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
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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.
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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
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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)
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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
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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
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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
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de-vertrieb.zement@cemex.com
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
de-awt.zement@cemex.com
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