ChronoCem IR - HeidelbergCement
ChronoCem IR - HeidelbergCement
ChronoCem IR - HeidelbergCement
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Fachinformationen ·<br />
Kurzbericht<br />
KURZBERICHT<br />
<strong>ChronoCem</strong> <strong>IR</strong> – Ein neuer Spezialzement<br />
für die schnelle Reparatur von Verkehrsflächen<br />
Martina Dietermann und Dagmar Küchlin<br />
Für die Reparatur von Verkehrsflächen stehen in der Regel enge Zeitfenster zur Ver fügung.<br />
Nicht selten muss eine geschädigte Verkehrsfläche innerhalb von acht Stunden ausgebaut<br />
und ersetzt werden. Dies bedeutet, dass Reparatursysteme innerhalb weniger Stunden die<br />
für eine Verkehrsfreigabe erforderlichen Festigkeiten erreichen müssen. Einen Zement für<br />
ein Reparatursystem aus Beton zu entwickeln, war das Ziel eines bei <strong>HeidelbergCement</strong><br />
durchgeführten Entwicklungsprojektes. Das Ergebnis ist ein Spezial zement für die schnelle<br />
Reparatur von Verkehrsflächen: <strong>ChronoCem</strong> <strong>IR</strong>. Der mit <strong>ChronoCem</strong> <strong>IR</strong> hergestellte<br />
Schnellreparaturbeton zeichnet sich durch seine überaus schnelle Festigkeitsentwicklung<br />
aus. Bereits 5 Stunden nach Einbaubeginn kann in Abhängigkeit von den bei Herstellung,<br />
Verarbeitung und Nachbehandlung des Betons herrschenden Randbedingungen eine Beton-Druckfestigkeit<br />
von mindestens 20 N/mm 2 erzielt werden. Dies wird über ein speziell<br />
aufeinander abgestimmtes Zement-Zusatz mittel-System erreicht: <strong>ChronoCem</strong> <strong>IR</strong> und Sika<br />
ViscoCrete <strong>IR</strong>-10. In umfangreichen Labor- und Feldversuchen konnte die Eignung des<br />
neuen Reparatur betons für eine schnelle Verkehrsfreigabe nach 5 Stunden nachgewiesen<br />
und die für Betonherstellung und -einbau notwendigen Randbedingungen festgelegt werden:<br />
hohe Gleichmäßigkeit der Betonzusammensetzung, definierte Frischbetontemperatur,<br />
Einbau des Betons im Allgemeinen innerhalb einer Stunde nach Betonherstellung durch<br />
geschultes und erfahrenes Personal und sorgfältige, bei Bedarf wärmehaltende Nachbehandlung.<br />
Der Schnellreparaturbeton kann auch bei niedrigen Lufttemperaturen bis 5 °C<br />
eingesetzt werden. Auch ohne künstlich eingeführte Luftporen konnte ein hoher Frost-<br />
Tausalz- Widerstand nachgewiesen werden. Trotz hoher Hydratationswärmeentwicklung<br />
treten bei fachgerechter Nachbehandlung und an die Geometrie angepasstem Fugenschnitt<br />
keine unkontrollierten Risse auf. Die ersten, überaus erfolgreichen Pilotanwendungen<br />
beispielsweise auf den Flughäfen Frankfurt und Köln-Bonn sowie auf der Bundesautobahn<br />
A 1 im Bereich des Autobahnkreuzes Münster bestätigen die im Lauf der Entwicklungsarbeit<br />
gewonnenen positiven Erfahrungen: Der neue Spezialzement <strong>ChronoCem</strong> <strong>IR</strong><br />
eignet sich in Verbindung mit dem Fließmittel ViscoCrete <strong>IR</strong>-10 der Firma Sika hervorragend<br />
für die Betonage von Verkehrsflächen, die schnell wieder befahren werden müssen.<br />
Das System kann damit nicht nur für Flugbetriebsflächen, sondern auch für die Reparatur<br />
von Fahrbahndecken oder sonstigen Verkehrsflächen eingesetzt werden.<br />
Einführung<br />
Bei der Reparatur von Verkehrsflächen gilt<br />
der Leitspruch „Zeit ist Geld“ mehr denn<br />
anderswo: So steht für die Erneuerung<br />
geschädigter Fahrbahnplatten oftmals nur<br />
eine Zeitspanne von acht Stunden zur<br />
Verfügung. Ein Beispiel hierfür ist der<br />
Frankfurter Flughafen, auf dem Verkehrsflächensperrungen<br />
für Reparaturmaß -<br />
Verfasseranschriften:<br />
Dr. M. Dietermann,<br />
martina.dietermann@heidelbergcement.com,<br />
D. Küchlin,<br />
dagmar.kuechlin@heidelbergcement.com,<br />
<strong>HeidelbergCement</strong> AG, Oberklamweg 6, 69181 Leimen<br />
nahmen üblicherweise nur zwischen 22 Uhr<br />
abends und 6 Uhr morgens möglich sind.<br />
Innerhalb der damit zur Verfügung<br />
stehenden acht Stunden muss nicht nur<br />
die alte Fläche ausgebaut, der Untergrund<br />
vorbereitet und der neue Beton eingebaut<br />
werden, sondern auch der frisch einge -<br />
baute Beton genügend Zeit haben, die<br />
geforderten Festigkeitseigenschaften entwickeln<br />
zu können. Unter Berücksichtigung<br />
eines Zeitfensters von zwei Stunden<br />
für die vorbereitenden und nachgeschalteten<br />
Arbeiten sowie eines Zeitaufwands<br />
von einer Stunde für den Einbau des<br />
Schnellreparaturbetons bedeutet das, dass<br />
die für die Verkehrsfreigabe erforderliche<br />
Festigkeit bereits fünf Stunden nach<br />
Einbaubeginn erreicht werden muss.<br />
Aber auch für Flughäfen, bei denen gerade<br />
in der Nacht das Verkehrsaufkommen<br />
hoch ist, wie zum Beispiel beim Flughafen<br />
Köln-Bonn, oder auf hoch belasteten<br />
Autobahnabschnitten, wo jede Sperrung<br />
üblicherweise zu erheblichen Verkehrs -<br />
verzögerungen führt, kann die Redu -<br />
zierung von Sperrzeiten durch ein schnell<br />
erhärtendes Reparatursystem erhebliche<br />
wirtschaftliche Vorteile bringen.<br />
<strong>HeidelbergCement</strong> hatte zum Ziel, für diesen<br />
Anwendungsfall einen neuen Spezialzement<br />
zu entwickeln, der die Herstellung<br />
eines Schnellreparaturbetons mit sehr<br />
hohen Frühfestigkeiten im Transport -<br />
betonwerk ermöglicht, eine Transportzeit<br />
des Betons zum Einbauort von circa<br />
30 Minuten zulässt und fünf Stunden<br />
nach Einbaubeginn die Verkehrsfreigabe<br />
erlaubt. Der neue Spezialzement heißt<br />
<strong>ChronoCem</strong> <strong>IR</strong>. <strong>ChronoCem</strong> <strong>IR</strong> ist ein<br />
Spezialzement der – in Verbindung mit<br />
einem speziell abgestimmten Zusatzmittel<br />
– die Herstellung eines Betons mit sehr<br />
hohen Frühfestigkeiten ermöglicht. <strong>ChronoCem</strong><br />
<strong>IR</strong> ist ein Portlandzement CEM I<br />
52,5 R nach DIN EN 197-1. Er unterliegt<br />
der werkseigenen Produktionskontrolle<br />
entsprechend den Konformitätskriterien<br />
der DIN EN 197-1 und wird durch den<br />
Verein Deutscher Zementwerke e.V. (VDZ)<br />
fremdüberwacht.<br />
Anforderungen an einen Schnell -<br />
reparaturbeton für Verkehrsflächen<br />
Die Verwendung von Schnellbeton ist im<br />
Merkblatt für die Bauliche Erhaltung von<br />
Verkehrsflächen aus Beton (M BEB), 2009<br />
[1], geregelt. Da zum Zeitpunkt der Erstellung<br />
des Merkblattes am Markt nur ein<br />
einziges Schnellbetonsystem verfügbar<br />
war, das aufgrund der Eigenschaften des<br />
verwendeten Bindemittel-Compounds nur<br />
auf der Baustelle gemischt werden kann,<br />
sind die im Merkblatt festgelegten An -<br />
forderungen ausschließlich auf dieses<br />
abgestimmt. Aufgrund der anderen Frischbetoneigenschaften<br />
des mit <strong>ChronoCem</strong> <strong>IR</strong><br />
hergestellten Schnellreparaturbetons treffen<br />
nicht alle Anforderungen des M BEB,<br />
wie z. B. die Anforderungen an die Frischbetontemperatur<br />
und der Umfang der<br />
Straße und Autobahn 10.2010
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Grundprüfung [1] zu. Jedoch können die<br />
im M BEB genannten Anforderungen an<br />
die Festigkeiten bei Verkehrsfreigabe und<br />
Dauerhaftigkeit auch auf das neue System<br />
übertragen werden: Je nach Untergrund 1<br />
kann gemäß M BEB die Freigabe der<br />
neuen Fläche für den Verkehr erfolgen,<br />
wenn der Beton eine Mindestdruckfestigkeit<br />
von 20 N/mm 2 und eine Biegezug -<br />
festigkeit von mindestens 3 N/mm 2 hat.<br />
Gemäß Merkblatt für die Bauliche Er -<br />
haltung von Verkehrsflächen aus Beton<br />
(M BEB), Ausgabe 2009, kann bei Schnellreparaturbeton<br />
aufgrund der hohen<br />
Festigkeiten und des Wasserzementwerts<br />
< 0,40 auf die Zugabe von Luftporenbildnern<br />
verzichtet werden, wenn ein aus -<br />
reichender Frost-Tausalz-Widerstand nachgewiesen<br />
wurde.<br />
Eigenschaften des mit <strong>ChronoCem</strong> <strong>IR</strong><br />
hergestellten Schnellreparaturbetons<br />
Schnellreparaturbeton zeichnet sich durch<br />
besondere Eigenschaften, wie eine sehr<br />
hohe Frühfestigkeit, ausreichende Ver -<br />
arbeitbarkeit und einen hohen Frost-Tausalz-Widerstand<br />
aus. Für das Erreichen<br />
dieser Eigenschaften muss neben einem<br />
Spezialzement mit schneller Festigkeitsentwicklung<br />
eine geeignete Betonzusammensetzung<br />
verwendet werden (Tabelle 1).<br />
Alle nachfolgend beschriebenen Eigenschaften<br />
beziehen sich auf die in der<br />
Tabelle 1 genannte Richtrezeptur.<br />
Die Verarbeitbarkeit des Schnellreparaturbetons<br />
wird über ein geeignetes Fließ -<br />
mittel eingestellt. In den umfangreichen<br />
Entwicklungsversuchen hat sich gezeigt,<br />
dass das Sika-Produkt ViscoCrete <strong>IR</strong>-10<br />
sich hierfür besonders eignet. Dieses<br />
wurde speziell auf den neuen Spezial -<br />
zement abgestimmt und ermöglicht eine<br />
adäquate Konsistenzhaltung bei gutem<br />
Zusammenhaltevermögen, moderater Klebrigkeit<br />
und hohen Frühfestigkeiten. Das<br />
Konsistenzverhalten des mit <strong>ChronoCem</strong><br />
<strong>IR</strong> hergestellten Schnellreparaturbetons ist<br />
im Wesentlichen von der verwendeten<br />
Fliesmittel-Dosierung und der Betontemperatur<br />
abhängig. In Abhängigkeit von<br />
der Bauteilgeometrie kann der Beton beim<br />
Einbau auf weiche bis fließfähige Kon -<br />
sistenzen eingestellt werden. Je nach<br />
1 Gilt für Betondecken auf Tragschicht aus<br />
hydraulischem Bindemittel und Trennschicht<br />
oder auf Schotter- oder Asphalttragschicht. Bei<br />
Betondecken auf Tragschicht aus hydrau -<br />
lischem Bindemittel im Verbund darf die<br />
Verkehrsfreigabe bei einer Druckfestigkeit von<br />
15 N/mm 2 und einer Biegezugfestigkeit von<br />
2,0 N/mm 2 erfolgen.<br />
Tabelle 1: Richtrezeptur für das Erreichen einer<br />
Druckfestigkeit von 20 N/mm 2 nach 5 h<br />
<strong>ChronoCem</strong> <strong>IR</strong> 450 kg/m 3<br />
w/z-Wert 0,35 bis 0,38<br />
Gesteinskörnungen Sand und Splitt,<br />
D max 16 mm<br />
Fließmittel ViscoCrete-<strong>IR</strong> 10,<br />
max. 1,6 M.-% v. Z.<br />
Druckfestigkeit [N/mm 2 ]<br />
90<br />
80<br />
70<br />
60<br />
50<br />
40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
0<br />
üblicher frühhochfester Fahrbahndeckenbeton<br />
Schnellreparaturbeton mit <strong>ChronoCem</strong> <strong>IR</strong><br />
0 7 14 21 28<br />
Prüfalter [d]<br />
Frischbeton- und Umgebungstemperatur<br />
verringert sich das gemessene Ausbreitmaß<br />
innerhalb einer Stunde deutlich.<br />
Jedoch ist das Ausbreitmaß aufgrund der<br />
im Vergleich zu Normalbeton thixotropen<br />
Eigenschaften kein aussagekräftiges Maß<br />
für die wahre Konsistenz: Durch das<br />
Einbringen von Rüttelenergie beginnt eine<br />
scheinbar angesteifte Mischung wieder zu<br />
fließen und lässt sich verdichten. Die<br />
Prüfung des Verdichtungsmaßes anstelle<br />
des Ausbreitmaßes verdeutlicht diese<br />
Eigenschaft.<br />
Die Festigkeitsentwicklung des Schnell -<br />
reparaturbetons wird maßgeblich von den<br />
Eigenschaften des Spezialzementes, aber<br />
auch einem niedrigen w/z-Wert und dem<br />
geeigneten Fließmittel bestimmt. Darüber<br />
hinaus muss die Frischbetontemperatur an<br />
die Randbedingungen beim Betoneinbau<br />
angepasst werden. Im Rahmen der Entwicklung<br />
zeigte sich, dass die im Bild 1<br />
dargestellte Festigkeitsentwicklung mit<br />
einer Frühfestigkeit von mindestens<br />
20 N/mm 2 nach fünf Stunden zuverlässig<br />
erreicht werden kann. Dies gilt auch bei<br />
niedrigen Umgebungstemperaturen im<br />
Tabelle 2: Festigkeitseigenschaften des Schnell -<br />
reparaturbetons mit <strong>ChronoCem</strong> <strong>IR</strong> geprüft in einer<br />
Fahrbahnplatte (d = 0,30 m) unter Baustellenbedingungen<br />
Anforderung für die<br />
Verkehrsfreigabe<br />
Biegezugfestigkeit<br />
≥ 3,0 N/mm²<br />
Druckfestigkeit<br />
≥ 20 N/mm²<br />
Schnellreparaturbeton mit<br />
<strong>ChronoCem</strong> <strong>IR</strong> (5 Stunden<br />
nach Einbaubeginn)<br />
3,8 N/mm²<br />
31 N/mm²<br />
Bereich 5 bis 10 °C unter Einhaltung<br />
bestimmter Randbedingungen, wie beispielsweise<br />
einer ausreichend hohen<br />
Frischbetontemperatur von mindestens<br />
24 °C und Anwendung einer wärme -<br />
haltenden Nachbehandlung.<br />
Wie aus der Tabelle 2 ersichtlich, konnten<br />
für den mit <strong>ChronoCem</strong> <strong>IR</strong> hergestellten<br />
Bild 1: Festigkeitsentwicklung<br />
unter Baustellenbedingungen<br />
Schnellreparaturbeton auch die Anfor -<br />
derungen an die Biegezugfestigkeit bereits<br />
nach fünf Stunden nachgewiesen werden.<br />
Der Nachweis erfolgte unter Verwendung<br />
des sogenannten Reifesimulators, der die<br />
Lagerung von separat hergestellten Probekörpern<br />
in einem temperaturgesteuerten<br />
Wasserbad ermöglicht. Hierbei wird die<br />
Soll-Temperatur des Wasserbads über eine<br />
Temperaturmessung im Bauteil vorge -<br />
geben. Dies bedeutet, dass die im Wasserbad<br />
gelagerten Probekörper unter vergleichbaren<br />
Temperaturbedingungen wie<br />
der Bauteilbeton erhärten und damit die<br />
Festigkeitsentwicklung des Bauteils simuliert<br />
wird. Die Probekörper können zu den<br />
gewünschten Zeitpunkten geprüft werden.<br />
Die schnelle Frühfestigkeitsentwicklung ist<br />
mit einer hohen Hydratationswärmeentwicklung<br />
verbunden. Beim Einbau des<br />
Schnellreparaturbetons wird dies gezielt<br />
genutzt, indem das Abfließen der Hydra -<br />
tationswärme durch Aufbringen einer<br />
wärmehaltenden Nachbehandlung im<br />
Bauteil gehalten wird. Da mit der Verkehrsfreigabe<br />
die wärmehaltende Nach -<br />
behandlung endet und sich der Beton zu<br />
diesem Zeitpunkt nahe seines Temperaturmaximums<br />
befindet, wird das Bauteil zu<br />
sehr frühem Zeitpunkt der Umgebungstemperatur<br />
ausgesetzt. Insbesondere in der<br />
kühlen Jahreszeit kann dies einen erheb -<br />
lichen Temperaturschock bedeuten (Bild 4).<br />
Um die Rissempfindlichkeit des Schnell -<br />
reparaturbetons mit <strong>ChronoCem</strong> <strong>IR</strong> zu beurteilen,<br />
wurde die Baustellensituation für<br />
kühle Umgebungsbedingungen im so -<br />
Straße und Autobahn 10.2010
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Kurzbericht<br />
Bild 2: Temperatur- und<br />
Spannungsentwicklung<br />
geprüft im Reißrahmen<br />
Zugspannung im Beton [N/mm 2 ]<br />
4,5<br />
3,5<br />
2,5<br />
1,5<br />
0,5<br />
-0,5<br />
00:00:00<br />
Deckel nach<br />
5 Stunden entfernt<br />
01:00:00<br />
Zeit nach Befüllen [dd:hh:mm]<br />
<strong>ChronoCem</strong> <strong>IR</strong><br />
T Luft = 10 °C<br />
55<br />
50<br />
45<br />
40<br />
35<br />
30<br />
25<br />
20<br />
15<br />
10<br />
5<br />
0<br />
02:00:00<br />
Beton-Temperatur [°C]<br />
hen Frost-Tausalz-Widerstand aufweisen.<br />
Der Nachweis für den mit <strong>ChronoCem</strong> <strong>IR</strong><br />
hergestellten Schnellreparaturbeton konnte<br />
sowohl an im Labor hergestellten Prüfkörpern<br />
als auch an Bohrkernen, die aus<br />
den betonierten Probeflächen gewonnen<br />
wurden, erbracht werden. Wie das Bild 3<br />
zeigt, liegt der mit dem CDF-Test nach DIN<br />
CEN/TS 12390-9 [2] ermittelte Frost-Tausalz-Widerstand<br />
des Betons im sicheren<br />
Bereich.<br />
Praktische Erprobung<br />
Bild 3: Frost-Tausalz-<br />
Widerstand (CDF-<br />
Prüfung) an Labor -<br />
prüfkörpern und Bohr -<br />
kernen<br />
genannten Reißrahmen simuliert. Bei der<br />
Reißrahmenprüfung wird Frischbeton in<br />
eine knochenförmige, verformungsbe -<br />
hindernde und wärmegedämmte Schalung<br />
eingebaut. Der Versuchsaufbau ermöglicht<br />
neben der Messung der Temperaturentwicklung<br />
des Betons die kontinuierliche<br />
Messung der sich infolge der Hydrata -<br />
tionswärme aufbauenden Temperaturspannungen<br />
im jungen Beton. Wird die<br />
aktuell erreichte Festigkeit des Betons von<br />
den Temperaturspannungen überschritten,<br />
entsteht ein Riss. Für die Simulation der<br />
Baustellenbedingungen wurde der Beton<br />
mit einer Frischbetontemperatur von 25 °C<br />
in den Reißrahmen eingebaut und die<br />
Umgebung des Reißrahmens auf eine konstante<br />
Temperatur von 10 °C temperiert.<br />
Bild 4: Temperaturentwicklung<br />
gemessen bei<br />
einer Probebetonage<br />
(Plattendicke etwa<br />
0,36 m)<br />
Abwitterung nach 28 FTW [g/m 2 ]<br />
Temperatur [°C]<br />
1500<br />
1000<br />
500<br />
70<br />
60<br />
50<br />
40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
0<br />
0,35 w/z ≤ 0,38<br />
geprüft an Laborprüfkörpern<br />
geprüft an Bohrkernen aus Feldversuchen<br />
CDF-Bewertungskriterium<br />
für Laborprüfkörper ≤ 1500 g/m 2<br />
4 FTW 8 FTW 14 FTW 28 FTW<br />
Direkt nach dem Einbau des Betons wurde<br />
dieser mit dem wärmegedämmten Deckel<br />
abgedeckt. Der Deckel hält ähnlich wie die<br />
in der Praxis eingesetzte wärmehaltende<br />
Nachbehandlung die Hydratationswärme<br />
im Probekörper. Zur Simulation der<br />
Temperatursituation bei Verkehrsfreigabe<br />
wurde fünf Stunden nach Betoneinbau der<br />
Deckel abgenommen. Die aufgezeichnete<br />
Spannungs- und Temperaturentwicklung<br />
(Bild 2) zeigt, dass erst 16 Stunden nach<br />
Einbau des Betons ein erster Anriss auftrat<br />
und zehn Stunden später der Trennriss.<br />
Dieses Ergebnis verdeutlicht, dass bei<br />
rechtzeitig ausgeführtem Fugenschnitt<br />
keine Schäden durch temperaturbedingte<br />
Risse zu erwarten sind.<br />
Betonreparatursysteme müssen einen ho-<br />
Plattenmitte (ca. 20 cm unter Oberfläche)<br />
Plattenoberseite (ca. 5 cm unter Oberfläche)<br />
unter der Folie<br />
Lufttemperatur oberhalb der Folie<br />
0<br />
0 2 4 6 8 10 12 14 16<br />
Zeit [h]<br />
In umfangreichen Feldversuchen wurde<br />
der neue Spezialzement <strong>ChronoCem</strong> <strong>IR</strong><br />
praktisch erprobt. Dafür wurden in enger<br />
Kooperation mit der Firma Sehring Beton<br />
zwischen Herbst 2008 und Sommer 2009<br />
auf deren Werksgelände sechs Versuchsflächen<br />
unterschiedlicher Abmessungen<br />
hergestellt: Die Breite der Flächen lag bei<br />
ca. 4 m, die Längen variierten zwischen 5<br />
und 20 m und die Plattenstärke zwischen<br />
25 und 40 cm. Der Betoneinbau erfolgte<br />
durch die Firma Kern, ein Tochterunternehmen<br />
der Firma Sehring Beton.<br />
Im Rahmen dieser Versuche wurde die<br />
Praxistauglichkeit des Schnellreparatur -<br />
betons mit <strong>ChronoCem</strong> <strong>IR</strong> geprüft. Dabei<br />
wurden sowohl der Einbauablauf erprobt<br />
als auch der Einfluss unterschiedlicher<br />
Randbedingungen, wie Frischbetontemperatur,<br />
Umgebungstemperatur, Plattenstärke,<br />
Nachbehandlung und die Auswirkung<br />
der herstellungsbedingten Produktionsparameter<br />
im Transportbetonwerk, untersucht.<br />
In allen Versuchen kam die in der Tabelle<br />
1 genannte Betonzusammensetzung zum<br />
Einsatz.<br />
Die Versuchsbetonagen ergaben folgendes<br />
Leistungsprofil: Der mit <strong>ChronoCem</strong> <strong>IR</strong><br />
hergestellte Beton erfüllt die anspruchsvollen<br />
Anforderungen an die Festigkeitsentwicklung<br />
zuverlässig (Bild 1). Alle<br />
Flächen konnten fünf Stunden nach<br />
Herstellung durch Schwerlastverkehr befahren<br />
werden. Hierfür sind gewisse Randbedingungen<br />
bei der Betonherstellung<br />
einzuhalten: So müssen beispielsweise im<br />
Transportbetonwerk eine hohe Gleich -<br />
mäßigkeit der Betonzusammensetzung<br />
und – nach derzeitigem Erkenntnisstand –<br />
ein enges Fenster für die Frischbeton -<br />
temperatur von (26 ± 2) °C eingehalten<br />
werden. Dies gilt insbesondere bei nied -<br />
rigen Umgebungstemperaturen bis minimal<br />
5 °C. Für Lufttemperaturen darunter<br />
liegen bisher keine Erfahrungen vor.<br />
Um die in einer betonierten Fahrbahn -<br />
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platte herrschenden Temperaturbedin -<br />
gungen einschätzen zu können, wurden<br />
Temperaturmessungen durchgeführt. Die<br />
Messdrähte wurden in Plattenmitte, knapp<br />
unter der Betonoberfläche, zwischen<br />
Betonoberfläche und zweilagiger Folienabdeckung<br />
sowie in der Luft angebracht.<br />
Das Messergebnis zeigt, dass die zwei -<br />
lagige Folienabdeckung eine sehr gute<br />
wärmehaltende Nachbehandlung ist. Bei<br />
dieser Platte wurde die Folie nicht nach<br />
5 Stunden abgenommen, sondern die<br />
Temperaturentwicklung über 16 Stunden<br />
aufgezeichnet. Für die Verkehrsfreigabe<br />
hätte die Folie nach fünf Stunden entfernt<br />
werden müssen. Zu diesem Zeitpunkt<br />
befindet sich der Beton erwartungsgemäß<br />
nahe seines Temperaturmaximums, so<br />
dass er bei Entfernen der Folie einer Temperaturdifferenz<br />
von ca. 45 K ausgesetzt<br />
worden wäre. Bei der Betonage weiterer<br />
Fahrbahnplatten, die nach fünf Stunden<br />
für den Verkehr freigegeben wurden, zeigte<br />
sich, dass bei Fugenschnitt vor Verkehrsfreigabe<br />
die bis zu diesem Zeitpunkt<br />
ausgebildete Zugfestigkeit des Betons<br />
ausreicht, eine unkontrollierte Rissbildung<br />
zu vermeiden. Dies bestätigt das Verhalten<br />
des Betons im Reißrahmenversuch.<br />
Bei der praktischen Erprobung wurde der<br />
Einbauablauf für den mit <strong>ChronoCem</strong> <strong>IR</strong><br />
hergestellten Schnellreparaturbeton optimiert.<br />
Die Versuchsbetonagen haben gezeigt,<br />
dass eine erfahrene Einbaumannschaft<br />
den Beton im plastischen bis fließfähigen<br />
Konsistenzbereich verarbeiten kann. Die<br />
Betonoberfläche konnte innerhalb kurzer<br />
Zeit nach dem Betoneinbau fertig bear -<br />
beitet werden.<br />
Für den Betoneinbau haben sich die folgenden<br />
Arbeitsschritte bewährt:<br />
– Vornässen des vorbereiteten Untergrunds<br />
– Einbringen und Verteilen des Betons<br />
– Verdichten des Betons mit Innenrüttlern<br />
(Rüttelflasche)<br />
– Abziehen der Fläche mit der Rüttelbohle<br />
– Wenn die Oberfläche nicht direkt fertig<br />
gestellt werden kann: Zwischennach -<br />
behandlung durch zweilagiges Ab -<br />
decken mit Baufolie, ggf. Thermofolie<br />
– Aufbringen einer Glätthilfe zur Erleichterung<br />
des maschinellen Glättens<br />
– Maschinelles Glätten mit dem Rotorglätter,<br />
wenn erforderlich, händisches<br />
Nacharbeiten<br />
– Texturierung der Oberfläche, beispielsweise<br />
durch Besenstrich<br />
– Aufbringen eines Nachbehandlungs -<br />
mittels<br />
– Zweilagiges Abdecken mit Baufolie oder<br />
Thermofolie als wärmehaltende Maßnahme<br />
– Wenn erforderlich: Ausführung des<br />
Fugenschnitts, je nach Geometrie im<br />
Abstand von 4 bis 5 Metern.<br />
Das Abdecken mit Folie ist nicht nur ein<br />
Schutz vor vorzeitigem Austrocknen der<br />
Oberfläche, sondern vor allem eine<br />
wärmehaltende Maßnahme (Bild 4),<br />
welche die schnelle Festigkeitsentwicklung<br />
fördert. Aus diesem Grund sollte diese<br />
Maßnahme insbesondere in der kühlen<br />
Jahreszeit so frühzeitig wie möglich an -<br />
gewendet und, da vor den weiteren<br />
Arbeitsschritten wie Glätten oder Textu -<br />
rierung die Folie entfernt werden muss,<br />
diese schnellstmöglich im Anschluss wieder<br />
aufgelegt werden.<br />
Bei hohen Umgebungstemperaturen kann<br />
eine temperaturableitende Nachbehandlung<br />
mit wassergetränktem Bauvlies das<br />
Abdecken mit Baufolie ersetzen. Diese<br />
Maßnahme verzögert in der Regel die<br />
Festigkeitsentwicklung im Vergleich zum<br />
Abdecken mit Baufolie um ein bis zwei<br />
Stunden.<br />
Für die Verkehrsfreigabe ist die erforder -<br />
liche Festigkeit in-situ am Bauteil nachzuweisen.<br />
Der Nachweis der Druckfestigkeit<br />
kann mit dem sogenannten Pendel -<br />
hammer erbracht werden (Bild 5). Um die<br />
In-situ-Ergebnisse der Pendelhammer -<br />
prüfung mit der Druckfestigkeit korre -<br />
lieren zu können, muss für den verwendeten<br />
Beton vorab im Labor eine Korrela -<br />
tionskurve zwischen Pendelhammerwerten<br />
und Druckfestigkeitsergebnissen erstellt<br />
werden. Hierfür sollte die vor Ort geplante<br />
Oberfächenstrukturierung, wie zum<br />
Beispiel der Besenstrich, berücksichtigt<br />
werden.<br />
Erste Praxisanwendungen<br />
Bild 5: Zerstörungsfreie<br />
Prüfung der<br />
Betondruckfes tigkeit<br />
mit dem Pendelhammer<br />
Nach erfolgreichem Abschluss der praktischen<br />
Erprobung wurde am Frankfurter<br />
Flughafen im Rahmen einer laufenden<br />
Baumaßnahme im Bereich des Terminal 1<br />
eine erste Praxisanwendung durchgeführt.<br />
Zur Sicherstellung der Einfahrtmöglichkeit<br />
in ein Parkhaus musste auf einem Teilstück<br />
einer herausgerissenen Pkw- und<br />
Busspur über Nacht ein schnell erhärten-<br />
Bild 6: Betonage auf<br />
dem Flughafen Frankfurt<br />
Straße und Autobahn 10.2010
Fachinformationen ·<br />
Technische Regelwerke<br />
Bild 7: Pilotanwendung<br />
auf dem Flughafen<br />
Köln-Bonn; Fläche nach<br />
Verkehrsfreigabe<br />
geschädigte Flächen im Roll- und Vorfeldbereich<br />
mit dem neuen Reparatursystem<br />
saniert. Bei drei Flächen wurde ein Teil der<br />
Fahrbahnplatten ersetzt, bei der vierten<br />
Fläche handelte es sich um eine ge -<br />
schädigte Schlitzrinne, die auszutauschen<br />
war. Der Beton wurde von Heidelberger<br />
Beton Rheinland geliefert und von der<br />
Firma Martin Schlechtriem eingebaut.<br />
Betoniert zwischen 10 Uhr und 13:30 Uhr<br />
rollten bereits um 18 Uhr des gleichen<br />
Tages die ersten Flugzeuge und Flug -<br />
hafenfahrzeuge über die ausgetauschten<br />
Flächen.<br />
Weitere Reparaturmaßnahmen wurden bereits<br />
erfolgreich durchgeführt.<br />
des System eingebaut werden. Die zweite<br />
Fahrspur neben der zu betonierenden<br />
Fläche wurde während der gesamten<br />
Baumaßnahme von Bussen und Pkw<br />
befahren. Der Beton wurde von der Firma<br />
Sehring Beton geliefert und von Firma<br />
Kern eingebaut. Um 24 Uhr begann der<br />
Betoneinbau bei einer Außentemperatur<br />
von 13 °C, etwa eine Stunde später war die<br />
Betonage abgeschlossen. Die zerstörungsfreie<br />
Festigkeitsbestimmung am Bauteil<br />
ergab fünf Stunden nach Einbau einen<br />
mittleren Prüfwert von circa 40 N/mm 2 ,<br />
die erforderliche Mindestfestigkeit wurde<br />
bereits nach vier Stunden sicher erreicht.<br />
Die neue Fläche konnte pünktlich für den<br />
Verkehr freigegeben werden.<br />
Nach der erfolgreichen Pilotanwendung<br />
auf dem Frankfurter Flughafen wurden<br />
auf dem Flughafen Köln-Bonn vier stark<br />
Literaturverzeichnis<br />
1 Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen:<br />
Merkblatt für die Bauliche Erhaltung<br />
von Verkehrsflächen aus Beton (M BEB),<br />
Ausgabe 2009, Köln<br />
2 DIN CEN/TS 12390-9 Prüfung von Festbeton –<br />
Teil 9: Frost- und Frost-Tausalz-Widerstand –<br />
Abwitterung; Deutsche Fassung CEN/TS<br />
12390-9:2006 (Vornorm), Ausgabe August<br />
2006<br />
Straße und Autobahn 10.2010
Fachinformationen ·<br />
Technische Regelwerke<br />
Bild 7: Pilotanwendung<br />
auf dem Flughafen<br />
Köln-Bonn; Fläche nach<br />
Verkehrsfreigabe<br />
geschädigte Flächen im Roll- und Vorfeldbereich<br />
mit dem neuen Reparatursystem<br />
saniert. Bei drei Flächen wurde ein Teil der<br />
Fahrbahnplatten ersetzt, bei der vierten<br />
Fläche handelte es sich um eine ge -<br />
schädigte Schlitzrinne, die auszutauschen<br />
war. Der Beton wurde von Heidelberger<br />
Beton Rheinland geliefert und von der<br />
Firma Martin Schlechtriem eingebaut.<br />
Betoniert zwischen 10 Uhr und 13:30 Uhr<br />
rollten bereits um 18 Uhr des gleichen<br />
Tages die ersten Flugzeuge und Flug -<br />
hafenfahrzeuge über die ausgetauschten<br />
Flächen.<br />
Weitere Reparaturmaßnahmen wurden bereits<br />
erfolgreich durchgeführt.<br />
des System eingebaut werden. Die zweite<br />
Fahrspur neben der zu betonierenden<br />
Fläche wurde während der gesamten<br />
Baumaßnahme von Bussen und Pkw<br />
befahren. Der Beton wurde von der Firma<br />
Sehring Beton geliefert und von Firma<br />
Kern eingebaut. Um 24 Uhr begann der<br />
Betoneinbau bei einer Außentemperatur<br />
von 13 °C, etwa eine Stunde später war die<br />
Betonage abgeschlossen. Die zerstörungsfreie<br />
Festigkeitsbestimmung am Bauteil<br />
ergab fünf Stunden nach Einbau einen<br />
mittleren Prüfwert von circa 40 N/mm 2 ,<br />
die erforderliche Mindestfestigkeit wurde<br />
bereits nach vier Stunden sicher erreicht.<br />
Die neue Fläche konnte pünktlich für den<br />
Verkehr freigegeben werden.<br />
Nach der erfolgreichen Pilotanwendung<br />
auf dem Frankfurter Flughafen wurden<br />
auf dem Flughafen Köln-Bonn vier stark<br />
Literaturverzeichnis<br />
1 Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen:<br />
Merkblatt für die Bauliche Erhaltung<br />
von Verkehrsflächen aus Beton (M BEB),<br />
Ausgabe 2009, Köln<br />
2 DIN CEN/TS 12390-9 Prüfung von Festbeton –<br />
Teil 9: Frost- und Frost-Tausalz-Widerstand –<br />
Abwitterung; Deutsche Fassung CEN/TS<br />
12390-9:2006 (Vornorm), Ausgabe August<br />
2006<br />
Straße und Autobahn 10.2010