- und anwendungstechnischer Weiterentwicklungen bleiben vorbehalten. Es gelten für alle Geschäftsbeziehungen unsere Verkaufs- und Lieferbedingungen in der jeweils aktuellen Version.

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Stand: Januar 2015