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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


Kurzbericht · Fachinformationen<br />

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


Fachinformationen ·<br />

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 />

Straße und Autobahn 10.2010


Kurzbericht · Fachinformationen<br />

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

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