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Spannbeton 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 Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über http://dnb.d-nb.de abrufbar. © 2017 Wilhelm Ernst & Sohn, Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG, Rotherstr. 21, 10245 Berlin, Germany Alle Rechte, insbesondere die der Übersetzung in andere Sprachen, vorbehalten. Kein Teil dieses Buches darf ohne schriftliche Genehmigung des Verlages in irgendeiner Form – durch Fotokopie, Mikrofilm oder irgendein anderes Verfahren – reproduziert oder in eine von Maschinen, insbesondere von Daten- verarbeitungsmaschinen, verwendbare Sprache übertragen oder übersetzt werden. All rights reserved (including those of translation into other languages). No part of this book may be reproduced in any form -- by photoprint, microfilm, or any other means – nor transmitted or translated into a machine language without written permission from the publisher. Die Wiedergabe von Warenbezeichnungen, Handelsnamen oder sonstigen Kennzeichen in diesem Buch berechtigt nicht zu der Annahme, dass diese von jedermann frei benutzt werden dürfen. Vielmehr kann es sich auch dann um eingetragene Warenzeichen oder sonstige gesetzlich geschützte Kennzeichen handeln, wenn sie als solche nicht eigens markiert sind. 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

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Beton-Kalender 2017: Schwerpunkte: Spannbeton, Spezialbetone PDF

974 Pages·2016·56.28 MB·English
by  Konrad Bergmeister, Frank Fingerloos, Johann Dietrich Wörner
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Preview Beton-Kalender 2017: Schwerpunkte: Spannbeton, Spezialbetone

Spannbeton 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 Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über http://dnb.d-nb.de abrufbar. © 2017 Wilhelm Ernst & Sohn, Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG, Rotherstr. 21, 10245 Berlin, Germany Alle Rechte, insbesondere die der Übersetzung in andere Sprachen, vorbehalten. Kein Teil dieses Buches darf ohne schriftliche Genehmigung des Verlages in irgendeiner Form – durch Fotokopie, Mikrofilm oder irgendein anderes Verfahren – reproduziert oder in eine von Maschinen, insbesondere von Daten- verarbeitungsmaschinen, verwendbare Sprache übertragen oder übersetzt werden. All rights reserved (including those of translation into other languages). No part of this book may be reproduced in any form -- by photoprint, microfilm, or any other means – nor transmitted or translated into a machine language without written permission from the publisher. Die Wiedergabe von Warenbezeichnungen, Handelsnamen oder sonstigen Kennzeichen in diesem Buch berechtigt nicht zu der Annahme, dass diese von jedermann frei benutzt werden dürfen. Vielmehr kann es sich auch dann um eingetragene Warenzeichen oder sonstige gesetzlich geschützte Kennzeichen handeln, wenn sie als solche nicht eigens markiert sind. 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

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