Zement Verkehrsflaechen
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Zement Verkehrsflaechen
BRÜCKENKAPPEN BRÜCKENKAPPENBETON MIT CEM II/B-S 42,5 R-NA BETON-BRÜCKE ÜBER DIE TOLLENSE MECKLENBURG-VORPOMMERN Oberfläche Besenstrich im Jahr 2013 Oberfläche abgerieben im Jahr 2013 FÜR JEDE ANWENDUNG DAS RICHTIGE PRODUKT 2 Brücke zur Burg Klempenow Zur Geschichte der Burg Klempenow: Mecklenburg-Vorpommerns Norden wurde durch den Bau der BAB A 20 auch für den Tourismus weiter erschlossen. Im Rahmen dieser Baumaßnahme erfolgte unter anderem die Erneuerung der Brücke der B96 über die Tollense in unmittelbarer Nähe der Burg Klempenow. Die Burg Klempenow gehört zu den ersten adligen Niederlassungen aus der Zeit der deutschen Besiedlung des Landkreises Demmin. Im Jahre 1254 wurde erstmals das niedersächsische Geschlecht derer von Heydebeck im Tollenseraum erwähnt. Auf diesen Zeitpunkt wird auch der Bau der Burg Klempenow mit Innenhof, Mauer und Wehrgang als Niederungsburg auf einer Schwemmsandinsel datiert.(1) (1) www.burg-klempenow.de Mit dem Neubau der unterhalb der Burg liegenden Brücke wurde das Bauunternehmen W. Meyer & Co. KG Schwerin beauftragt. In Abstimmung mit dem Landesamt für Straßenbau und Verkehr war ein zusätzliches Ziel die Beurteilung der Auswirkung der Anwendung von Kappenbeton mit NA-Zement der Festigkeitsklasse 42,5 R auf den Bauprozess sowie auf die Ausführungsqualität des Bauteils. Neben dem Einsatz von CEM II/B-S 42,5 R-NA wurde die Funktionalität zweier Ausführungsvarianten der Oberflächengestaltung beurteilt. 3 Das Projekt wird durch folgende Eckdaten beschrieben: 330 kg/m3 CEM II/B-S 42,5 R-NA Rüdersdorf Ab 2 mm nur gebrochene Gesteinskörnung (dmax 16 mm) Erweiterte Prüfungen im Rahmen der WPK Oberflächenstrukturierungen mit Besenstrich bzw. abgerieben Beobachtung der Oberflächenqualität unter Nutzungsbedingungen Kappe als Fahrrad-/Fußweg bzw. Inspektions-/ Fluchtweg In zusätzlichen Prüfungen im Rahmen der WPK „Beton“ wurden bestimmt: Frischbetonluftgehalt im TB-Werk, vor und nach der Betonpumpe (laufende Produktion) Mikroluftporengehalt und -verteilung im Frischbeton (laufende Produktion) Festbeton-Luftporen-Kennwerte (Erstprüfung und laufende Produktion) Frost-Tausalz-Widerstand im CDF-Test (Erstprüfung und laufende Produktion) Fotografische Dokumentation (laufende Produktion) In Auswertung der durchgeführten Erprobungen wurde bestätigt: Der Frischbeton wies die für eine fachgerechte Verarbeitung erforderlichen Eigenschaften auf. Die Einhaltung der normativen Anforderungen an den Beton wurde im Rahmen der WPK nachgewiesen. Die Bestimmung der Festbeton-Luftporen-Kennwerte ermöglicht eine schnelle und zuverlässige Aussage über die physikalischen Voraussetzungen für einen hohen FTSW. Gleichzeitig ist die Bewertung einer eventuellen Mörtelanreicherung im Oberflächenbereich möglich. Die hohe Gleichmäßigkeit der Betone aus der laufenden Produktion wurde im CDF-Performance-Prüfverfahren an gesondert hergestellten Probekörpern (ZTV-ING Grenzwert 1.500 g/m2) bestätigt. Beide Ausführungsvarianten der Kappenoberflächen wiesen optisch eine ausreichende Griffigkeit auf. Im Ergebnis der baustellenbegleitenden Untersuchungen ist von einer Erfüllung der Herstellungs- und Nutzungsanforderungen durch den verwendeten Beton auszugehen. Optischer Eindruck der Oberflächenstrukturierung im Jahr der Herstellung abgerieben Optischer Eindruck der Oberflächenstrukturierung im Jahr 2013 Besenstrich 4 Brückenkappen-Aufgaben Als Ingenieurbauwerke sind Brücken wichtiger Bestandteil der Infrastruktur. In Deutschland dürfte ihre Anzahl heute bei ca. 120.000 liegen, d. h., auf ca. 5,4 km Straße (oder auf 690 Einwohner) kommt eine Brücke.(2) Als Bestandteil der Brückenkonstruktion haben Kappen unterschiedliche Aufgaben zu erfüllen. Diese sind insbesondere: Schutz der tragenden Brückenkonstruktion (Überbau) vor Belastungen aus Nutzung und Umwelt Verankerung/konstruktiver Halt für passive Schutzeinrichtungen (Leitplanke, Geländer) Verankerung/konstruktiver Halt für passive Lärmschutzeinrichtungen Sicherung des Verkehrsraumes (Schrammbord) Flucht-/Inspektionsweg (als Außen- oder Mittelkappe) Fahrrad-/Gehweg Aus diesen unterschiedlichen Aufgaben ergeben sich Anforderungen, die einer sachgerechten Planung, Konstruktion und Ausführung daher eine besondere Bedeutung zukommen lassen. Abb. 1: Brückenkappe als Fahrrad-/Gehweg (2) Die Erstellung eines fachgerechten Bauwerkes ist eine der Grundlagen für eine dauerhafte Nutzung. Durch regelmäßige Prüfung und Überwachung des Bauwerkes sind etwa eingetretene Mängel und Schäden zu erkennen und zu bewerten, um die erforderlichen Maßnahmen ergreifen zu können.(3) Die Konstruktion einer Brückenkappe muss insbesondere nachfolgenden Kriterien genügen (4): Verkehrssicherheit Robustheit geringe Ausführungsrisiken Funktionstüchtigkeit Dauerhaftigkeit Wirtschaftlichkeit leichte Bauwerksprüfbarkeit (DIN 1076) Erhaltungsfreundlichkeit Die Verkehrssicherheit beinhaltet auch Anforderungen an den Gleit-/Rutschwiderstand der Oberfläche. Diese können mit denen an Betonpflaster verglichen und bereits durch einfaches Abziehen der Oberflächen erfüllt werden. Abb. 2: Brückenkappe als Flucht-/Inspektionsweg www.deutsche-brücken.de Ingenieurbauwerke im Zuge von Straßen und Wegen – Prüfung und Überwachung, DIN 1076 : 1999-11 (4) RiZ-ING : 2004, Richtzeichnungen für Ingenieurbauten (3) 5 Brückenkappen-Anforderungen Brückenkappen, als frei bewitterte Außenbauteile, unterliegen unterschiedlichsten klimatischen und nutzungsbedingten Einwirkungen. Einen Schwerpunkt bilden dabei die Belastungen durch Frost-Tau-Wechsel sowie den Eintrag von Auftaumitteln (Abb. 3). Neben thermisch bedingten Zwangsspannungen finden auch Transport- und Lösungsvorgänge im Betongefüge statt. In ungeeignet zusammengesetzten Betonen oder nicht sachgerecht hergestellten Bauteilen können diese zur Auslösung von Schadensmechanismen führen. Statisch werden Brückenkappen kaum belastet, ausgenommen der Fall des Anpralls eines Fahrzeuges auf die Rückhaltesysteme. Auch aufgrund eines solchen Ereignisses muss ein planmäßiger Austausch der Kappe bzw. des Kappenabschnittes möglich sein.(5) Die Europäische Betonnorm unterteilt die Einwirkungen der Umgebungsbedingungen nach Expositionsklassen. Für Brückenkappen aus Beton sind diese: XC4 Karbonatisierung bei wechselnd nassen und trockenen Bauteilen XF4 Angriff durch Frost-Tau-Wechsel bei taumittelbehandelten Verkehrsflächen bzw. horizontalen Bauteilen in deren Spritzwasserbereich XM1Mäßige Verschleißbeanspruchung, z. B. durch luftbereifte Fahrzeuge XD3 Brückenteile mit häufiger chloridhaltiger Spritzwasserbeanspruchung XA1 Chemisch schwach angreifende Umgebung WA Feuchtigkeitsklasse für Bauteile unter Taumitteleinwirkung ohne zusätzliche hohe dynamische Beanspruchung Ausgehend von den relevanten Expositionsklassen leiten sich die grundsätzlichen Anforderungen an die Ausgangsstoffe sowie die Betonzusammensetzung ab. Weiterhin sind regionale, zum Beispiel in den klimatischen Bedingungen begründete, zusätzliche Anforderungen zu berücksichtigen. Abb. 3: Komplexe Umwelteinflüsse unter Zuführung von Auftaumittel Durchfeuchtung Austrocknung Auftaumittel Abkühlung (5) Springenschmid, Erwärmung Betontechnologie für die Praxis; Bauwerk Verlag GmbH, Berlin 2007 6 Beton für Brückenkappen — normative Anforderungen Grundlage für die Auswahl der Ausgangsstoffe und die Zusammensetzung des Betons sowie für die Maßnahmen zur sachgerechten Verarbeitung bilden insbesondere die Festlegungen der DIN 1045-2 und der ZTV-ING. Ausgewählte Anforderungen werden in Tabelle 1 aufgezeigt. An die Gesteinskörnung ergeben sich aus der ZTV-ING zusätzliche Anforderungen: Organische Verunreinigungen Q0,05 für grobe Gesteinskörnung, Q0,25 für feine Gesteinskörnung (Sand) Kornformkennzahl mindestens SI20 Nur enggestuft zusammengesetzte Gesteinskörnungen, Zugabe in zwei bzw. drei getrennten Korngruppen Frost-Tausalz-Widerstand im Natriumchloridverfahren 8 M.-% Für die Zementauswahl gelten die Festlegungen gemäß DINFachbericht „Beton“ für die maßgebende Expositionsklasse. MZemente bedürfen noch der Zustimmung durch den Auftraggeber, womit kein Verbot der Anwendung, sondern die Informationspflicht besteht. Nicht geschalte horizontale Flächen, wie Kappen, sind mit Oberflächenrüttlern abzuziehen. Die Nachbehandlung ist bis zum Nachweis von 70 % der charakteristischen Festigkeit bzw. den doppelten Werten nach Tabelle 2 der DIN 1045-3 durchzuführen. Aus dem Merkblatt LP-Beton sowie DIN 1045 folgt in Abhängigkeit des Größtkorns ein mittlerer Mindestluftgehalt (Tab. 2). Tabelle 2: Mittlerer Mindestluftgehalt GRÖßTKORN (mm) MITTLERER MINDESTLUFTGEHALT1) IN VOL.-% C2/F2/F3 8 16 22 bzw. 32 6,5 2) 3) 5,5 2) 3) 5,0 2) 3) 1) Einzelwerte dürfen diese Anforderungen höchstens um 0,5 Vol.-% unterschreiten im Rahmen der Erstprüfung die Einhaltung der Grenzwerte für die Luftporenkennwerte gemäß Merkblatt nachgewiesen, gilt ein um 1 Vol.–% niedrigerer Mindestluftgehalt. Der Luftgehalt des Frischbetons darf für den Nachweis folgende Werte nicht übersteigen: (8 mm) 6,0 Vol.–%, (16 mm) 5,0 Vol.–% und (32 mm) 4,5 Vol.–% 3) Der maximale Luftgehalt des Frischbetons darf den mittleren Mindestwert um maximal 4 Vol.–% übersteigen 2) Wird In Anlehnung an das Merkblatt für Oberflächentexturen auf Fahrbahndecken folgt für die Oberflächenmörtelschicht eine maximal zulässige Stärke von 0,5-1,0 mm (Abb. 4). Für Kappenbetone müssen CEM III/A-Zemente einen Hüttensandgehalt 50 M.-% aufweisen. Tabelle 1: Anforderungen Anforderungen an Luftporenkennwerte im Festbeton EXPOSITIONSKLASSE MINDESTDRUCK- HÖCHSTFESTIGKEITSZULÄSSIGER KLASSE W/Z-WERT MINDESTZEMENTGEHALT (ABSOLUT/BEI FA-ANRECHNUNG) ART DER PRÜFUNG MIKROLUFTPORENGEHALT A300 VOL.-% ABSTANDSFAKTOR L mm XC4 XD3 XF4 XA1 XM1 C25/30 C30/37 (LP) C30/37 (LP) C25/30 C25/30 (LP) 280/270 320/270 320/270 280/270 300/270 Erstprüfung Bauwerksprüfung ≥ 1,8 ≥ 1,5 ≤ 0,20 ≤ 0,24 0,60 0,45 0,50 0,60 0,55 Abweichende Festlegungen für Brückenkappen aus Beton im Geltungsbereich der ZTV-ING XF4/XD3 C25/30 (LP) 0,50 320/keine FA-Anrechnung AUS DER FEUCHTIGKEITSKLASSE WA UND DEM MINDESTZEMENTGEHALT VON 320 kg/m3 FOLGEN Gesteinskörnungen E I; E I-O; E I-OF; E I-S E II-O; E II-OF E III-S (300 < z 350 kg/m3) E III-S (z 350 kg/m3) E III; E III-O; E III-OF keine zusätzl. Anforderungen Verwendung von NA-Zement Verwendung von NA-Zement oder Performanceprüfung Austausch d. Gesteinskörnung oder Performanceprüfung Austausch d. Gesteinskörnung Abb. 4: Oberflächentextur Feinststoffe Feinststoffe und Sand Oberflächenmörtel Feinststoffe, Sand und grobe Gesteinskörnungen Beton 7 Beton für Brückenkappen — Aspekte der Qualitätssicherung Ausgangsstoffe — Sandgehalt 30 M.-% — Frost-Taumittel-Widerstand der Gesteinskörnung im NaCl-Verfahren 8 M.-% bzw. 5 M.-% — Bestimmung des Korrekturfaktors der Gesteinskörnung bezüglich des Frischbeton-Luftgehaltes — Auswahl der Zementfestigkeitsklasse entsprechend Rezepturkonzept Rezepturkonzept — Mörtelvolumen max. 550 dm3/m3, GK 16 mm — Leimvolumen 290 dm3/m3 plus Volumen der Luftporen — W/Z-Wert 0,45 (Anforderung XD3) — Sicherer, hoher LP-Gehalt im Frischbeton (vor Betoneinbau) mit Mindestluftgehalt plus 2 Vol.-% — Berücksichtigung des Korrekturfaktors der Gesteinskörnung bezüglich des Frischbeton-Luftgehaltes — Nassmischzeit 90 sec und Wahl einer ausreichenden Dosiermenge des LP-Mittels (z. B. 0,40 M.-% vom Zement) Qualitätsüberwachung — Zusätzliche qualitätsüberwachende Maßnahmen im Rahmen der Erstprüfung und WPK, z. B.: · Bestimmung des Mikroluftporengehaltes und des Abstandsfaktors (Erstprüfung) sowie der Stärke der Feinmörtelschicht · Bestimmung des „Blutens“ im Rahmen der Erstprüfung Betoneinbau — Vorzugsweise Einbau mit Kübel oder Direkteinbau. Bei Einbau mit Betonpumpe besondere Kontrolle des Frischbeton-Luftporengehaltes nach Pumpe sowie der Konsistenzobergrenze — Einbau des Betons innerhalb von 45 Minuten nach Eintreffen auf der Baustelle — Berücksichtigung der technologischen Einbaubedingungen bei der Auswahl bzw. Beladung der Lieferfahrzeuge Verarbeitung — Berücksichtigung der Bauteiltemperatur (z. B. des Überbaus) bei Betonagen in der kühleren Jahreszeit — Verdichtung mit Innenrüttlern und Abziehen mit Oberflächenverdichter ohne zusätzliche Mörtelanreicherung an der Bauteiloberfläche — Kein „Zusatzwasser“ bei der Oberflächengestaltung, z. B. beim Besenstrich Nachbehandlung — Wahl einer geeigneten Oberflächengestaltung, die unter den konkreten Baubedingungen eine umgehende und nachhaltige Nachbehandlung ermöglicht, z. B. abgezogene Oberfläche und Abdeckung mit Jutetuch (feucht) — Kein Nachbehandlungsmittel bei hoher Luftfeuchtigkeit bzw. bei (leichtem) Regen-/Nieselschauer Ursachen und Bewertung von Oberflächendefekten TIEFE URSACHE z. B. FOLGE • punktuell (pop out) Gesteinskörnung optische Beeinträchtigung • 0,5 mm Bluten des Betons für Dauerhaftigkeit nicht relevant • 3—4 mm Mörtelanreicherung in der obersten Schicht, kaum Grobkorn, Sedimentation Oberflächenprobleme • 1—2 cm Zusammensetzung des gesamten Betons bzw. der oberen Schicht Beeinträchtigung der Verkehrssicherheit und Dauerhaftigkeit des Bauteils Herausgeber CEMEX Deutschland AG Frankfurter Chaussee 15562 Rüdersdorf www.cemex.de Stand 4-2016 (Erstausgabe war 2008) WIR BERATEN SIE: Vertriebsbüro CEMEX Zement GmbH Frankfurter Chaussee 15562 Rüdersdorf bei Berlin Tel.: (0 33 63 8) 54–1205 Fax: (0 33 63 8) 54–1299 Vertrieb [email protected] Anwendungstechnik CEMEX Zement GmbH Frankfurter Chaussee 15562 Rüdersdorf bei Berlin Tel.: (0 33 63 8) 54–1220 Fax: (0 33 63 8) 54–1299 Anwendungstechnik [email protected] seit 2000 Ausgewiesene Untersuchungsergebnisse basieren auf Einzeluntersuchungen der AWT und haben nur orientierenden Charakter. Auskünfte, Ratschläge und Hinweise geben wir nach bestem Wissen. Wir haften hierfür — auch für eine pflichtwidrige Unterlassung — nur bei grobem Verschulden, es sei denn, eine Beratung wird im Einzelfall vom Empfänger unter Hinweis auf ihre besondere Bedeutung schriftlich erbeten und erteilt. Kundenservice-Center Telefon 030 355 305 286