Dipl.-Ing. Walter Pichler: "Tunnelinnenschale nach Ö ... - BetonMix

Material ConsultZivilingenieurbüro für BauwesenInnenschalenbetonnach„österreichischer Richtlinie“Walter Pichler

Anwendung• geschlossene Bauweise– bewehrte Innenschalen mit und ohneAbdichtung– unbewehrte lnnenschalen mit und ohneAbdichtung– wasserdichte Innenschalen (WDI)• offene Bauweise– Nicht für „Weisse Wannen“

NormenEN 206 + zugehörige ProduktnormenÖN EN 206 - ÖN B 4710-1ÖN EN 12620 - ÖN B 3131ÖN EN 197-1 - ÖN B 3327ÖN EN 450 - ÖN B 3309ÖN EN 934-2ÖN EN 1008

EN 206• Mindestdruckfestigkeitsklasse• Expositionsklassen– mind. w/z-Wert– mind. Zementgehalt

EN 206Gleichwertige Betonleistungsfähigkeit• Ermöglicht Nachweis derExpositionsklassen am Festbeton• RVS bzw. Richtlinien definieren dasNachweisverfahren am Festbeton.

Regeln der Technik• Norm– Nur wenn in einem Gesetz oder in einerVerordnung enthalten ist, gilt eine Norm alsverbindlich.• RVS• z. B. im Hochbau - TBO (Tiroler Bauordnung)– rechtsverbindliche Vorschriften für denStrassenbau• ÖVBB/ÖBV – Richtlinien– rechtlich nicht verbindlich

Innenschalenbeton• ÖVBB RILI Innenschalenbeton (2003)• RVS 09.01.43, Innenschalenbeton– Entspricht ÖVBB Richtlinie „Innenschalenbeton“• RVS 09.01.44, Betondeckung vonStahleinlagen• Gründruck der ÖBV RILI Innenschalenbeton2012– nicht verwendbar da sehr fehlerbehaftet– korrigierte Richtlinie ca. 2013

Spezifische Anforderungen• möglichst rissefreie Innenschale• hohe Frühfestigkeit (Ausschalfestigkeit)• Beton– Pumpbar– Geringe Entmischungsneigung– leicht verdichtbar

Rissgefahr• Beton– Schwinden• Begrenzung des Wassergehaltes– Hydratationswärme• Verringerung des Zementgehaltes• Konstruktiv– Begrenzung der Blocklänge– Dicke der Innenschale

Endschwindmaß - Bindemittelgehalte s o o in % o1,41,21,00,8Bereich derBetonmischungender Praxisw/b = 0,7 0,6 0,5 0,4w = 250 kg/m³2250,60,40,20200170150125100w/b = 0,3200 300 400 500 600 700z in kg/m³

Endschwindmaß - Wassergehalte s oo in % o1,41,21,00,80,6Bereich derBetonmischungender Praxisw = 250 kg/m³2000,40,20150200 300 400 500 600 700b in kg/m³

TemperaturspannungenT maxΔTT FB

Rissgefahr beim AbkühlenT O2ΔTcrit ΔTT O1I II III IV VZeit t-+Zeit tΔz

Temperatur im Bauwerk• Frischbetontemperatur• Hydratationswärme– Zementtyp– Zementmenge– Bauteildicke ΔT

Verminderung derHydratationswärme• Begrenzung der Frischbetontemperaturauf 27°C• Austausch von Zement durchZusatzstoff– Nachweis der Festigkeitsklasse nach 56oder 90 Tagen– Nachweis der Expositionsklassen amFestbeton• Begrenzung der Bauteildicke

Frost-Tausalzbeständigkeit• Regelfall:– Erhöht frostbeständiger Beton (XF3)– Aufbringen eines (aufhellenden) Anstriches• Ausnahmefall:– Betons der Sorte XF4• Nachweis am Festbeton (Abwitterung derOberfläche)• Erhöhte Rissbildung!!!!!

Chemischer Angriff• Definition des Angriffsgrades inAnlehnung an EN 206• Trennung in treibend und lösendenAngriff (z.B. XA1T oder XA1L)• Nachweis über Ausgangsstoffe undGefügedichte des Betons

Treibender Angriff• 200-600 mg/l Sulfat• C 3 Afreier Zement empfohlen• Begrenzung der Wassereindringtiefe auf ≤50 mm• ≥ 600-1500 mg/l Sulfat• C 3 Afreier Zement• Begrenzung der Wassereindringtiefe auf ≤25 mm• > 1500 mg/l Sulfat• C 3 Afreier Zement• w/b-Wert

Regelung Gründruck• 200-400 mg/l Sulfat• C 3 Afreier Zement• Wassereindringtiefe ≤50 mm• ≥ 400-2000 mg/l Sulfat• C 3 Afreier Zement• Wassereindringtiefe ≤25 mm• > 2000-3000 mg/l Sulfat• C 3 Afreier Zement• Wassereindringtiefe ≤20 mm

Lösender Angriff• XA1L• XA2L• Wassereindringtiefe ≤50 mm• w/b-Wert ≤ 0,45• CO 2 -Gehalt im Sand max. 15%

• XA1L• XA2LRegelung Gründruck• Wassereindringtiefe ≤ 50 mm• Wassergehalt ≤ 170 l/m3• Wassereindringtiefe ≤ 25 mm• CO 2 -Gehalt im Sand max. 15%**gesondertes Nachweisverfahren zulässig

Zusätzliche Anforderungen• Max. zulässige Bauteiltemperatur– Gewölbe 45°C– Sohle 50°C• Auschalfristen– Regelauschalfrist 12 Stunden– 12 bis 10 Stunden mit zusätzlicherNachbehandlung– 10 bis 8 Stunden mit Nachbehandlungswagen

Betonzusammensetzung• Bindemittel (280 – 320 kg/m 3 )– Zement (220 – 280 kg/m 3 )• CEM II/A• CEM I C 3 Afrei– Zusatzstoff (40 – 80 kg/m 3 )• AHWZ• Wassergehalt– 165 bis 190 l/m 3• Zusatzmittel: BV, FM, LP

Gesteinskörnung• Größtkorn in der Regel– GK32 (GK45) unbewehrt– GK22 (GK16) bewehrt– GK16 hoch bewehrt• F2 auch für XF3 zulässig• Nachweis am Festbeton• Korngemisch 0/16 zusätzlich zu 0/4 zulässig• Sieblinien für den Regelfall

Beispiel Sieblinie GK22

Abweichende Sieblinien• Vor erster Verwendung:– Nachweis der Pumpbarkeit• Nach erster Verwendung:– Beurteilung der Oberflächenqualität– Beurteilung der Verdichtung des Betons(Bohrkerne)

MehlkorngehaltAnteil ≤ 0,125 mm• GK32 350 kg/m 3• GK22 370 kg/m 3• GK16 390 kg/m 3Werte sind sehr niedrig - besser + 5%

Mikroprozessor gesteuerte Mischanlage• Dokumentation– Einwaage jeder Komponente für jede Charge– Statistische Auswertung• Über definierten Zeitraum für eine Sorte• Gegenüberstellung Soll-Ist Wert (min., max.,Stabw.)– alle Einzelkomponenten– Mischzeit– Frischbetontemperatur– Anzahl der Gesamtchargen– Anzahl der Chargen mit Toleranzüberschreitung– Anzahl der Handumschaltungen• Teil des Qualitätsnachweis

Frischbeton• Verarbeitungsdauer Regelfall max. 105Minuten• Konsistenz:– Sohle• (F45) bis F52– Gewölbe• F52 unbewehrt• F59 bewehrt• Luftporengehalt– 2,5 – 5,0%

• Fahrmischer• Sohle• Pumpe• Rutsche• Förderband• GewölbeBetontransport• Pumpe• Betonverteiler

• Fallhöhe max. 2,0 mBetoneinbau• Entfernung der Einfüllöffnungen max. 3,0 m• Lagenhöhe im Ulmenbereich max. 0,5 m• zulässige Spiegeldifferenz max. 1,0 m• zulässige Steiggeschwindigkeit gemäßSchalwagenstatik (ca. 2,0 m/h)

Betoneinbau• Schalungsrüttler alle 3-4 m 2• Wirkungstiefe der Rüttler ca. 40-50 cm• Anzahl abhängig von der Steifigkeit desSchalwagens• Erhöhung der Anzahl im Sohlbereich• Einschalten nur im Bereich desBetonspiegels, max. eine Reihe darunter

Qualitätsüberwachung• Erstprüfung• Konformitätsprüfung– Betonprüfung• Betonhersteller/Baufirma– Bauwerksprüfung• Baufirma• Identitätsprüfung

Qualitätsüberwachung• Prüfung der Ausgangsstoffe• Überwachung des Dosier- undMischvorgangs• Verstärkt Kontrolle des Frischbetonunmittelbar möglich• weniger Würfel da das Prüfergebnis fürdie Qualitätssteuerung zu spät kommt

Auschalfestigkeit• Regelgewölbe geschlossene Bauweise(Radius ≤ 6 m)– mind. 2,0 N/mm 2– Für größere Querschnitte oder offeneBauweise gesonderter statischer Nachweis– Nachweis mit Pendelhammer

Auschalfrist - Nachbehandlung• Nachbehandlung ist von Ausschalfristabhängig– ≥ 12 Stunden• Nachbehandlungsmittel mit Sperrkoeffizient ≥75%– 10-12 Stunden• Nachbehandlungsmittel mit Sperrkoeffizient ≥90%– 10-8 Stunden• Nachbehandlungswagen

Instandsetzung• Lunker im Negativbereich nicht vermeidbar• Abschleifen wenn möglich dem Aufbringenvon Mörtel oder Beschichtungenvorzuziehen• Instandsetzung überkopf mit Mörtel imSpritzverfahren durchführen• Instandsetzungsmörtel in den Altbetonverankern

WDI• Betontechnologische Massnahmen– Verwendung eines C 3 Afreien Zementes– Verringerung des Wassergehaltes auf 170 l/m 3– Anforderung XC4 an die Gefügedichte• Konstruktive Maßnahmen– Rissbreitenbeschränkende Bewehrung– Fugenbänder in Arbeits- und Dehnfugen– Strenge Anforderungen an die Ebenflächigkeitdes Untergrunde

Erhöhter Brandschutz• Zugabe von Polypropylenfasern• Fasern schmelzen bei ca. 180°C• Dampfdruck im Beton kann sich abbauen• Verringert das Abplatzen der Betondeckung• „Dämmung“ für die Bewehrung• langsamerer Temperaturanstieg des Stahls

Anforderungen• Grundsatzprüfung für die Faser– Großbrandversuch (Platte 1,8x 1,8 m)– bestätigt Wirkung der Faser– legt Mindestdosierung für die Faser fest• PP-Fasern– Monofile PP-Fasern– Dosiermenge

Betontechnologische Probleme• Fasern führen schnell zu Segregationvon Wasser• Verdichten des Betons mitSchalungsrüttler sehr schwierig• Fasern können den Luftporengehalt desBetons beeinflussen• verlängerte Mischzeiten erforderlich

Vorteile• erhöhter Brandschutz• verlängerte Evakuierungsdauer• problematisch nur zum Zeitpunkt derHerstellung• Oberfläche der Innenschale bleiben fürInspektion frei zugänglich