Betone mit besonderen Ei- genschaftengenschaften

Einige Betone lassen sich hinsichtlich der Umgebungsbedingungen nicht bestimmten Expositionsklassen zuordnen. Dies sind Beto- ne mit besonderen Eigenschaften. Sie sind besonders dicht und bieten der Bewehrung durch ausreichend dicke und dichte Beton- überdeckung Korrosionsschutz. Die Dauerhaf- tigkeit der Bauteile wird dadurch gewährleis- tet. Deshalb sind für die Herstellung von be-

wehrten Beton mit besonderen Eigenschaften der Mindestzementgehalt und der maximal zulässige Wasserzementwert von ausschlagge- bender Bedeutung. Man unterscheidet:

– Beton bei verschiedenen Herstelltemperaturen – wasserundurchlässiger Beton

– Beton mit hohem Frostwiderstand

– Beton mit hohem Frost- und Tausalzwider- stand

– Beton mit hohem Verschleißwiderstand – Beton mit hohem Widerstand gegen chemi-

sche Angriffe

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– Beton für hohe Gebrauchstemperaturen bis 250 °C

– Beton für Unterwasserschüttung

Beton bei verschiedenen Herstelltemperatu- ren

Die Frischbetontemperatur darf zum Zeitpunkt der Lieferung nicht unter + 5°C liegen. Sie soll + 30°C nicht überschreiten.

Bei Zementgehalten von NW-Zement mit weniger als 240 kg/m³darf die Betontempera- tur nicht unter + 10°C liegen. Bei Lufttempera- turen unter – 3°C muss die Betontemperatur mindestens + 10°C betragen.

Wasserundurchlässiger Beton.

Auf den Baustellen wird heute noch oft von

„wasserdichtem Beton“ gesprochen. Den gibt es nicht. Jedoch dürfen Bauteile, die ein- oder mehrseitig dem Wasser ausgesetzt sind (z.B.

im Wasser- oder Behälterbau), nicht wasser- durchlässig sein. Für solche Betonbauteile kommt wasserundurchlässiger Beton zur An- wendung.

Als wasserundurchlässig bezeichnet man Be- tone, bei denen die Wassereindringtiefe im Normversuch 5 cm nicht überschreitet. Die Wassereindringtiefe hängt wesentlich vom gewählten Wasserzementwert ab, der kleiner gleich 0,6 sein muss, wenn das Bauteil 10 bis 40 cm dick ist und kleiner gleich 0,7 bei dicke- ren Bauteilen. Höhere Wasserzementwerte vergrößern das Wassersaugen des Zement- steins. Die Wassereindringtiefe ist außerdem von der Dauer des Erhärtens abhängig. Ein Beton, der z.B. nach 3 Tagen noch eine Was- sereindringtiefe von 6 cm aufweist, hat nach einer Erhärtungsdauer von 28 Tagen nur noch eine Eindringtiefe von 2,5 cm.

Beton mit hohem Frostwiderstand und Be- ton mit hohem Frost- und Tausalzwider- stand.

Außenbauteile sind der Witterung und damit auch der Frosteinwirkung ausgesetzt. Häufig kommt noch die Einwirkung von Tausalzen hinzu. Dies betrifft besonders befahrene Bau- teile aus Beton oder Stahlbeton (z.B. Straßen, Brücken, Start- und Landebahnen), die Schnee- und eisfrei bleiben müssen. Zu beden- ken sind auch Einwirkungen durch tausalzhal- tiges Spritzwasser, z.B. an Brückenpfeilern

und Tunnelwänden. Die Salze (Chloride) dür- fen mit dem Tauwasser nur wenig in den Be- ton eindringen; sie zerstören ihn und die Be- wehrung. Dies gilt im übrigen auch für viele Fertigteile aus Beton und Stahlbeton. Beton- pflaster und Gehwegplatten kommen ebenso mit Tausalz in Berührung wie z.B. die in Bild 4.113 dargestellten Außentreppenteile.

Bild 4.113:

Schadhafter Beton infolge von unzurei- chendem Frost- und Tausalzwiderstand Ausreichender Frostwiderstand ist normaler- weise gegeben, wenn man mit einem geringe- ren Wasserzementwert als 0,6 (wasserundurch- lässiger Beton) arbeitet und Zuschläge mit erhöhtem Widerstand gegen Frost- und Tau- mittel verwendet. Wenn zusätzlich Tausalzwi- derstand gefordert wird, beschränkt man den Mehlkorngehalt und gibt Luftporenbildner (LP-Mittel) zu, die durch Kugelporen die Ka- pillarwirkung der Haarrisse aufheben und bei Frost Ausdehnungsmöglichkeiten bieten. Der Wasserzementwert ist dann auf 0,5 zu reduzie- ren. Beim Straßenbau darf der Anteil der fei- nen Luftporen bis 0,3 mm Durchmesser 3,5 % nicht unterschreiten.

Bei unzureichendem Frost- und Tausalzwider- stand platzt der Beton ab, wird die Bewehrung angegriffen und das Bauwerk zerstört.

Beton mit hohem Verschleißwiderstand ist erforderlich bei besonders hohen Verschleiß Beanspruchungen, z.B. Straßen mit hohem Anteil an Schwerlastverkehr, aber auch bei Industriebauten und Wasserbauteilen. In der Praxis haben sich Prüfverfahren zur Bestim- mung des Abnutzwiderstands noch nicht durchgesetzt. Eine Ausnahme bildet die Be- tonwarenindustrie: Hier sind Verschleißprü- fungen für Bordsteine, Pflastersteine und Geh- wegplatten vorgeschrieben.

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Der Anteil an Zement und Feinmörtel soll möglichst gering sein, da beide wesentlich geringeren Widerstand gegen Verschleiß bie- ten als die Zuschläge. Die Zuschläge sollen im günstigeren Bereich liegen, also so grobkörnig wie möglich sein. Die Konsistenz des Frisch- betons ist so zu wählen, dass absandende Oberflächen vermieden werden. Die Nachbe- handlungszeit des Betons mit hohem Ver- schleißwiderstand muss verdoppelt werden.

Beton mit hohem Widerstand gegen chemi- sche Angriffe.

Im Bauwesen hat man es oft mit aggressivem Wasser z.B. Industrieabwässer zu tun. Auch Beton wird durch Wasser, das Säuren oder Salze bzw. organische Bestandteile enthält, stark angegriffen. Betonangreifende Wässer erkennen man oft an äußeren Merkmalen, z. B.

an der Farbe, am Geruch oder am Aufsteigen von Gasblasen.

Angreifende Wässer können bei vielen Grün- dungsbauwerken, im Tunnelbau, Rohr- und Behälterbau, Industrie- und Wasserbau vor- kommen. Hier ist der Einsatz eines Betons mit hohem Widerstand gegen chemische Angriffe erforderlich.

DIN 4030 „Beton in betonschädlichen Wäs- sern und Böden“ unterscheidet den Angriffs- grad der aggressiven Wässer in schwach, stark und sehr stark angreifend. Meerwasser gehört z. B. zum stark angreifenden Wasser.

Wesentlich für den Widerstand gegen chemi- schen Angriff ist die Dichte des Betons, die durch vorgeschriebenen Mindestzementgehalt, niedrigen Wasserzementwert, gute Abstufung der Körnung und sorgfältige Verdichtung erzielt wird.

Beton für hohe Gebrauchstemperaturenbis 250 ° wird im Industriebau verlangt, wo es zu Gebrauchstemperaturen zwischen 100 ° und 250 ° kommt. Die Verwendung erwiesenerma- ßen geeigneten Zuschlags ist Voraussetzung für die Herstellung. Die Nachbehandlungsdau- er ist gegenüber den normalen Beton mindes- tens zu verdoppeln. Die Rechenwerte der Be- tondruckspannung müsse bei lang anhaltenden hohen Temperaturen abgemindert werden.

Häufige Temperaturwechsel erfordern unter Umständen noch zusätzlich wärmedämmende

Maßnahmen, um die Spannungsunterschiede zu verringern.

Beton für Unterwasserschüttung.

Im Grund- und Wasserbau kann man nicht immer trockene Baugruben herstellen, techni- sche Schwierigkeiten oder hohe Kosten ma- chen die Baugrubenherstellung unter Umstän- den unmöglich. Dann ist der Einbau von Un- terwasserbeton erforderlich. Er wird so herge- stellt, dass er im erhärteten Zustand die nötige Festigkeit erreicht und Stahleinlagen vor Kor- rosion schützt, das Bauteil wasserundurchläs- sig macht und hohen Widerstand gegen chemi- sche Angriffe leistet. Außerdem soll er sich durch geeignete Schalung beliebig formen lassen. Um diese Eigenschaften zu erzielen, muss der Unterwasserbeton ohne Entmischung im Wasser eingebaut werden. Dazu ist Frisch- beton mit Regelkonsistenz bzw. Fließbeton (z.B. F3 oder F4) erforderlich. Der Wasserze- mentwert darf 0,6 nicht überschreiten. Es sind mindestens 350 kg Zement je m³ zu verwen- den. Der Grenzwert des Mehlkorngehalts ist einzuhalten.

Die vielen Einbauverfahren lassen sich in zwei Gruppen ordnen. Bei der einen Gruppe wird fertig gemischter Beton mit Kübeln, Rohren oder Pumpleitungen unter Wasser eingebracht.

Bei der anderen Gruppe wird ein unter Wasser hergestelltes Schottergerüst nachträglich mit Mörtel aufgefüllt.

Aus den bisherigen Ausführungen kann ge- schlossen werden, dass ein kleiner Wasser- zementwert in jedem Fall die Entstehung eines dichten Betongefüges begünstigt. Lei- der ist der Einbau und das Verdichten von Frischbeton mit kleinem Wasserzementwert recht schwierig, so dass unter Umständen die oberen Grenzwerte ausgenutzt werden müs- sen. Welch dominante Rolle der Wasserze- mentwert auf die Porigkeit und damit auf die Druckfestigkeit ausübt, soll noch einmal an einem Beispiel dargelegt werden. Bei einem Wasserzementwert von 0,4 erhält man ein dichtes Gefüge und daher eine hohe Druck- festigkeit, die man zu 100 % setzen kann. Ein Wasserzementwert von 0,6 verursacht ein poriges Gefüge, wobei die Druckfestigkeit auf ca. 70 % abfällt.

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Beton kann durch entsprechende Herstel- lung für Spezialanwendungen brauchbar gemacht werden.

Bild 4.114: Entwicklung der Betondruckfestig- keit