Umsetzung alternativer Konzepte der Betonherstellung unter Sicherstellung der Dauerhaftigkeit
Einleitung
Die Betonherstellung in Österreich basiert gemäß ÖNORM B 4710-1 „Beton – Festlegung, Herstellung, Verwendung von Konformitätsbewertung“ auf einem deskriptiven Ansatz. Dies bedeutet, dass aufbauend auf Erfahrungen bestimmte Kriterien festgelegt wurden, bei deren Einhaltung davon ausgegangen wird, dass eine entsprechende Erfüllung der Leistungsanforderungen an den Beton gegeben ist. Die festgelegten Kriterien sind die Einhaltung eines Mindestbindemittelgehaltes, eines maximal zulässigen W/B-Wertes (Wasser/Bindemittel-Wertes) und, falls erforderlich, Luftgehalt bzw. Luftporenkennwerte des Betons.
Neue Bindemittelarten bzw. ökologische Vorgaben, aber auch veränderte technische Anforderungen an Bauwerke verlangen des Öfteren den Nachweis der Gleichwertigkeit von alternativen Betonzusammensetzungen. Die europäische Rahmennorm zur Betonherstellung (EN 206) ermöglicht den Einsatz alternativer Konzepte der Betonherstellung:
Abbildung 1: Brücke Baujahr 1978
- Konzept der gleichwertigen Betonleistungsfähigkeit [ECPC]
- Konzept der gleichwertigen Leistungsfähigkeit von Kombinationen aus Zement und Zusatzstoff [EPCC]
Die Einführung und Umsetzung dieser Konzepte wurde, da europäisch nur eine generelle Rahmennorm für Beton existiert, den einzelnen Ländern überlassen. Es fehlen allerdings nach wie vor Grenzwerte, Prüfverfahren und eine festgelegte Vorgehensweise zur Beurteilung der vorgegebenen Gleichwertigkeit von alternativen Betonzusammensetzungen gegenüber dem bisher eingesetzten deskriptiven System.
Um eine Vergleichsgrundlage (Stichwort gleichwertige Leistungsfähigkeit) für Betone die nach alternativen Systemen hergestellt werden zu schaffen, wurde im Forschungsprojekt Betonkonzepte, mit einer Laufzeit von 4 Jahren, in einem ersten Schritt das Verhalten von derzeit eingesetzten Betonen untersucht.
Ergebnisse der Betonprüfungen
In Tabelle 1 sind die für die Laborversuche herangezogenen Rezepturen zusammengefasst dargestellt.
Tabelle 1: Rezepturkennwerte der untersuchten Rezepturen
Mechanische Eigenschaften – Druckfestigkeit
Die Herstellung der Probekörper sowie die Prüfung der Betondruckfestigkeit erfolgten gemäß ONR 23303. Zusätzlich zum Prüftermin nach 28 Tagen wurden die Frühfestigkeiten des Betons nach 24h geprüft. Die Probekörper wurden bei 2 Temperaturen gelagert nachbehandelt:
- Sommer: 24h Schalung, 6d unter Wasser und bis zum Prüftermin bei 20 °C an Luft
- Winter: Vorlagerung der Ausgangsstoffe (Gesteinskörnung, Wasser, Bindemittel) bei 10 °C für 24h vor der
Herstellung, Lagerung der Probekörper bis zum Prüftermin in der Schalung bei 10 °C
In Tabelle 2 sind die Ergebnisse der Prüfungen der Druckfestigkeit tabellarisch zusammengefasst.
Tabelle 2: Ergebnisse der Druckfestigkeitsprüfung von beispielhaften Betonsorten
Dauerhaftigkeit von Beton – Widerstand gegenüber Frost/Tau XF4
In Tabelle 3 sind die Ergebnisse für die Prüfung des Widerstands gegenüber Frost-Tau-Wechsel unter Verwendung von Taumittel (Expositionsklasse XF4) sowie die zugehörigen Luftporenkennwerte zusammengefasst dargestellt.Tabelle 3: Ergebnisse der Ermittlung der Luftporenkennwerte sowie der Prüfung des Frost Taumittelwiderstands XF4
Die Einordnung der Ergebnisse erfolgt über den Vergleich mit dem Nullbeton. Gemäß ONR 230303 besitzt ein Beton eine gleichwertige Beständigkeit für die Frostklassen XF2 und XF4, wenn der Nullbeton Abwitterungen bis zu 300 g/m2 aufweist und der zu untersuchende Beton eine gesamte Abwitterung um maximal 200 g/m2 höher als jene des Nullbetons hat.
Die Entwicklung der Abwitterungen sind in Abbildung 2 dargestellt.
Abbildung 2: Abwitterung über die Zeit Prüfung XF4
Dauerhaftigkeit von Beton – Widerstand gegenüber Frost/Tau XF3
In Tabelle 4 sind die Ergebnisse der Prüfung zur Beurteilung einer gleichwertigen Beständigkeit für die Frostklasse XF3 gemäß ONR 23303 (Änderung der Schalllaufzeit in %) sowie die Ergebnisse für den Nullbeton aufgelistet.
Tabelle 4: Ergebnisse der Prüfung der Schalllaufzeit vor und nach Durchführung der Prüfung der Frostbeständigkeit ausgedrückt durch die Änderung der Schallaufzeit in nach ONR 23303
Die Einordnung der Ergebnisse erfolgt über den Vergleich mit dem Nullbeton. Gemäß ONR 230303 hat der zu untersuchende Beton für die Frostklasse XF3 eine mit dem Nullbeton gleichwertige Beständigkeit, wenn dessen Änderung der Schalllaufzeit in % nach 56 Frost-Tau-Wechseln um maximal 5 Prozentpunkte größer als jene des Nullbetons ist bzw. wenn die Abnahme der Resonanzfrequenz in % um maximal 5 Prozentpunkte größer als jene des Nullbetons ist.
Die untersuchten Betone erfüllen demnach die Anforderungen an eine gleichwertige Beständigkeit für die Frostklasse XF3.
Zusammenfassung
Die Betonuntersuchungen zeigen erwartbare Ergebnisse. Die Dauerhaftigkeitsuntersuchungen (XF4, XF3) der beurteilten Betonzusammensetzungen liefern wie dargestellt positive Resultate.
Autoren: DI Gerald Maier, Dr. Martin Peyerl, Dr. Stefan Krispel
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