Table Of ContentSpannbeton
Spezialbetone
Herausgegeben von
Prof. Dipl.-Ing. DDr. Dr.-Ing. E.h. Konrad Bergmeister
Wien
Prof. Dr.-Ing. Frank Fingerloos
Berlin
Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. mult. Johann-Dietrich Wörner
Darmstadt
106. Jahrgang
BetonKalender
2017
Hinweis des Verlages
Die Recherche zum Beton-Kalender ab Jahrgang 1980 steht
im Internet zur Verfügung unter www.ernst-und-sohn.de
Titelfoto: Lagerhalle der Fa. Wurzer Umwelt in Eitting. Schlanke Betonbinder mit 10 m Auskragung.
Fotograf: Dr. Christoph Schmidhuber, Ingenieurbüro Laumer, Massing
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detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über http://dnb.d-nb.de abrufbar.
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Rotherstr. 21, 10245 Berlin, Germany
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Umschlaggestaltung: Hans Baltzer, Berlin
Herstellung: HillerMedien, Berlin
Satz: Alexa Glanzner GmbH, Viernheim
Druck und Bindung: CPI Ebner & Spiegel, Ulm
Printed in the Federal Republic of Germany.
Gedruckt auf säurefreiem Papier.
Print ISBN:
978-3-433-03123-0
ePDF ISBN: 978-3-433-60682-7
ePub ISBN:
978-3-433-60681-0
eMobi ISBN: 978-3-433-60683-4
oBook ISBN: 978-3-433-60680-3
ISSN 0170-4958
III
Vorwort
I
I
I
I
I
I
I
I
I
Vorwort
Innovationen treiben Wirtschaft und Gesellschaft
an, dies gilt auch für die Bauwirtschaft. Der Bauab-
lauf im Jahr 2017 hat nicht mehr viel mit dem Trei-
ben auf Baustellen vor 50 oder gar 100 Jahren zu
tun: Einsatz von Maschinen, Automation in der
Baulogistik sowie Effizienzsteigerungen durch Op-
timierung der Prozesse haben Erhebliches bewirkt.
Die Innovationen im Bereich der Baustoffe, insbe-
sondere die Gestaltbarkeit von Beton, ermöglichen
den Bau anspruchsvoller und ästhetisch wertvoller
Gebäude von hoher Qualität und Funktionalität.
Daher ist es besonders wichtig, neue Baustoffe und
Produkte zu entwickeln und im Rahmen einer ganz-
heitlichen Sicherheitsbetrachtung in die Baupraxis
einzuführen. Materialkonforme Bemessungsverfah-
ren, qualitätsüberwachte Herstellung, Lebenszyk-
lusbetrachtungen mit kontinuierlichem Monitoring
und periodischen Instandhaltungen gewährleisten
ein entsprechendes Sicherheitsniveau. Dabei gilt
mehr als in anderen Bereichen unseres täglichen Le-
bens, dass Sicherheit absoluten Vorrang hat. Wir
können es uns trotz der prototypenhaften Entwick-
lung der meisten Bauvorhaben nicht erlauben, dass
die Sicherheit auf Kosten von Wirtschaftsoptimie-
rung leidet. Dieser Grundsatz wird häufig genug als
Innovationsbremse angesehen.
Der Beton-Kalender 2017 befasst sich in einer Rei-
he von Beiträgen mit der Herstellung, mit Produkt-
erweiterungen sowie mit verschiedenen Anwen-
dungen von Spezialbetonen und deren Qualitätssi-
cherung sowie erstmalig mit der bautechnischen
Anwendung von tragenden Kunststoffbauteilen.
Das aktuelle Wissen über den Spannbeton wurde im
Teil 1 aufgearbeitet und durch ein Autorenteam be-
arbeitet. Zusätzlich ergänzen wertvolle Beiträge
über die Bestandteile des Betons sowie deren Wir-
kungsweisen, Bemessung und Anwendungen den
ersten Band.
Stephan Geßner, Roland Niedermeier, Mark
Alexander Ahrens, Josef Hegger, Oliver Fischer und
Peter Mark haben den aktuellen Stand der Entwick-
lung von Spannbeton zusammengefasst. Besondere
Schwerpunkte in diesem Beitrag sind die Schnitt-
größenermittlung mit analytischen und praktisch
üblichen Verfahren, die Bemessung und konstruk-
tive Durchbildung von Tragwerken und Veranke-
rungsbereichen auf der Grundlage des Eurocodes 2
EN 1992 insbesondere mit Deutschem Nationalen
Anhang. Spezifisch sind im Beitrag der Einbau, das
Vorspannen und Verpressen im Allgemeinen und
die Vorspannung von Balken behandelt. Neben in-
novativen Weiterentwicklungen des Spannbetons
im Brückenbau werden auch externe Spannglieder
und die nachträgliche Verankerung und Umlenkung
von Spanngliedern in Bestandsbauwerken behan-
delt.
Thomas M. Sippel hat die Verankerungs- und Be-
wehrungstechnik bearbeitet und sowohl die speziel-
len als auch die vorgefertigten Bewehrungsele mente
in einem klar strukturierten Überblick zusammen-
gestellt. Die verschiedenen Ankerformen zur Erhö-
hung des Durchstanzwiderstandes, die Betonstahl-
verbindungen und Bewehrungsanschlüsse sowie
Elemente zur Querkraftübertragung werden darge-
stellt, die konstruktiven Regeln angeführt und wert-
volle Hinweise zur Bemessung gegeben. Eine be-
sondere Relevanz hat dieser Beitrag auch dadurch,
dass am 1. Juli 2013 die bestehende Bauprodukten-
richtlinie durch die Europäische Bauproduktenver-
ordnung ersetzt wurde. Die bis zum 30. Juni 2013
erteilten Europäischen Technischen Zulassungen
bleiben bis zum Ende ihrer Geltungsdauer weiterhin
gültig. Neue Europäische Technische Bewertungen
(European Technical Assessment = ETA) wurden
entwickelt, die im Gegensatz zu den Europäischen
Technischen Zulassungen keine Gültigkeitsdauer
mehr haben. Die neuen ETAs werden auf der Basis
von europäischen Bewertungsdokumenten (Euro-
pean Assessment Document = EAD) ausgestellt.
Harald Beitzel und Marc Beitzel behandeln in ihrem
Beitrag die Herstellung, Verarbeitung und Nachbe-
handlung von Beton. Die Ausführungen berück-
sichtigen die an das europäische Regelwerk an-
gepassten deutschen Normen, insbesondere DIN
1045-2 als nationales Anwendungsdokument zu
DIN EN 206-1 sowie die Baugeräteliste 2015. Die
Herstellung von Beton mit innovativen Produk-
tions- und Förderanlagen wird neben der Sonderbe-
handlung durch Abkühlen, Erwärmen, Mischen und
der Steuerung der Anlagen sowie dem Transport
von Beton behandelt. Wertvoll für die Praxis sind
die Abschnitte über Betone mit besonderen Eigen-
schaften, in denen die dazu notwendigen Technolo-
gien und Maschinenanlagen beschrieben werden.
Dem Einbau von Beton, der Leistungsermittlung
der Rüttler und der Nachbehandlung wird beson-
dere Aufmerksamkeit geschenkt.
Christoph Müller hat einen profunden Beitrag über
Zement geschrieben. Nach einer geschichtlichen
Einführung über die Zemententwicklung geht der
IV
Vorwort
sern und künstlich hergestellte Faserwerkstoffe be-
schrieben. Wesentlich ist die Wirkungsweise der
Fasern, wozu aktuelle Forschungsergebnisse über
den Einfluss des Fasergehaltes und der Faserorien-
tierung berücksichtigt sind. Ein Anwendungsfeld
von Fasern aus Polypropylen und Polyvinylalkohol
sind brandbeanspruchbare Betone, die in einem ei-
genen Beitrag vertiefend behandelt werden. Den
Stahlfasern kommt eine besondere Bedeutung zu. In
diesem Beitrag wird neben der Herstellung und der
Verarbeitung von Stahlfaserbeton auch die Nachbe-
handlung praxisnah beschrieben. Das Tragverhal-
ten, die Dauerhaftigkeit und die Wirkung von Frost-
Tau-Wechseln sowie die elektrische Leitfähigkeit
werden erklärt. Auch dem Glasfaserbeton wird ein
eigener Abschnitt gewidmet und die Wirkungswei-
sen sowie die vielfältigen Anwendungen anhand
von Beispielen aufgezeigt. Die hochbewehrten Fa-
serbetone SIFCON∕ SIMCON werden erwähnt, wo-
bei diese von Stephan Hauser in Teil 2 vertiefend
dargestellt werden.
Frank Dehn, Oliver Fischer und Marko Orgass wid-
men sich in ihrem Beitrag dem Polypropylenfaser-
beton. Dabei wird ein Überblick zur normativen
und bauaufsichtlichen Einordnung von Polypropy-
lenfasern sowie zu den mit den Anwendungen zu-
sammenhängenden spezifischen Eigenschaften des
PP-Faserbetons gegeben. Mit Beispielen aus dem
Hoch-, Ingenieur- und insbesondere Tunnelbau
werden die Anwendungsmöglichkeiten aufgezeigt.
In der Ingenieurpraxis ergeben sich immer Fragen
zu den Eigenschaften der Fasern und zur Qualitäts-
sicherung. Die Autoren haben aktuelle Forschungs-
ergebnisse sowie baupraktische Erfahrungen mit
PP-Faserbetonen in diesem Beitrag gebündelt.
Der Teil 2 widmet sich speziellen Bauteilen aus Be-
ton und tragenden Kunststoffbauteilen. Den Ab-
schluss bilden die Zusammenstellungen über aktu-
elle Normen und Regelwerke.
Stephan Hauser beschreibt erstmalig im Beton-Ka-
lender den mikrobewehrten Hochleistungsbeton.
Der mikrobewehrte Hochleistungsbeton wird aus
einer mit feinen Stahldrähten räumlich geformten
Mikrobewehrung mit einem hochfesten Infiltrati-
onsmörtel hergestellt. Mit diesem Hochleistungsbe-
ton wurden freitragende, geschosshohe Treppen
(8 cm dick), Dachschalen, Fassadenplatten (5 cm
dick) und fugenlose Deckenverstärkungen (3 bis
6 cm dick) sowie Schutzelemente bei Explosions-
ereignissen gebaut. Neben der Herstellung und dem
aktuellen Stand des Wissens wird im Beitrag die
Bemessung mit vergleichbaren kD-Tabellen wie im
Stahlbeton angeführt. Illustrativ werden verschiede-
ne Anwendungen mit dem mikrobewehrtem Beton
an ausgeführten Beispielen gezeigt.
Andrej Albert, Karsten Pfeffer und Jürgen Schnell
behandeln die Hohlkörperdecken in einem umfas-
senden Beitrag. Vor über 125 Jahren (1892) wurde
Autor auf die ökologische Komponente (hoher
Energiebedarf für die Herstellung) und den aktuel-
len Stand der Normung von Zement ein. Die aktuel-
len Betonnormen DIN EN 206-1 und DIN 1045-2
enthalten die Anwendungsregeln für die Normze-
mente in Abhängigkeit von den Expositionsklassen.
Die Verwendung der verschiedenen Zementarten
wird in vielen technischen Richtlinien geregelt, die
auszugsweise im Beitrag kommentiert werden. Die
Eigenschaften der verschiedenen Zemente und der
Vergleich der Anwendungsregeln für Zemente im
Rahmen nationaler Anhänge zur europäischen Be-
tonnorm EN 206-1 am Beispiel eines Betons für
eine bestimmte Expositionsklasse (XF1) werden
genauso wie Hinweise zur praxisgerechten Verwen-
dung von Zementen und deren Wirkungen auf die
Eigenschaften des Frisch- und Festbetons gut nach-
vollziehbar behandelt. Abschließend werden einige
Erkenntnisse für die Umweltverträglichkeit der Ze-
mentbestandteile zusammengefasst.
Rolf Breitenbücher behandelt die Gesteinskör-
nungen. Dabei werden neben den normativen Rah-
menbedingungen (z. B. europäische Produktnorm
EN 12620, nationales Anwendungsdokument DIN
1045-2) die verschiedenen Arten von Gesteins-
körnungen beschrieben. In einer Zeit mit größerem
Ressourcenbewusstsein werden künstliche, re-
zyklierte und aus Tunnelausbruch hergestellte Zu-
schläge immer wichtiger. Durch die größere Vielfalt
an Betoneigenschaften werden an die Gesteinskör-
nungen höhere Ansprüche gestellt. Sowohl die phy-
sikalischen, chemischen als auch die mechanischen
Eigenschaften werden vermehrt überprüft, da sie
die Merkmale des Betons bestimmen. Die Kornzu-
sammensetzung und das Größtkorn sind entschei-
dend für den Wasseranspruch und die Leimmenge.
Wesentlich wird die Druckfestigkeit des Betons
durch die Gesteinskörnung beeinflusst.
Zum aktuellen Stand der Technik geschalter Sicht-
betonflächen haben Klaus R. Goldammer und Denis
Kiltz einen Beitrag verfasst. Mit unterschiedlichen
Schalungshauttypen und handwerklicher, nachträg-
licher Behandlung wie Schleifen, Stocken oder La-
sieren des Betons können Sichtbetonflächen ästhe-
tisch gestaltet werden. Obwohl es viele Richtlinien
zur Herstellung von Sichtbeton gibt (DBV, VDZ,
ÖBV etc.), stecken handwerkliches Können und
Sorgfalt sowie Fachwissen dahinter, um ansehnliche
Sichtbetonflächen zu gestalten. Neben der Auswahl
der Schalung, des Trennmittels, der Betonzusam-
mensetzung und der Nachbehandlung wird im Bei-
trag auch das Thema der Beurteilung von Sichtbe-
tonflächen und die Vorgehensweise bei Abweichun-
gen behandelt.
Klaus Holschemacher, Frank Dehn, Torsten Müller
und Frank Lobisch setzen sich mit den Grundlagen
des Faserbetons auseinander. Umfassend werden
die natürlichen mineralischen und pflanzlichen Fa-
V
Vorwort
I
I
I
I
I
I
I
I
I
Ergänzend ist die Betonnorm DIN EN 206-1 „Beton
– Teil 1: Festlegung, Eigenschaften, Herstellung
und Konformität“ mit den deutschen Anwendungs-
regeln DIN 1045-2 „Tragwerke aus Beton, Stahlbe-
ton und Spannbeton – Teil 2: Beton; Festlegung,
Eigenschaften, Herstellung und Konformität“ in ei-
ner konsolidierten Fassung mit aufgenommen wor-
den.
Da die auch abgedruckte „Stahlfaserbeton-Richt-
linie“ des Deutschen Ausschusses für Stahlbeton
(DAfStb) auf die Stahlbetonbemessung nach
DIN EN 1992-1-1∕ NA, die Betonnormen DIN EN
206-1∕ DIN 1045-2 und die Ausführungsnormen
DIN EN 13670∕ DIN 1045-3 Bezug nimmt, ist im
Beton-Kalender somit das komplette deutsche Re-
gelwerk für Stahlfaserbeton enthalten. Dies vervoll-
ständigt die Erläuterungen in Teil 1.
Passend zu den Beiträgen über Zement und Ge-
steinskörnungen wird auch die „Alkali-Richtlinie“
des DAfStb abgedruckt.
Bedeutend für die Ingenieurpraxis sind auch die
Verzeichnisse der wichtigsten für den Beton-, Stahl-
beton- und Spannbetonbau relevanten Baunormen
und technischen Baubestimmungen, der aktuellen
Richtlinien des Deutschen Ausschusses für Stahl-
beton e. V. (DAfStb), der Merkblätter des Deut-
schen Beton- und Bautechnik-Vereins E. V. (DBV)
und der Richtlinien und Merkblätter der Öster-
reichischen Bautechnik Vereinigung (ÖBV), wie
stets am Ende dieses Kapitels.
Wertvolle Beiträge für die Ingenieurpraxis und für
die wissenschaftliche Arbeit finden sich somit im
Beton-Kalender 2017. Die Beiträge über die Be-
standteile und die Verarbeitung des Betons sowie
die verschiedenen Betonarten und Faserergänzun-
gen stellen den aktuellen Wissensstand dar. Bemes-
sung und aktuelle Erkenntnisse zum Spannbeton
sowie Übersichten über die Verankerungs- und Be-
wehrungstechnik und die Hohlkörperdecken sind
wesentliche Inhalte dieses Wissenskompendiums.
Eine innovative Erweiterung stellt der Beitrag zu
den tragenden Bauteilen aus Kunststoff dar. So ist
auch der Beton-Kalender 2017 sicher wieder ein
wertvolles Lehr- und Nachschlagebuch.
Wien, Berlin, Darmstadt, im September 2016
Konrad Bergmeister, Wien
Frank Fingerloos, Berlin
Johann-Dietrich Wörner, Darmstadt
die Idee, Decken aus Hohlziegeln und mit einer
Zugbewehrung aus Flachstahl herzustellen, von
Johann Franz Kleine als Patent angemeldet. Zwi-
schenzeitlich entstanden multifunktionale Decken-
elemente mit integrierten Wärme-, Brand- und
Schallschutzfunktionen. Im Beitrag wird der aktuel-
le Stand primär in Deutschland dargestellt und aktu-
elle Forschungsergebnisse zur Ermittlung der Trag-
fähigkeit an verschiedenen Hohlkörpersystemen
aufgezeigt. Das Bemessungsmodell von zweiachsig
gespannten Hohlkörperdecken basiert auf der An-
nahme der vollen Drillsteifigkeit. Diese Annahme
gilt, wenn die für Rippen- und Kassettendecken vor-
gesehenen Regelungen gemäß den Normen oder
aufgrund einer bauaufsichtlichen Zulassung erfüllt
werden. Die konstruktive Ausbildung, die dazu not-
wendige Betontechnologie und einige wichtige An-
merkungen zur Bauausführung und zu den Kosten
runden den Beitrag ab.
Tragende Kunststoffbauteile im Bauwesen sind
Thema des Beitrags von Hans Werner Nordhues,
Johann-Dietrich Wörner, Claudia Westerkamp-
Freitag und Lukas Wörner. Einleitend werden eini-
ge wichtige Hinweise zum Sicherheitskonzept gege-
ben und dann die Werkstoffe und deren Eigenschaf-
ten beschrieben. Die Bemessung erfolgt nach dem
Prinzip der Schadensakkumulation, bei dem die
verschiedenen Einwirkungen zu einer schadens-
äquivalenten Ersatzlast für einen definierten Be-
messungszeitraum zusammengefasst werden. Am
Beispiel eines Einfeldträgers aus glasfaserverstärk-
ten Kunststoffen werden die Tragfähigkeitsnach-
weise für Biegung und Querkraft sowie die Stabili-
tätsnachweise aufgezeigt. Mit dem Nachweis zur
Gebrauchstauglichkeit und mit wertvollen Pra-
xishinweisen zur konstruktiven Durchbildung sowie
zu einigen Schadensfällen wird dieser Beitrag abge-
rundet.
In einem abschließenden Kapitel werden von Frank
Fingerloos unter Mitarbeit von Enrico Schwabach
wieder relevante Normen und Regelwerke zusam-
mengestellt. Für die Ausführung von Tragwerken
aus Beton werden wertvolle Erläuterungen zu den
Normen für die Bauausführung DIN EN 13670 und
DIN 1045-3 gegeben, die in konsolidierter Fassung
zusammengeführt sind.
Der Hauptteil DIN EN 1992-1-1: Eurocode 2: „Be-
messung und Konstruktion von Stahlbeton- und
Spannbetontragwerken – Teil 1-1: Allgemeine Be-
messungsregeln und Regeln für den Hochbau“ zu-
sammen mit dem deutschen Nationalen Anhang
DIN EN 1992-1-1∕NA wird im Beton-Kalender
2017 als konsolidierte Kurzfassung des Eurocode 2
abgedruckt.
VI
VII
Inhaltsübersicht
I
I
I
I
I
I
I
I
I
Inhaltsübersicht
Inhaltsverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . IX
Anschriften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . XXIX
I
Spannbetonbau – Entwicklung, Bemessung und Konstruktion . . . . . . . . . . . . . . . 1
Stephan Geßner, Roland Niedermeier, Mark Alexander Ahrens, Josef Hegger,
Oliver Fischer, Peter Mark
II
Verankerungs- und Bewehrungstechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
Thomas M. Sippel
III
Herstellung, Verarbeitung und Nachbehandlung von Beton . . . . . . . . . . . . . . . . 163
Harald Beitzel, Marc Beitzel
IV
Zement und seine Anwendung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235
Christoph Müller
V
Gesteinskörnungen für die Herstellung von Beton . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 295
Rolf Breitenbücher
VI
Zum aktuellen Stand der Technik geschalter Sichtbetonflächen . . . . . . . . . . . . 321
Klaus-R. Goldammer, Denis Kiltz
VII
Grundlagen des Faserbetons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 381
Klaus Holschemacher, Frank Dehn, Torsten Müller, Frank Lobisch
VIII
Polypropylenfaserbeton (PP-Faserbeton) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 473
Frank Dehn, Oliver Fischer, Marko Orgass
IX
DUCON® – Mikrobewehrter Hochleistungsbeton . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 491
Stephan Hauser
X
Hohlkörperdecken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 519
Andrej Albert, Karsten Pfeffer, Jürgen Schnell
XI
Tragende Kunststoffbauteile im Bauwesen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 551
Hans Werner Nordhues, Johann-Dietrich Wörner, Claudia Westerkamp-Freitag,
Lukas Wörner
XII
Normen und Regelwerke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 583
Frank Fingerloos
Stichwortverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 925
VIII
IX
Inhaltsverzeichnis
I
I
I
I
I
I
I
I
I
Inhaltsverzeichnis
I
Spannbetonbau – Entwicklung, Bemessung und Konstruktion . . . . . . . . . . . . . . . 1
Stephan Geßner, Roland Niedermeier, Mark Alexander Ahrens, Josef Hegger,
Oliver Fischer, Peter Mark
1
Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
2
Grundprinzip und Anwendungen . . . . . 4
3
Geschichtliche Entwicklung . . . . . . . . . . 6
4
Arten der Vorspannung . . . . . . . . . . . . 10
5
Baustoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
5.1
Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
5.2
Beton . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
5.3
Betonstahl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
5.4
Spannstahl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
5.5
Zugglieder aus Faserverbund-
werkstoffen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
5.6
Hüllrohr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
5.7
Einpressmörtel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
5.8
Verankerungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
5.9
Kopplungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
5.10
Umlenkungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
6
Auswahl des Spannverfahrens . . . . . . . 22
6.1
Anwendungsvoraussetzungen . . . . . . . 22
6.2
Zulassungsprüfungen . . . . . . . . . . . . . . 23
6.3
Kriterien für die Systemauswahl . . . . . 24
6.3.1
Konstruktive Anforderungen . . . . . . . . 24
6.3.2
Wirtschaftliche Ausnutzung des
Spannstahls . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
6.3.3
Abwägung von Vor- und Nachteilen . . 25
6.3.4
Verfahrensspezifische Aspekte . . . . . . 25
7
Einbau, Vorspannen und Verpressen . 25
7.1
Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
7.2
Einbau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
7.3
Vorspannen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
7.4
Verpressen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
8
Vorspannung von Balken . . . . . . . . . . . 27
8.1
Anordnung und Verlauf der
Spanngliedführung . . . . . . . . . . . . . . . . 28
8.2
Spannkraftverluste . . . . . . . . . . . . . . . . 32
8.2.1
Zeitabhängige Verluste . . . . . . . . . . . . 32
8.2.2
Zeitunabhängige Verluste . . . . . . . . . . 33
8.3
Umlenk- und Verankerungskräfte . . . . 37
8.4
Schnittgrößenermittlung . . . . . . . . . . . 40
8.4.1
Statisch bestimmte Systeme . . . . . . . . . 40
8.4.2
Statisch unbestimmte Systeme . . . . . . . 41
9
Bemessung von Spannbeton-
bauteilen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
9.1
Einwirkungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
9.2
Grenzzustände der Tragfähigkeit . . . . . 44
9.2.1
Nachweiskonzept . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
9.2.2
Biegung mit Normalkraft . . . . . . . . . . . 44
9.2.2.1 Grundlagen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
9.2.2.2 Vordehnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
9.2.2.3 Spannstahlspannungen im
Grenzzustand der Tragfähigkeit . . . . . . 45
9.2.2.4 Vorspannung mit Verbund . . . . . . . . . . 45
9.2.2.5 Vorspannung ohne Verbund . . . . . . . . . 45
9.2.2.6 Bemessung von Querschnitten bei
Vorspannung mit Verbund . . . . . . . . . . 46
9.2.2.7 Anordnung der Druckbewehrung . . . . 47
9.2.2.8 Bemessung bei beliebiger Form der
Druckzone . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
9.2.2.9 Bemessung von Querschnitten bei
Vorspannung ohne Verbund . . . . . . . . . 48
9.2.2.10 Sicherstellung eines duktilen
Bauteilverhaltens . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
9.2.3
Querkraft . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
9.2.3.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
9.2.3.2 Einwirkende Schnittgrößen . . . . . . . . . 49
9.2.3.3 Bauteile ohne rechnerisch
erforderliche Querkraftbewehrung . . . . 49
9.2.3.4 Bauteile mit rechnerisch
erforderlicher Querkraftbewehrung . . . 51
9.2.3.5 Schub zwischen Balkensteg und
Gurt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
9.2.3.6 Mindestquerkraftbewehrung . . . . . . . . 52
9.2.4
Torsion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
9.2.4.1 Tragverhalten unter Torsions-
beanspruchung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
9.2.4.2 Bemessung für Torsion . . . . . . . . . . . . 53
9.2.4.3 Bemessung für kombinierte
Beanspruchungen . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
9.2.5
Statisch unbestimmte Spannbeton-
tragwerke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
9.2.5.1 Zwangbeanspruchungen . . . . . . . . . . . . 53
9.2.5.2 Biegung mit Längskraft . . . . . . . . . . . . 54
9.2.5.3 Querkraft und Torsion . . . . . . . . . . . . . 55
9.2.6
Ermüdung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
9.2.6.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
9.2.6.2 Spannungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
9.2.6.3 Ermüdungsnachweis . . . . . . . . . . . . . . 57
X
Inhaltsverzeichnis
9.3
Grenzzustände der Gebrauchs-
tauglichkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
9.3.1
Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
9.3.2
Nachweiskonzepte . . . . . . . . . . . . . . . . 61
9.3.3
Begrenzung der Spannungen . . . . . . . . 61
9.3.3.1 Betonspannungen . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
9.3.3.2 Betonstahlspannungen . . . . . . . . . . . . . 61
9.3.3.3 Spannstahlspannungen . . . . . . . . . . . . . 61
9.3.3.4 Vorgehensweise zur
Nachweisführung . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
9.3.4
Begrenzung der Rissbildung . . . . . . . . 62
9.3.4.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
9.3.4.2 Zusammenwirken von Spannstahl
und Betonstahl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
9.3.4.3 Anforderungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
9.3.4.4 Dekompression . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
9.3.4.5 Mindestbewehrung . . . . . . . . . . . . . . . . 64
9.3.4.6 Beschränkung der Rissbildung ohne
direkte Berechnung . . . . . . . . . . . . . . . 66
9.3.4.7 Berechnung der Rissbreite . . . . . . . . . . 68
9.3.5
Grenzzustände der Verformung . . . . . . 68
9.4
Bauliche Durchbildung und
Spanngliedverankerung . . . . . . . . . . . . 69
9.4.1
Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
9.4.2
Betondeckung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
9.4.3
Vorspannung mit nachträglichem
Verbund bzw. ohne Verbund . . . . . . . . 70
9.4.3.1 Betondeckung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
9.4.3.2 Spanngliedanordnung . . . . . . . . . . . . . 70
9.4.3.3 Spannkrafteinleitung . . . . . . . . . . . . . . 71
9.4.3.4 Spanngliedkopplungen . . . . . . . . . . . . . 73
9.4.4
Vorspannung mit sofortigem
Verbund . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
9.4.4.1 Betondeckung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
9.4.4.2 Spanngliedanordnung . . . . . . . . . . . . . 74
9.4.4.3 Nachweis der Spannkrafteinleitung . . . 74
9.4.4.4 Nachweis der Spaltzugbewehrung . . . . 80
9.4.5
Weitere Regelungen zur baulichen
Durchbildung von vorgespannten
Bauteilen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
9.4.5.1 Mindestspanngliedanzahl in
Einzelbauteilen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
9.4.5.2 Oberflächenbewehrung . . . . . . . . . . . . 81
9.4.5.3 Querkraftbewehrung von Balken . . . . . 81
10
Nachträgliche Verankerung von
Spanngliedern an Bestandsbauwerken . 82
10.1
Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
10.2
Verankerung externer Spannglieder . . . 82
10.3
Verankerung interner Spannglieder . . . 86
10.3.1
Verbundverankerung . . . . . . . . . . . . . . 88
10.3.2
Verankerung mit mechanischen
Ankerbauteilen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
10.3.3
Lokale Lasteinleitung . . . . . . . . . . . . . 90
10.3.4
Bauzustände und Kraftdurchleitung . . 92
10.3.5
Beispiele für Querspannglieder . . . . . . 93
10.3.6
Ankerplatten und Verbund . . . . . . . . . . 93
10.3.7
Klemmverankerung . . . . . . . . . . . . . . . 95
11
Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . . 96
12
Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
II
Verankerungs- und Bewehrungstechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
Thomas M. Sippel
1
Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
2
Spezielle Bewehrungselemente . . . . . . 103
2.1
Anwendungsbereich . . . . . . . . . . . . . . 103
2.2
Ausführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
2.3
Bemessung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
2.3.1
Durchstanzbewehrung bei
punktförmig gestützten Platten . . . . . 108
3
Verbindungselemente . . . . . . . . . . . . . 114
3.1
Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
3.2
Betonstahlverbindungen mit
gewinde förmig ausgebildeten
Rippen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
3.3
Betonstahlverbindungen mit
konischem Gewinde an den
Stoßenden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
3.4
Betonstahlverbindungen mit
zylindrischem Gewinde an den
Stoßenden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
3.5
Betonstahlverbindungen mit über-
gezogener oder aufgepresster Muffe . 120
3.6
Ankleben von Stahllaschen . . . . . . . . 125
3.7
Nachträglich eingemörtelte
Bewehrungsstäbe . . . . . . . . . . . . . . . . 125
4
Vorgefertigte Bewehrungsanschlüsse . 135
4.1
Ausführungen mit Betonstahl . . . . . . 135
4.2
Flexible Rückbiegeanschlüsse . . . . . . 138
4.3
Elemente mit Wärmedämmung . . . . . 142
4.4
Elemente mit Schalldämmung . . . . . . 146
5
Elemente zur Querkraftübertragung 151
5.1
Stahlauflager für Π-Platten-Decken . . 151
5.2
Querkraftdornsysteme . . . . . . . . . . . . 152
5.3
Einfache Querkraftdorne . . . . . . . . . . 155
6
Biegesteife Verbindungen . . . . . . . . . . 155
7
Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160
XI
Inhaltsverzeichnis
I
I
I
I
I
I
I
I
I
III
Herstellung, Verarbeitung und Nachbehandlung von Beton . . . . . . . . . . . . . . . . 163
Harald Beitzel, Marc Beitzel
1
Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165
1.1
Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165
1.2
Klassifizierung und Definition . . . . . . 165
1.3
Grundlagen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166
1.3.1
Betonmischgüte als
Zufallsmischung . . . . . . . . . . . . . . . . . 166
1.3.2
Beurteilungskriterien . . . . . . . . . . . . . 166
2
Herstellung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166
2.1
Betonbereitungsanlagen . . . . . . . . . . . 166
2.1.1
Sternanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168
2.1.2
Reihenanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168
2.1.3
Turmanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169
2.1.4
Sonderbauformen . . . . . . . . . . . . . . . . 170
2.2
Fördereinrichtungen . . . . . . . . . . . . . . 170
2.2.1
Gesteinskörnungen . . . . . . . . . . . . . . . 170
2.2.1.1 Becherwerke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170
2.2.1.2 Beschickerkübel . . . . . . . . . . . . . . . . . 170
2.2.1.3 Schrapper . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170
2.2.1.4 Bandförderer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171
2.2.2
Bindemittel und Zusatzstoffe . . . . . . . 171
2.2.2.1 Rohrschnecken . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171
2.3
Dosiereinrichtungen . . . . . . . . . . . . . . 171
2.3.1
Gesteinskörnungen . . . . . . . . . . . . . . . 172
2.3.2
Bindemittel. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172
2.3.3
Zusatzstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172
2.3.4
Zusatzmittel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172
2.3.5
Zugabewasser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173
2.4
Betonmischer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173
2.4.1
Diskontinuierliche Mischverfahren . . 173
2.4.1.1 Tellermischer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173
2.4.1.2 Trogmischer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175
2.4.1.3 Trommelmischer . . . . . . . . . . . . . . . . 175
2.4.1.4 Fahrmischer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177
2.4.1.5 Zementleimvormischung . . . . . . . . . . 179
2.4.2
Kontinuierliche Mischverfahren . . . . 179
2.4.2.1 Trogdurchlaufmischer . . . . . . . . . . . . 179
2.4.2.2 Trommeldurchlaufmischer . . . . . . . . . 179
2.4.2.3 Combi-Mix. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180
2.4.2.4 Mobilmischer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180
2.4.3
Sonderbehandlung . . . . . . . . . . . . . . . 182
2.4.3.1 Kühlen von Beton . . . . . . . . . . . . . . . 182
2.4.3.2 Erwärmen von Beton . . . . . . . . . . . . . 183
2.5
Mischvorgang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184
2.5.1
Einflussgrößen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184
2.5.2
Beurteilung der Mischgüte. . . . . . . . . 185
2.5.2.1 Prüfbetone . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185
2.5.2.2 Probengröße und -anzahl . . . . . . . . . . 185
2.5.2.3 Probenahme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187
2.5.2.4 Auswertung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187
2.5.2.5 Beurteilungskriterien . . . . . . . . . . . . . 187
2.5.3
Mischdauer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187
2.5.4
Mischgutqualität . . . . . . . . . . . . . . . . 189
2.6
Feuchte- und Konsistenzmessung . . . 189
2.6.1
Feuchtemessmethoden . . . . . . . . . . . . 189
2.6.1.1 Direkte Messung . . . . . . . . . . . . . . . . 189
2.6.1.2 Indirekte Messung . . . . . . . . . . . . . . . 190
2.6.2
Konsistenzmessmethoden . . . . . . . . . 191
2.7
Umweltschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191
2.7.1
Restbetonrecyclinganlage . . . . . . . . . 191
2.7.2
Staub- und Lärmentwicklung . . . . . . . 192
2.7.3
Mischerreinigung . . . . . . . . . . . . . . . . 192
2.8
Anlagensteuerung . . . . . . . . . . . . . . . 193
2.9
Leistungsberechnung . . . . . . . . . . . . . 194
2.9.1
Betonanlage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194
2.9.2
Betonmischer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194
3
Betone mit besonderen
Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195
3.1
Leichtbeton . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195
3.2
Schaumbeton . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195
3.3
Faserbeton . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195
3.4
Hochfester Beton . . . . . . . . . . . . . . . . 196
3.5
Ultrahochfester Beton . . . . . . . . . . . . 196
3.6
Hochfester Leichtbeton . . . . . . . . . . . 196
3.7
Selbstverdichtender Beton . . . . . . . . . 196
3.8
Massenbeton . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197
3.9
Einsatzbereiche . . . . . . . . . . . . . . . . . 197
4
Transport . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199
4.1
Diskontinuierliche Transportsysteme 199
4.1.1
Fahrzeuge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199
4.1.1.1 LKW und Muldenkipper . . . . . . . . . . 199
4.1.1.2 Fahrmischer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200
4.1.1.3 Mobilmischer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200
4.1.1.4 Liefervereinbarungen . . . . . . . . . . . . . 200
4.1.2
Baukrane . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201
4.1.2.1 Turmdrehkrane . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201
4.1.2.2 Kletterkrane . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203
4.1.2.3 Kabelkrane . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203
4.1.2.4 Portalkrane . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204
4.1.2.5 Brückenkrane . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205
4.1.3
Weitere Fördersysteme . . . . . . . . . . . . 205
4.1.4
Einsatzgesichtspunkte . . . . . . . . . . . . 205
4.1.4.1 Fahrzeuge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205
4.1.4.2 Turmdrehkrane . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206
4.1.4.3 Kabelkrane . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207
4.2
Kontinuierliche Transportsysteme . . . 208
4.2.1
Betonpumpen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208
4.2.1.1 Kolbenbetonpumpen . . . . . . . . . . . . . 208
4.2.1.2 Rotorbetonpumpen . . . . . . . . . . . . . . . 209
4.2.2
Bauelemente. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209
4.2.2.1 Schiebersysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . 209
4.2.2.2 Antriebseinheiten . . . . . . . . . . . . . . . . 209
4.2.2.3 Einfülltrichter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210
4.2.2.4 Förderrohre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210
4.2.3
Verteilermaste . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211
4.2.4
Pumpbeton . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212
4.2.4.1 Normalbeton . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212
4.2.4.2 Leichtbeton . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213
4.2.4.3 Faserbeton . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213
4.2.4.4 Selbstverdichtender Beton . . . . . . . . . 213
XII
Inhaltsverzeichnis
4.2.4.5 Hochleistungsbeton . . . . . . . . . . . . . . 213
4.2.4.6 Ultrahochfester Beton . . . . . . . . . . . . 213
4.2.5
Bandförderer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213
4.2.6
Einsatzgesichtspunkte . . . . . . . . . . . . 214
4.2.6.1 Betonpumpen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214
4.2.6.2 Bandförderer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215
4.2.7
Leistungsberechnung . . . . . . . . . . . . . 215
4.2.7.1 Betonpumpen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215
4.2.7.2 Bandförderer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217
5
Einbau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217
5.1
Betriebszustände des Betoneinbaus . . 217
5.2
Schalungstechnik . . . . . . . . . . . . . . . . 217
5.2.1
Klassifikation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217
5.2.2
Schalungselement und -aufbau . . . . . 218
5.2.3
Einflussfaktoren auf den
Frischbetondruck . . . . . . . . . . . . . . . . 219
5.2.4
Konzepte zur Beschreibung des
Frischbetondrucks . . . . . . . . . . . . . . . 220
5.2.4.1 Rheologische Konzepte . . . . . . . . . . . 220
5.2.4.2 Konzepte aus Normen und
Richtlinien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221
5.3
Vorbereiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221
5.4
Einbringen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221
5.5
Verdichtung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221
5.5.1
Verdichtungsgeräte. . . . . . . . . . . . . . . 223
5.5.1.1 Innenrüttler. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223
5.5.1.2 Außenrüttler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224
5.5.1.3 Oberflächenrüttler . . . . . . . . . . . . . . . 224
5.5.2
Einsatzgesichtspunkte . . . . . . . . . . . . 224
5.5.2.1 Schocker . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224
5.5.2.2 Schleudern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224
5.5.2.3 Innenrüttler. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224
5.5.2.4 Außenrüttler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225
5.5.2.5 Oberflächenrüttler . . . . . . . . . . . . . . . 225
5.5.3
Walzbeton . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225
5.5.4
Vakuumbeton . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225
5.5.5
Leistungsermittlung . . . . . . . . . . . . . . 226
5.5.5.1 Innenrüttler. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226
5.5.5.2 Außenrüttler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226
5.5.5.3 Oberflächenrüttler . . . . . . . . . . . . . . . 226
6
Nachbehandlung . . . . . . . . . . . . . . . . 227
6.1
Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227
6.2
Nachbehandlungsarten . . . . . . . . . . . . 227
6.2.1
Abdecken mit Folien . . . . . . . . . . . . . 227
6.2.2
Wasserspeichernde Abdeckungen . . . 227
6.2.3
Nachbehandlungsmittel
(Curingmittel) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227
6.2.4
Benetzen mit Wasser . . . . . . . . . . . . . 228
6.2.5
Belassen in der Schalung . . . . . . . . . . 228
6.3
Nachbehandlungsbeginn und -dauer . 229
7
Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230
IV
Zement und seine Anwendung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235
Christoph Müller
1
Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237
2
Geschichtliche Entwicklung der
Zemente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237
2.1
Portlandzement . . . . . . . . . . . . . . . . . 237
2.2
Hüttenzemente . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238
3
Wirtschaftliche und politische
Rahmenbedingungen . . . . . . . . . . . . . 238
3.1
Produktion und Zementarten . . . . . . . 238
3.2
Zementwerke in Deutschland. . . . . . . 239
3.3
Umweltproduktdeklaration (EPD)
für Zement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239
4
Normung von Zement . . . . . . . . . . . . 242
4.1
Historie. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242
4.2
Aktueller Stand . . . . . . . . . . . . . . . . . 242
4.3
Zementarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243
4.4
Weiterentwicklung der
EN 197-1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 246
5
Anwendungsregeln für Zemente . . . . 250
5.1
DIN EN 206-1∕ DIN 1045-2 . . . . . . . 250
5.2
Weitere Anwendungsbereiche . . . . . . 258
5.2.1
Betonstraßenbau (TL Beton-StB 07
und Allgemeines Rundschreiben
Straßenbau (ARS) Nr. 04∕ 2013) . . . . 258
5.2.2
Zusätzliche Technische
Vertrags bedingungen und Richtlinien
für Ingenieurbauten (ZTV-ING) . . . . 259
5.2.3
Zusätzliche Technische
Vertragsbedingungen – Wasserbau
(ZTV-W) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 260
5.2.4
Technische Lieferbedingungen –
Gleis- und Weichenschwellen aus
Beton für Schotteroberbau (Scho)
und Feste Fahrbahn (FF) –
DBS 918 143 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 260
6
Vergleich von Anwendungsregeln in
Europa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261
7
Zementeigenschaften . . . . . . . . . . . . . 261
7.1
Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261
7.2
Vorhersage der Zement-
eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263
7.2.1
Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263
7.2.2
Granulometrie . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263
7.2.3
Hydratationsgrad . . . . . . . . . . . . . . . . 265
8
Hinweise zur praxisgerechten
Verwendung der Zemente . . . . . . . . . 267
8.1
Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 267
8.2
Baupraktische Betoneigenschaften . . 269
XIII
Inhaltsverzeichnis
I
I
I
I
I
I
I
I
I
8.2.1
Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 269
8.2.2
Robuste Frischbetoneigenschaften . . . 269
8.2.3
Festigkeitsentwicklung. . . . . . . . . . . . 273
8.2.3.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 273
8.2.3.2 Betonstraßenbau . . . . . . . . . . . . . . . . . 274
8.3
Einfluss der Zemente auf die
Dauerhaftigkeit von Beton . . . . . . . . . 275
8.3.1
Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 275
8.3.2
Karbonatisierung . . . . . . . . . . . . . . . . 278
8.3.2.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 278
8.3.2.2 Widerstandsklassen . . . . . . . . . . . . . . 280
8.3.3
Chloriddiffusion, Chloridbindung,
Korrosionsschutz . . . . . . . . . . . . . . . . 282
8.3.4
Frostwiderstand . . . . . . . . . . . . . . . . . 283
8.3.4.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283
8.3.4.2 Würfelverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . 284
8.3.4.3 CIF-Verfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . 284
8.3.5
Frost-Tausalz-Widerstand . . . . . . . . . 286
8.4
Brückenkappen . . . . . . . . . . . . . . . . . 288
8.5
Estriche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 288
8.6
Industriebetonböden. . . . . . . . . . . . . . 290
9
Umweltverträglichkeit . . . . . . . . . . . . 291
9.1
Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 291
9.2
Trinkwasserbereich . . . . . . . . . . . . . . 291
10
Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 292
V
Gesteinskörnungen für die Herstellung von Beton . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 295
Rolf Breitenbücher
1
Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 297
1.1
Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 297
1.2
Normung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 297
2
Arten von Gesteinskörnungen . . . . . . 298
2.1
Einteilung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 298
2.2
Gesteinskörnungen nach
DIN EN 12620 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 299
2.3
Leichte Gesteinskörnungen . . . . . . . . 299
2.4
Schwere Gesteinskörnungen . . . . . . . 301
2.5
Rezyklierte Gesteinskörnungen . . . . . 301
3
Kornzusammensetzung . . . . . . . . . . . 303
3.1
Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 303
3.2
Korngruppen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 303
3.3
Korngemisch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 304
3.4
Natürlich zusammengesetzte
Gesteinskörnungen . . . . . . . . . . . . . . . 304
3.5
Feine Gesteinskörungen (Sande) . . . . 304
3.6
Füller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 304
3.7
Sieblinien für den Betonbereich . . . . . 305
4
Weitere Anforderungen an
Gesteinskörnungen. . . . . . . . . . . . . . . 308
4.1
Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 308
4.2
Kornform . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 308
4.3
Physikalische Anforderungen . . . . . . 310
4.3.1
Kornfestigkeit. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 310
4.3.1.1 Grundsätzliches . . . . . . . . . . . . . . . . . 310
4.3.1.2 Widerstand gegen Zertrümmerung . . 310
4.3.2
Widerstand gegen Verschleiß . . . . . . . 311
4.3.3
Widerstand gegen Polieren . . . . . . . . 311
4.3.4
Widerstand gegen Abrieb . . . . . . . . . 311
4.3.5
Kornrohdichte und Wasseraufnahme
(bei leichten Gesteinskörnungen) . . . 311
4.4
Chemische Anforderungen . . . . . . . . 312
4.4.1
Chemische Anforderungen an
normale und schwere Gesteins-
körnungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 312
4.4.1.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 312
4.4.1.2 Schwefelverbindungen . . . . . . . . . . . . 312
4.4.1.3 Erhärtungsstörende Stoffe . . . . . . . . . 312
4.4.1.4 Chloride . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 313
4.4.2
Chemische Anforderungen an
leichte Gesteinskörnungen . . . . . . . . . 313
4.5
Dauerhaftigkeitsrelevante
Anforderungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 313
4.5.1
Alkalilösliche Kieselsäure . . . . . . . . . 313
4.5.2
Widerstand gegen Frost und
Frost∕ Tausalz von groben Gesteins-
körnungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 314
5
Beeinflussung der Frisch- und
Festbetoneigenschaften durch die
Gesteinskörnung . . . . . . . . . . . . . . . . 315
5.1
Frischbetoneigenschaften . . . . . . . . . . 315
5.1.1
Verarbeitbarkeit und Konsistenz . . . . 315
5.2
Festbetoneigenschaften . . . . . . . . . . . 316
5.2.1
Druck- und Zugfestigkeit . . . . . . . . . . 316
5.2.2
Elastizitätsmodul . . . . . . . . . . . . . . . . 316
5.2.3
Schwinden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 318
5.2.4
Wärmedehnung . . . . . . . . . . . . . . . . . 318
5.2.5
Temperaturleitzahl . . . . . . . . . . . . . . . 318
6
Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 319
