Tagungsband - BFT International

PANEL 5 // PROCEEDINGS
AUTHOR //
AUTOR
Univ.-Prof. Dr.-Ing.
Wolfgang Brameshuber,
RWTH Aachen University
brameshuber@
ibac.rwth-aachen.de
Geb. 1956; 1988 Studium des Bauingenieurwesens
und Promotion in Karlsruhe; 1989-1991
Ingenieurbüro BUNG, Heidelberg; 1991-1992
Zentrales Labor für Baustoffe und Bauwerkser-
haltung der Bilfinger Berger AG, Mannheim; 1992-
1998 Handlungsbevollmächtigter und Leiter des
Zentralen Labors in Mannheim und der
Baustofflabore in
Wiesbaden (Aus-
landsbereich) und Leip-
zig; seit 1999 Professor
und Leiter des Instituts
für Bauforschung (ibac)
der RWTH und seit Okt.
2010 Dekan der Fakultät
für Bauingenieurwesen
sowie RILEM-Delegierter
für Deutschland;
2001 STUVA-Preis
SPECIAL CONCRETES FOR TUNNEL LINING SEGMENTS
– DESIGN AND PRACTICAL EXAMPLES
SONDERBETONE FÜR TÜBBINGE – ENTWURF UND PRAXISBEISPIELE
� Tunnel construction has progressed enor-
mously during the past 20 years. Machine-
based tunnel driving has become much more
widespread also in solid rock. Today, the shot-
crete method for the outer shell and – in most
cases – premium-quality flowable concrete for
the inner shell are normally applied only under
very complex circumstances, for example if
potential groundwater penetration or very high
water pressure levels require additional sea-
ling, or if the geology prevents machine driving.
Compared to the flowable concrete used for
the cast-in-place inner shell, which must be
highly pumpable and compactable (which is
achieved by appropriate admixtures and pow-
der constituents) and must reach early strength
levels corresponding to the respective produc-
tion cycle, concrete to be used for tunnel lining
segments must meet additional specifications.
96 BFT 02/2011 www.bft-online.info
The k value concept – the Engelbergtunnel example // k-Wert-Konzept – Beispiel Engelbergtunnel
Compressive strength in N/mm2 //
Druckfestigkeit in N/mm2 60
50
40
30
20
10
0
parallel => k » 0.75 //
parallel => k » 0,75
Prior storage:
56 days //
Vorlagerung:
56 Tage
f total
k = 0.75
( )
� Die Entwicklung im Tunnelbau ist in den letzten
20 Jahren enorm fortgeschritten. Der maschinelle
Vortrieb hat auch im Festgestein erhebliche Anteile
dazu gewonnen. Die Spritzbetonbauweise mit der
Außenschale aus Spritzbeton und der Innenschale
meist aus hochwertigem Fließbeton wird i. d. R.
nur noch in sehr komplizierten Situationen ange-
wandt, in denen beispielsweise wegen des angrei-
fenden Grundwassers oder eines sehr hohen Was-
serdrucks eine zusätzliche Abdichtung erforderlich
wird oder die Geologie einen Maschinenvortrieb
nicht erlaubt. Im Vergleich zum Fließbeton der Ort-
betoninnenschale, welcher sehr gut pumpbar und
verdichtbar sein muss, wobei man dies über Zu-
satzstoffe und Mehlkorn erreichen kann, und wel-
cher je nach Herstelltakt entsprechende Frühfes-
tigkeiten erreichen soll, muss der Tübbingbeton
weitere zusätzliche Anforderungen erfüllen. Für
eine hohe Effektivität im Mischprozess sollte die
Konsistenz relativ hoch (z. B. F4) sein. Dies ermög-
licht eine Optimierung der Mischzeiten. Schon
während des Einbringens in die Schalung sollte der
Beton seine Konsistenz verringern. Das anschlie-
ßende, intensive Rütteln dient nicht unbedingt der
Verdichtung, sondern der Vermeidung oberfläch-
licher Lunker auch im Bereich der Nuten für die
FA mixes with CEM I 32.5R from Works M
k-Wert-Konzept – Beispiel Engelbergtunnel
28-day Walz curve // Walz 28 Tage
Reference mix // Referenz-Mischung
CEM I 32.5R Works M + FA //
CEM I 32,5R Werk M + FA
Mix with CEM I 32.5R from Works H // Mischung mit CEM I 32,5R
aus Werk H
0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80
equivalent w/c ratio // äquival. w/z-Wert
� FIG. 1 Determination of the k value of a concrete used for the inner tunnel shell. //
ABB. 1 Ermittlung des k-Werts für einen Tunnelinnenschalenbeton.
Its consistency should be relatively high (e.g.
F4) to ensure a highly effective mixing process.
This makes it possible to optimize mixing
times. The consistency of the concrete should
then decrease already when it is poured into
the formwork. The subsequent high-intensity
vibration is applied not primarily for compac-
tion purposes. Rather, this process should pre-
vent surface voids also in the area of the groo-
ves that are to accommodate the seals so as
to avoid costly rework of the concrete surface.
A low consistency is desirable for preventing
concrete segregation during the high-intensity
vibration process. The selection of appropriate
plasticizers is crucial in this regard.
Finally, the concrete should quickly reach ap-
propriate strength levels to enable formwork
stripping. The final strength level is reached
after only about two or three weeks – the tun-
nel segment is usually subjected to the grea-
test forces during installation. A concrete mix
design minutely tailored to this situation and
a corresponding curing and storage scheme
ensure that the precast units actually meet the
defined specifications.