Entwicklung von Beton und Eisen zur Brücke aus Spannbeton

Eine chronologische Betrachtung


Wissenschaftliche Studie, 2005

387 Seiten


Leseprobe

Inhalt

1. Aufgabenstellung
1.1 Ausgangssituation
1.2 Abgrenzung und Zielsetzung
1.3 Untersuchungsmethoden

2. Beton
2.1 Zement
2.1.1 Historische Angaben (Phönizier, Griechen, Römer)
2.1.2 Weiterentwicklung
(Frankreich, England)
2.1.3 Entwicklung in Deutschland
2.1.4 Neuere Spezialzemente (2003)
2.1.5 Prüfmethoden
2.1.6 Regelwerke für Zement 1928 Einführung der AMB
2.2 Zuschlagstoffe
2.3 Anmachwasser
2.3.1 Allgemeine Angaben
2.3.2 Von 1943 bis 2003
2.4 Zusatzmittel
2.5 Betone
2.5.1 Von 1924 bis 1928; Mischungen und Benennungen
2.5.2 Von 1938 bis 2003
2.6 Herstellung von Beton
2.6.1 In der Frühzeit
2.6.2 Von 1932 bis
2.7 Nachbehandlung
2.8 Prüfung von Betongüten
2.9 Widerstand von Beton

3. Stahl
3.1 Historische Angaben
3.2 Weiterentwicklung
3.3 Betonstahl
3.3.1 Von 1907 bis
3.3.2 Von 1938 bis 2003
3.4 Spannstahl
3.4.1 Allgemeine Angaben
3.4.2 Von 1923 bis

4 Werken
4. Spannbeton
4.1 Allgemeine Angaben zur Vorspannung
4.2 Von 1886 bis 1951
4.3 Vorspannsysteme
4.4 Spannungen infolge Vorspannung
4.5 Verformungen infolge Vorspannung
4.6 Auflagerkräfte infolge Vorspannung
4.7 Grad der Vorspannung
4.8 Art der Vorspannung
4.8.1 Vor dem Erhärten des Betons
4.8.2 Nach dem Erhärten des Betons
4.8.3 Vorspannung ohne Verbund
4.8.3.1 Historische Angaben
4.8.3.2 Von 1923 bis 2001 1923 Dill, USA
4.8.4 Ringvorspannung
4.8.4.1 Historische Angaben
4.8.4.2 Von 1910 bis
4.9 Spannpressen
4.10 Regelwerke für Spannbeton
4.11 Reibungsverluste
4.12 Durchführung der Vorspannung
4.13 Injizieren der Spannkanäle
4.14 Schwinden und Kriechen

5. Spannbetonbrücken
5.1 Belastungsannahmen
5.2 Regelwerke für Massivbrücken
5.3 Ausgeführte Brücken
5.4 Baukosten
5.4.1 Löhne und Arbeitszeiten von 1850 bis
5.4.2 Baustoffpreise von 1938 bis 1967
5.4.3 Entwicklung der Baukosten von 1913 bis 1963
5.4.4 Verkehrshaushalt von 1950 bis 1980 und 2002
5.4.5 Bestand an Brücken von 1965 bis 1975
5.4.6 Beschäftigte und Bauvolumen von 1960 bis
5.5 Verkehrswege von 1950 bis 2002
5.6 . Verkehrsdichte von 1929 bis 2003
5.7 Überwachung von Brücken
5.8 Sanierung von Brücken

6. Zusammenfassung

7. Schrifttum

8. Namensverzeichnis

1. Aufgabenstellung

1.1 Ausgangssituation

Brücken sind aus unserer Welt nicht mehr wegzudenken und werden doch beim Überfahren kaum noch wahrgenommen, so sehr haben sie sich der oft schwungvollen Trassierung unserer Straßen angepasst.

Auch verliert sich die Erinnerung an die lange Entwicklungszeit der Brückenbaukunst im Dunkel der Geschichte.

Sie ist verbunden mit der allmählichen Umgestaltung der menschlichen Lebensverhältnisse: Vom Leben in der Natur zu einer zielgerichteten Umgestaltung der Natur.

Dieser Prozess führte zu einer Arbeitsteilung, ließ Handwerk und Handel entstehen, für den dann Handelswege gesucht wurden, die oft ihr Ende vor Wasserläufen oder tiefen Schluchten fanden.

Waren die einen noch mittels Fähren zu überwinden, so führten die anderen zum Bau von Hängewerken aus Seilen und Geflecht oder Brücken aus Holz und Naturstein.

Mit der Verwendung hydraulischer Bindemittel aus Kalk und Puzzolanerde nach byzantinischer Überlieferung und gebrannten Ziegeln wurden in Rom besonders unter Kaiser Trajan (98 bis 117 n. Chr.) bemerkenswerte Brückenbauwerke errichtet.

Das Wissen um diese Kunst ging mit dem Untergang des Römischen Reiches über mehr als tausend Jahre verloren und wurde erst wieder durch die St.Benezet Gemeinschaft der Fréres Pontificas 1177 beim Bau der Brücke über die Rhone in Avignon neu erarbeitet.

In England, wo zahlreiche Brücken aus Holz entstanden, zwang die Verknappung dieses Materials zur Entwicklung von Gussund Schmiedeeisen und ab 1825 auch von Schweißeisen als Ausgangsmaterial für eine neue Art von Brücken.

Der Massivbrückenbau setzte sich dagegen erst wieder nach der Wiederentdeckung schnell erhärtender hydraulischer Bindemittel, wie durch Josef Asplin (1979 bis 1855) mit seinem durch Brennen einer Mischung aus Ton und gelöschten Kalkstein oder Straßenstaub erzeugten Portland-Zement, durch.

Nach 1850 wurde mehrfach versucht durch Eisenbewehrungen den Betonbauteilen eine höhere Festigkeit zu verleihen. Den Durchbruch erreichte der Pariser Gärtner Josef Monier mit seinen Blumenkübeln und einem Wasserbehälter von immerhin 2000 m³ Fassungsvermögen.

Die erste Theorie zur Berechnung der Tragfähigkeit des Verbundes von Eisen und Beton stellte M. Koenen (1849 bis 1924) im Jahre 1886 auf.

Die Durchsetzung dieser Bauweise erfolgte vor allem durch E. Mörsch mit dem Bau der 1903/1904 erbauten Isar-Brücke bei Grünwald.

Doch zeigte hierbei bei belasteten Balken die Biegezugfestigkeit des bewehrten Betons bald ihre Grenzen durch Bildung von Rissen im Beton.

Ein Ausweg, diesen Nachteil zu umgehen, bestand in dem Prinzip, das Bauelement entgegen der Richtung der zu erwartenden Zugkräfte unter Druck zu bringen. Mit dem ersten Patent hierzu von dem Amerikaner Jackson begann 1886 die Entwicklung des Spannbetons.

Der französische Ingenieur Freyssinet war mit seinen theoretischen und praktischen Fähigkeiten der geeignete Mann, dieser Bauweise zum Durchbruch zu verhelfen.

Die theoretischen Grundlagen zur Berechnung solcher Bauwerke wurden vor allem von G. Magnel (Gent, Belgien), E. Mörsch (Stuttgart) und F. Dischinger (Berlin) erarbeitet.

Damit begann ab Mitte des 20. Jahrhunderts eine stürmische Entwicklung des Spannetonbrückenbaus, die von den Nutzern dieser Baukunst beim schnellen Überfahren kaum noch wahrgenommen werden und erst zur Kritik Anlass geben, wenn sie in der Ansicht als reine Zweckbauten und störend im Landschaftsbild empfunden werden.

Deshalb geht die Entwicklung hin zur formschönen Gestaltung der Brücken und deren zwanglos scheinende Einbindung in die Natur, auch bei Inkaufnahme höherer Baukosten.

1.2 Abgrenzung und Zielsetzung

Diese Arbeit berührt nur einen Teilaspekt des Brückenbaus und zwar die Entwicklung bis zum Bau von Brücken aus Spannbeton. Hierbei werden die beiden Grundbaustoffe Beton und Stahl im Altertum kurz und von 1935 an in möglichst allen Entwicklungsschritten betrachtet.

Wie im folgenden nachgewiesen, setz die wissenschaftliche Anwendung von Spannbeton hauptsächlich zwei Dinge voraus:

- einen Beton mit hoher Druckfestigkeit und
- einen Stahl mit hoher Zugfestigkeit bei guter Dehnfähigkeit.

Zur technischen Durchführung bedurfte es besonderer Methoden, die mit ihren zahlreichen Entwicklungen genannt werden.

Es werden ausgeführte Spannbeton-Brücken in ihrer ersten Anwendung von jeweils neuen Baustoffen oder Bauverfahren vorgestellt.

Erwähnt wird auch die Entwicklung von Löhnen, Preisen, Straßenkilometern und Fahrzeugdichte in diesem Zeitrahmen.

Diese Arbeit endet mit der Zusammenstellung von Überwachungsund Sanierungsverfahren für Spannbeton-Brückenbauwerke.

1.3 Untersuchungsmethoden

Dem Verfasser standen zur systematischen Verfolgung der einzelnen Entwicklungsschritte bei der Herstellung von Beton, Stahl, Spannbeton und nicht zuletzt der Spannbeton-Brücken Fachliteratur in Form von Kalendern, Zeitschriften und Tagungsberichten sowie Mitteilungen des Statistischen Bundesamtes zur Verfügung, beginnend mit dem Jahr 1932.

Die Darstellung in Entwicklungsschritten führte zur chronologischen Einteilung auch der einzelnen Baustoffe und Baumethoden, wobei dem Verfasser die persönliche einschlägige berufliche Erfahrung von 1941 bis 2001 hilfreich war.

2 Beton

2.1 Zement

2.1.1 Historische Angaben

Hydraulische Bindemittel verwendeten bereits die Römer im letzten Jahrhundert vor Chr. als sie Pfeiler mittels Senkkästen im Strom gründeten und dabei auf byzantinische Überlieferungen zurückkamen.

[359, S.18]

Zum Senkkastenverfahren schreibt Vitruv (zwischen 29 und 14 vor Chr.) in seinem lehrbuchartigen 10bändigen Werk u. a.:

„Schließlich wird der Grund mit einer Mischung von Bruchstein und einem hydraulisch bindenden Mörtel aus Kalk und Puzzolanerde betoniert.

[359, S. 28]

Im Betonkalender 1998, Teil I, Seite 1, heißt es hierzu:

„Bereits in der Antike haben z. B. die Phönizier und die Griechen, vor allem die Römer, mit dem Beton für die damalige Zeit außerordentlich bemerkenswerte Bauwerke erstellt. Unter einem betontechnologischen Blickwinkel unterscheiden sich die damals verwendeten Zemente von den heutigen vor allem dadurch, dass sie wesentlich langsamer erhärteten. In seinem Endstadium entspricht aber der Zementstein des Römerbetons weitgehend dem eines Zementsteins im Beton unserer Zeit. Die auch noch in Deutschland vorhandenen Bauteile und Bauwerke aus Römerbeton zeugen von den damaligen Einsatzmöglichkeiten und von der Dauerhaftigkeit dieses Baustoffes.

[106, S. 1]

Mörtel als Gemische aus geeigneten Naturstoffen wurden seit langem verwandt. Wahrscheinlich mischten als erste die Phönizier Kalk und Mehl von Ziegeln, die aus besonderem Schlamm geformt und gebrannt wurden, oder machten aus Kalk und vulkanische Asche wasserfest härtende Mörtel.

Im Mittelmeerraum bewahrte man die Kenntnisse um die Bereitung hydraulischer Mörtel aus vulkanischen Ablagerungen. Besonders die nach der Fundstelle Puzzoli in der Nähe Neapels genannte Puzzolanerde erwies sich als vorzüglicher Rohstoff

[359, S. 113]

2.1.2 Weiterentwicklung

Damit der Massivbau den vom Stahlbau im 18. und 19. Jahrhundert erzielten Vorsprung wieder einholen konnte, bedurfte es zu allererst eines rasch härtenden hydraulischen Bindemittels. Das Problem bestand hierbei nicht darin, einen Mörtel überhaupt zu finden, sondern ihn aus häufig vorkommenden Rohstoffen durch industrielles Verfahren massenhaft und in gleichmäßig guter Qualität bereitzustellen.

Den Begriff „Beton“ prägte der französische Ingenieur Bélidor für wassergebundene Grobmörtel in seinem Buch „Architecture hydrauligue“, 1753.

Der Engländer James Paker erhielt im Jahre 1796 ein Patent auf ein aus Kalkmehl und reichlich Tonerde gebranntes Bindemittel. Bereits im Jahre 1816 verwendete man in Frankreich einen aus diesem Pulver hergestellten Beton für eine große Brücke.

Nach langwierigen Versuchen gelang dem Engländer Joseph Aspdin (1779 bis 1855) die Herstellung eines künstlichen hydraulischen Bindemittels für Beton durch Brennen einer Mischung aus Ton und gelöstem Kalkstein oder Straßenstaub. Wegen seiner dem in seiner Heimat beliebten Portlandzement ähnlichen Farbe nannte er diese Bindemittel „Portland-Zement“.

Am 21. Oktober 1824 erhielt er hierauf ein Patent.

Auch in einigen anderen Gebieten Europas fand man geeignetes Material für den Mörtel, z. B. den Traß im Eifelgebirge. In Deutschland stellte ab 1853 ein kleiner Betrieb bei Stettin Portland-Zement her.

Wengleich zur Anwendung des neuen Materials erst Bedenken seitens der Ingenieure überwunden werden mussten, so gelang es doch infolge seiner zum Haustein viel geringeren Kosten allmählich im Brückenbau zum Einsatz. Anfangs verwendete man es in Form des Stampfbetons, womit ab 1860 in Frankreich und Spanien bereits Brücken mit Spannweiten bis 35 m entstanden.

[359, S. 113, 114]

Heute werden vor allem Portlandzemente (PZ) und Hochofenzemente (HOZ)

- das sind Mischungen aus PZ und geeigneten Hochofenschlacken - eingesetzt.

Weiterhin gibt es noch eine Anzahl besonderer Zemente dem andere Stoffe wie z. B. Traß, Flugasche oder Ölschiefer zugesetzt werden. Zementähnliche Bindemittel wie hochhydraulischer Kalk oder auch Magnesia werden im Bauwesen ebenfalls für bestimmt Aufgaben eingesetzt, aber in Deutschland nicht zu den eigentlichen Zementen gezählt.

[358, S. 9]

Der Träger der Erhärtung dieses pulverförmigen Zements, das durch Brennen und Mahlen bestimmter kalkund tonartiger Gesteine erzeugt wird, sind in erster Linie verschiedene Calciumsilikate, aus denen durch die Reaktion mit Wasser Calciumsilikathydrate entstehen.

[359, S. 9]

2.1.3 Entwicklung in Deutschland

1910 werden Handelszemente Z 225 verwendet, die nach 7 Tagen Wasserlagerung 12,0 und nach 28 Tagen 25,0 MN/m2 Druckfestigkeit erbringen müssen.

1927 werden diese Anforderungen erhöht auf 18,0 bzw. 27,5, bei gemischter Lagerung nach 28 Tagen auf 35,0 MN/m2. Außerdem wird ein hochwertiger Normenzement Z 325 eingeführt mit den Druckfestigkeiten

25,0 MN/m2 nach drei Tagen Wasserlagerung und 50,0 MN/m2 nach 28 Tagen gemischter Lagerung.

1932 steht ein höherwertiger Normenzement Z 425 zur Verfügung mit den Anforderungen 30,0 MN/m² nach 1 Tag Wasserlagerung, 50,0 nach 3 Tagen Wasserlagerung und 65,0 nach 28 Tagen gemischter Lagerung

[361 S. 511]

1944 werden nach ihrer chemischen Zusammensetzung unterschieden:

- Portlandzement
- Eisenportlandzement und
- Hochofenzement

Es gibt weiterhin die Festigkeitsklassen Z 225, Z 325 und Z 425, wobei lediglich für erdfeuchten Normenmörtel für den Z 225 die zu erbringenden Festigkeiten auf 20.0 MN/m2 nach 7 Tagen Wasserlagerung bzw. 30,0 nach 28 Tagen und 40,0 nach 28 Tagen gemischter Lagerung erhöht wurden.

Neu eingeführt wird plastischer Normenmörtel gleicher Druckfestigkeit mit allerdings reduzierten Anforderungen an die Festigkeit nach 28 Tagen gemischter Lagerung, die der Nennfestigkeit entspricht; z. B. 425 kg/ cm2 für den Z 425.

Auch werden bereits Spezialzemente verwendet, wie

- Traßzement
- Mischbinder
- Tonerdezement
- Naturzement und
- „präparierte“ Zemente

[8 S. 202 bis 209]

1953 wird in der chemischen Zusammensetzung Titanoxyd und, anstatt Calciumsulfat und Calciumsulfid, nunmehr der Begriff Sulfat verwendet. Es wird darauf hingewiesen, dass all diese chemischen Bestandteile ausnahmslos säurelöslich sind und Beständigkeit gegenüber anorganischen oder organischen Säuren nicht zu erwarten ist, und auch sehr weiche Wässer wasserschädliche säurelösliche Bestandteile enthalten können.

[9 S. 108,135]

1954 erfolgt eine Reduzierung der Anforderungen an die Druckfestigkeiten der Zemente gegenüber denen von 1932 von 27,5 MN/m2 auf 22,5 nach 28 Tagen Wasserlagerung für den Z 225 und von 50,0 auf 30,0 nach 3 Tagen Wasserlagerung für den Z 425 bei gleichzeitiger Erhöhung der Anforderung an die Biegefestigkeit von z. B. 3,0 auf 6,0 MN/m2 für den Z 325 nach 28 Tagen Wasserlagerung.

[361, S. 511]

1974 werden sechs Zementfestigkeiten unterschieden: 250, 350L, 350F, 450L, 450F, und 550.

Für die Druckfestigkeiten sind minimale und maximale Werte vorgegeben, wobei die minimalen Werte den Nennfestigkeiten in kp/cm2 entsprechen. Die maximalen Werte liegen um 200 kp/cm2 darüber.

Die Bezeichnung L steht für langsames Erhärten und F für die höhere Anfangsfestigkeit, speziell für frühzeitiges Vorspannen und Ausrüsten und Betonieren bei niedriger Temperatur.

[40 S. 5 bis 7]

1978 findet ab den 1. Januar das Gesetz über Einheiten im Meßwesen vom 02.07.1969 mit dem allgemeinen Gebrauch der neuen Basiseinheiten nach dem SJ-System Anwendung. Anstatt bisher mit 1kp = 1 kg x 9,80665 msec-2= 9,80665N wird nun mit 1kp=10N gerechnet und somit aus 250 kg/cm2 25 MN/m2 (=N/mm2).

Die Festigkeiten sind nunmehr Z 25, Z 35L, Z 35F, Z 45L, Z 45F und Z 55.

[46 S.3]

[45 S III, 9]

1986 werden in DIN 1164 nach ihrer Zusammensetzung aus

- Portlandzementklinker
- Hüttensand bzw Ölschieferabbrand
- Traß bzw. Lava und
- Flugasche bzw. Phonolith bzw. Kalksteinmehl zehn Zemente genannt:
- Portlandzement
- Eisenportlandzement
- Hochofenzement
- Traßzement
- Portlandzement HS
- Portlandzement NW
- Portlandzement NA
- Hochofenzement HS
- Hochofenzement NW und
- Hochofenzement NA Zulassungen liegen vor für
- Ölschieferzement
- Flugaschezement
- Flugaschehüttenzement
- Phonolithzement
- Traß- Hochofenzement NW/HS
- Vulkanzement (Lavazement) und
- Portlandkalksteinzement

[66 S. 3 bis 7]

1995 soll die Euronorm ENV 197-1 DIN 1164 Teil 1, Ausgabe 03.90 ersetzen. Es sind zwölf CEM-Klassen vorgesehen, die im wesentlichen den Bezeichnungen von 1986 entsprechen mit den Festigkeitsklassen

32,5; 32,5R; 42,5; 42,5R; 52,5 und 52,5R.

Es wird weiterhin unterschieden in Zement mit üblicher Anfangserhärtung und schnell erhärtenden R-Zementen (R für rapid). Die Anforderungen an die Druckfestigkeiten entsprechen mindestens der Nennfestigkeit in N/mm2. Die oberen Grenzen liegen bei den Zementen 32,5 und 42,5 20N/mm2 darüber. Das entspricht einer Reduzierung um 2,5N/mm2 im Alter von 28 Tagen gegenüber den Werten in DIN 1164 Teil 1 Ausgabe 03.90.

[93 S. 8 bis 15]

1997 werden für die Anwendungsbereiche

- Betonund Stahlbeton
- hoher Widerstand gegen Sulfatangriff
- Alkalireaktionen
- hoher Widerstand gegen Frostund Tausalzangriffe
- sehr starke Frostund Tausalzwiderstände
- Spannbeton
- Einpressmörtel für Spannbeton
- Betonwaren
- Leichtbetonwände (haufwerkporiges Gefüge) und
- Leichtbeton und Stahlleichtbeton (geschlossenes Gefüge) die hierfür jeweils anwendbaren Zemente angegeben.

[102 S. 11 bis 16]

2001 werden die für die Betonherstellung in Deutschland anwendbare Zemente in die Expositionsklassen XO bis XM3 nach EN 206-1 unterteilt für die Anwendungsbereiche

- kein Korrosionsoder Angriffsrisiko
- Korrosion, ausgelöst durch Karbonatisierung
- Korrosion, verursacht durch Chloride bei Meerwasser oder kein Meerwasser
- Frostangriff ohne Taumittel, mit Taumittel und mit Taumittel bei hoher Wassersättigung

- chemischer Angriff schwach oder mäßig stark
- Verschleiß
- Spannbeton mit sofortigem und nachträglichem Verbund.

2.1.4 Neuere Spezialzemente

2003 wurden spezielle Zemente für besondere Betone verwendet:

- Zement ASTM Typ 2 für einen B 140 für das Hochhaus Two Union Square

[118 S. 202]

- Zement CEM I 42,5 R-HS für einen B85

[281 S. 201]

- Zement CEM I 52,5 R-HS für einen Ultra-Hochleistungsbeton (UH PC) mit Druckfestigkeiten über 200 N/mm2

[261, S. 458]

- Zement CEM II/A-LL 42,5 R für selbstverdichtenden Beton (SVB)

[267 S. 691]

- Zement 375 H (TZ 2) für Faserbeton

[250 S. 362]

In Deutschland wurden die ersten Anwendungen von Hochleistungsbeton im Brückenbau mehr als zehn Jahre später als im Ausland (USA, Japan, Norwegen) realisiert.

[281 S. 201]

Die Weiterentwicklung sind Ultra-Hochleistungsbetone (UHPC = Ultra High Performance Concrete) bis hin zu sogenannten „Reaktive Powder Concrete“ dessen Druckfestigkeit bis 1000 N/mm2 reichen soll.

[261 S. 458]

Auch für selbstverdichtenden Beton sind in Deutschland in der Neufassung der DIN 1045-1 keine speziellen Anwendungsregeln vorgesehen, so dass dessen Anwendung der Zustimmung im Einzelfall bedarf.

[267 S. 691]

2.1.5 Prüfmethoden

1944 werden folgende Prüfungen der Zemente durchgeführt:

- Zur Zeit der Auslieferung durch das Werk darf der Glühverlust des Zementes höchstens 50% betragen.
- Die Prüfung auf Knollenbildung als Nachweis der trockenen und nicht zu langen Lagerung
- Nachweis der Mahlfeinheit am Sieb mit 4900 Maschen/cm2
- Prüfung der Raumbeständigkeit an Kuchen von 8 bis 10 cm Durchmesser nach Kochund Kaltwasserversuchen
- Nachweis des Erstarrungsbeginns
- Prüfung der Zementfestigkeit an Druckwürfeln von 7 cm Kantenlänge bzw. Zugkörper in Achterform. Seit 1942 sind Prismen von 4 x 4 x 16 cm3 vorgeschrieben, die zunächst auf Biegefestigkeit und an den anfallenden Prismenhälften auf Druckfestigkeit geprüft werden.

[8, S. 202]

1970 werden neue Normenblätter DIN 1164 mit neuen Zementfestigkeiten eingeführt, die sich auf ein neues Prüfverfahren stützen.

Es wird unterschieden in Zemente mit langsamer Anfangserhärtung (L) und solche mit höherer Anfangsfestigkeit (F) wie auch in Zemente mit niedriger Hydrationswärme (NW) und hohen Sulfatwiderstand (HS).

Nicht genormte Sonderzemente sind die Quellzemente bei denen ein anfänglicher Quellprozeß das später einsetzende Schwinden überlagert.

Sulfathüttenzemente werden nicht mehr hergestellt.

[32. S. 2]

1974 ist nach DIN 1164 nachzuweisen, dass der Zement so fein gemahlen ist, das seine spezifische Oberfläche geprüft mit dem Luftdurchlässigkeitsverfahren nach DIN 1164 Blatt 4, im allgemeinen 2200 cm2/g und in Sonderfällen 2000 cm2/g nicht unterschreiten.

[40 S. 2]

1997 sind mit DIN 1164 Teil 1 neu für die CEM-Zemente Erstarrungsbeginn und

- ende nachzuweisen. Im Rahmen der Eigenüberwachung sind für die Güte- überwachung der Zemente DIN 1164 Teil 2 sowie die ergänzenden Richtlinien von September 1981 zu beachten.

[102 S. 7]

2.1.6 Regelwerk für Zement

1928 wird am 20. September die Anweisung für Mörtel und Beton (AMB) eingeführt.

[1 S. 11]

1932 gilt ab dem 8. Mai die Deutsche Norm für Portlandzement. Eisenportlandzement und Hochofenzement (DIN 1164).

1942 erscheint im Juli eine Neufassung der DIN 1164, die

[8 S. 458]

1958 im Dezember abgelöst wird.

[30 S. 979]

1970 erfolgt im Juni mit der Benennung Portland-, Eisenportland-, Hochofenund Traßzement eine neue Vorlage der DIN 1164, die

[35 S. 1084]

1978 im Dezember von der „Allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung von Zement“ abgelöst wird

[56 S. 449] und bis1986 (1. April) gültig ist.

[70. S. 310]

1990 wird im März das Prüfverfahren für Zement DIN EN 196 Teil 1,3 eingeführt.

[87 S. 3, 687]

1994 gilt ab Oktober DIN 1164: Zement Teil 1 (Anforderungen)

[103 S. 383] und ab1995 im Juni DIN 1164: Zement Teil 2 (Güteüberwachung)

[98 S. 774]

2.2 Zuschlagstoffe

1944 werden als geeignete Zuschlagstoffe genannt:

- lose Ablagerungen von Sand und Kies
- zerkleinerte Stoffe aus Natursteinen wie Quetschoder Reibsand, Splitt, Steinschlag und Schotter
- zerkleinerte Stoffe aus künstlichen Stoffen wie Hochofenschlacken, Kesselschlacke und Ziegelbruch.

Als Schädliche Stoffe werden ausgelassen

- Lehm und Ton
- Humus und organische Stoffe
- Kohlen, besonders Braunkohlen
- grobblasige oder schaumige Stoffe in der Hochofenschlacke und
- Schwefelverbindungen.

Es werden Siebkurven für brauchbare und besonders gute Bereiche für jeweils Sand nach DIN 1045, Betonzuschläge nach DIN 1045 und Betonzuschläge nach AMB vorgegeben.

[8 S. 211]

1953 sind die natürlichen und künstlichen Zuschlagstoffe dem

- Schwerstbeton
- gewöhnlichen Beton (Schwerbeton) und
- Leichtbeton zugeordnet.

Die Korngrößen werden nach DIN 1045 § 5 unterteilt in

- Betonfeinsand
- Betongrobsand
- Betonfeinkies bzw. Betonsplitt und
- Betongrobkies bzw. Betonsteinschlag, zu deren Bestimmung Siebe von 1, 7, 30 und 70 mm Verwendung finden.

[9 S. 110]

1971 enthalten DIN 1045 bzw. 4226 neue Bezeichnungen der Korngrößen

- Feinstsand
- Feinsand
- Grobsand
- Kies bzw. Splitt und
- Grobkies bzw. Schotter mit Sieben von 0,25, 1, 4, 31,5 und 63 mm Durchmesser.

Auch werden neue Sieblinien A - F vorgegeben.

[32 S. 4]

1974 stehen neue Sieblinien 1 bis 5 für Größtkorndurchmesser von 8, 16, 32 und 63 mm zur Verfügung.

[40 S. 13]

1986 werden gemäß DIN 4226 Teil 2 folgende Leichtzuschläge verwendet:

- Naturbims
- Schaumlava
- Hüttenbims
- Sinterbims
- Ziegelsplitt
- Blähton und Blähschiefer mit einer Kornrohdichte zwischen 0,4 und 1,9 kg/dm3. Außerdem stehen zur Verfügung organische Leichtzuschläge wie
- Holzwolle
- Holzspäne
- Holzmehl und
- geschäumter Kunststoffzuschlag mit 0,1 bis 1,0 kg/dm3 Kornrohdichte.

Als hochwärmedämmende anorganische Leichtzuschläge stehen bereit

- Kieselgur
- Blähsplitt
- Blähglimmer
- Schaumsand und Schaumkies bei einer Korndichte von 01 bis 0,4 kg/dm3.

[66 S. 64]

1988 wird der Betonzuschlag nach alkaliempfindlichen Bestandteilen beurteilt, wobei

- E I als unbedenklich,
- E II bedingt brauchbar und
- E III als bedenklich gelten.

Bezogen auf Feuchtigkeitsklassen sind vorbeugende Maßnahmen gegen Alkalireaktionen im Beton erforderlich für WF (feucht) und WA (feucht+Alkalizufuhr von außen).

[72 S. 14]

1995 wird darauf hingewiesen, dass Betonzuschläge mit alkalilöslicher Kieselsäure in feuchter Umgebung mit den Alkalien im Beton reagieren können. Als alkaliempfindlich gelten Gesteine, die amorphe oder feinkristalline Kieselsäure enthalten, z. B. Opal, Chalcedon und bestimmte Flinte im Norden und Osten Deutschlands.

[93 S. 22]

1998 werden für B 45 / B 85

- Sand 0 - 2 mm
- Zuschlag 2 - 8 mm und
- Zuschlag 8 - 16 mm getrennt zugewogen.

[244 S. 118]

Für einen hochfesten Beton (B65 bis B115) ist die Sandmenge fortlaufend zu messen. Die Messung ist am Betoniertag vor Betonierbeginn durch Darren zu kontrollieren:

Die Kornzusammensetzung der einzelnen Korngruppen ist einmal am Betoniertag zu bestimmen.

[109 S. 135]

Zum Bau des SI-Hotels in Stuttgart wurden für den B 85

- Rheinmaterial 0/2 mm und
- Moränematerial 2/8 und 8/16 mm verwendet.

[249 S. 59]

2001 gelangte für einen Ultra-Hochleistungsbeton (UHPC) Sand 0,125/0,50 zum Einsatz.

[261 S. 458]

2003 muss bei der Herstellung eines selbstverdichtenden Betons die Sieblinie des Zuschlags bei der Maschenwerte 0,125 mm mit + 1,0 M - % und bei den Maschenwerten 0,25 mm und 1,0 mm mit + 2,0 M - % des Gesamtzuschlages eingehalten werden.

Rezyklierter Zuschlag darf hierbei nicht verwendet werden und das Größtkorn des Zuschlages mit 8 mm < D < 16 mm hat der Bedingung D < ds mit ds als Abstand der Bewehrungsstäbe zu entsprechen.

Die Forderung nach einem möglichst grobkörnigen Zuschlagsgemisch entfällt.

[292 S. 316,328]

2.3 Anmachwasser

2.3.1 Allgemeine Angaben

Eugen Dyckerhoff definierte Stampfbeton folgendermaßen:

„Unter Stampfbeton versteht man einen Beton mit einer Mischung von Portlandzement ggf. unter Zusatz von etwas hydraulischem oder Fettkalk mit Kiessand, Kiessteinen oder Steinschlag, welcher im erdfeuchten Zustand zubereitet und in dünnen Lagen in Formen oder zwischen Schalungen eingebracht und solange mit schweren Stampfern behandelt wird, bis die Masse dicht bzw. geschlossen ist und sich Wasser an der Oberfläche zeigt.“

Die Bedeutung des Wassergehaltes des Frischbetons für die mechanischen Eigenschaften des erhärteten Betons war zunächst nur indirekt aus den Erfahrungen des Lehmbaus bekannt, obwohl schon 1897 René Feret über den Einfluss der Dichte und des Wassergehaltes von Mörteln auf deren Druckfestigkeit berichtet hatte. Die „Vorläufigen Leitsätze für die Vorbereitung, Ausführung und Prüfung von Eisenbetonbauten“, die im Jahre 1904 vom Verband deutscher Architekten- und Ingenieur-Vereine und dem Deutschen Beton-Verein herausgegeben wurden, enthalten bezüglich der Betonzusammensetzung lediglich die Forderung nach einem Mischungsverhältnis PZ: Sand (:Kies) = 1 : 3 (:3).

In seiner Arbeit „Design of Conrete Mixtures“ behandelt Abrams auf der Grundlage von mehr als 5000 Versuchen den Kornaufbau der Betonzuschläge, die Konsistenz des Frischbetons sowie den Gehalt des Frischbetons an Wasser, Zement, Sand und Kies und den Einfluss dieser Parameter auf die zu erwartende Druckfestigkeit des Betons.

Von besonderer Bedeutung ist seine Erkenntnis, dass der wichtigste Parameter in der Betontechnologie der Wasserzementwert, also das Gewichtsoder Volumenverhältnis von Wasser zu Zement ist.

Er zeigt ferner, dass im Vergleich zur Bedeutung des Wasserzementwerts der Zementgehalt des Betons nur eine untergeordnete Rolle spielt, solange der Frischbeton ausreichend verarbeitbar ist.

[245 S. 359]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

2.3.2 Von 1943 bis 2003

1943 sind nach den Stahlbetonbestimmungen (DIN 1045) §5, Ziff. 5, als Anmachwasser alle in der Natur vorkommender Wässer geeignet, soweit sie nicht stark verunreinigt sind. Tonerdezement darf nicht mit salzhaltigem Wasser angemacht werden. Bei der Beurteilung von Wässern muss streng unterschieden werden zwischen solchen, die als Anmachwasser vorgesehen sind, und solchen die später auf den erhärteten Beton, z. B. als Grundwasser einwirken können.

Viele Wässer die dem erhärteten Beton schädlich werden können, sind als Anmachwasser unbedenklich verwendbar. Entgegen früheren Ansichten sind Moorwasser, kohlensäurehaltige Wässer, die erhärteten Beton bei dauernder Einwirkung angreifen können, als Anmachwasser verwendbar. Auch nicht zu salzhaltiges Wasser kann bei gewöhnlichen Normenzementen verwendet werden, nicht aber bei Tonerdezement, da dieser Abbindestörungen erleiden kann. Bei systematischen Versuchen des Auslandes haben auch Abwässer von sehr fragwürdigen Aussehen und Geruch, als Anmachwasser verwendet, keine Schädigungen des Beton verursacht. Dies darf indessen nicht Anlass zur Unvorsichtigkeit geben.

Grundsätzlich auszuschließen sind ölund fetthaltige, sowie zuckerhaltige Wässer. Diese können -namentlich das Zuckerwasserzu Abbindestörungen Anlass geben.

Anmachwasser mit mehr als 1 v. H. SO3 und mit mehr als 3 v. H. Kochsalz führen zu mehr oder weniger deutlichen Beeinträchtigungen der Betonfestigkeit, weshalb dort Vorsicht geboten ist.

Aus der chemischen Analyse des Wassers allein ist wegen des unterschiedlichen Verhaltens der verschiedenen Bindemittel eine einwandfreie Beurteilung nicht möglich; es muss eine Eignungsprüfung am Beton nach DIN 1048 durchgeführt werden. Neben Festigkeitsbeeinträchtigungen besteht auch die Gefahr des Auftretens von Ausblühungen. Bei verdächtigen Wässern ist eine Untersuchung durch eine Materialprüfungsanstalt, die entsprechende Erfahrungen bezüglich des chemischen Verhaltens der Bindemittel besitzt, zu empfehlen.

[8 S. 218]

1953 wird noch einmal betont, dass der nachdrücklichste und wirksamste Einflussfaktor auf die Festigkeit des Betons die Höhe des Wasserzusatzes, oder genauer ausgedrückt, die Höhe des Wasserzementverhältnisses W/Z nach Gewicht ist.

Die Höhe des Wasserzusatzes W ist bestimmt durch die jeweils geforderte Betonsteife.

Der Bemessung des Wasserzusatzes bei der Betonbereitung ist die gleiche Sorgfalt zu widmen wie der genauen Abmessung des Zementzusatzes.

1974 wird auch die Oberflächenfeuchtigkeit des Zuschlages bei der Wasserzugabe berücksichtigt. An der Mischmaschine ist die abzumessende Wassermenge mit 3 Gew. - % einzuhalten.

In Sonderfällen kann auch Wasser anderen Ursprungs zur Anmachwassermenge beitragen, wie z. B. das Wasser von Kunststoffdispersionen und das Kondenswasser beim Dampfmischen.

Als Zugabewasser sind die meisten in der Natur vorkommenden Wässer geeignet, wie z. B. Regenwasser, Grundwasser, Moorwasser, nicht durch Industrieabwässer verunreinigtes Flußwasser. Häufig gilt das auch für natürliche Wässer die nach DIN 4030 als betonangreifend für erhärteten Beton gelten.

Wasser mit hohem Gehalt an korrosionsfördernden Bestandteilen, wie z. B. mit hohem Chloridgehalt kann als Anmachwasser für unbewehrten Beton zwar noch geeignet sein. Für bewehrten Beton aber nicht, wenn dadurch der Korrosionsschutz der Bewehrung im Beton beeinträchtigt wird.

Für Spannbeton und für Einpressmörtel darf der Chloridgehalt des Zugabewassers 600 bzw. 300 mg/Liter nicht überschreiten.

Nicht geeignet als Zugabewasser für Beton sind auch stark verunreinigte Wässer, die das Erhärten oder bestimmte Eigenschaften des erhärteten Betons ungünstig beeinflussen wie z. B. öl-, fettund zuckerhaltige Wässer. Humushaltige Wässer können sich bereits in geringen Mengen nachteilig auf das Erstarren und Erhärten des Betons auswirken. Festigkeitsbeeinträchtigungen können auch durch Zugabewasser verursacht sein, das größere Mengen an Algen enthält oder mit Ton stark verunreinigt ist.

[40 S. 15]

1995 wird darauf hingewiesen, dass aus Gründen des Umweltschutzes Brauchwassers, das in Transportbauwerken, z. B. beim Reinigen stationärer oder der Fahrzeugmischtrommeln anfällt, wegen des hohen PH-Wertes des Brauchwassers nicht oder nur in beschränktem Umfang dem Abwasser zugeführt werden.

Diese sogenannten Restwässer können bei Einhaltung bestimmter Randbedingungen zur Betonherstellung verwendet werden, wenn sie nach dem Merkblatt des Deutschen Betonvereins von Januar 1982 als brauchbar eingestuft sind; ausgenommen für Beton mit Luftporenbildner.

[207], [360]

Im Restwasser enthaltene Feststoffe müssen homogen verteilt sein, bzw. abgeschieden werden. Sie sind bei der Bestimmung des Mehlkorngehaltes der Betonmischung zu berücksichtigen.

Um zu verhindern, dass Restwasser Komponenten enthält, die z. B. aus Zusatzmitteln im Restbeton oder Restmörtel stammen und für die Bewehrung und insbesondere für den Spannstahl korrosionsfördernd sein können, wird gefordert, dass alle im Restbeton oder -mörtel enthaltenen Zusatzmittel die elektrochemische Prüfung nach der Richtlinie für die Zuteilung von Prüfzeichen der Betonzusatzmittel bestanden haben müssen.

[362]

Mit Fett oder Öl verunreinigte Waschwässer sind gesondert aufzubereiten.

Das CEN, TC 104 hat den Entwurf einer europäischen Norm pr EN 1008 erarbeitet, die in ihren Regelungen den deutschen Normen weitgehend entspricht. Sie enthält in einem Anhang auch Anforderungen an Restwasser.

[93 S. 34], [360]

1998 wird Mikrosilika als Füllstoff zugegeben, so dass bei Wasserzementwerten um 0,3 bereits ein geschmeidiger Frischbeton entsteht, der auch bei Ausbreitma-

ßen am oberen Ende des Konsistenzbereiches KF nicht mehr zum Entmischen neigt und den Einbau mit Betonpumpen und das Verdichten erleichtert.

[244 S. 117]

1999 darf für hochfesten Beton Restwasser nicht verwendet werden.

[291 S. 133]

Obwohl Zement zur vollständigen Hydration etwa 0,38 bis 0,40 Gewichtsteile Wasser benötigt, kann die Festigkeit des Zementleims mit einer Absenkung des W/Z- Wertes unter diesen Betrag gesteigert werden.

Nach den heutigen Erkenntnissen hydratisiert bei diesem niedrigen Wassergehalt das einzelne Zementkorn selbst bei günstigen Bedingungen nicht mehr vollständig durch, sondern es verbleibt jeweils ein unhydratischer Zementkornrest, eingebunden in das sogenannte Zementgel, bestehen.

Der schwächste Bereich im Betongefüge ist die Kontaktzone, die sich um jedes Zuschlagpartikel schon kurz nach dem Mischen des Betons infolge der Anlagerung eines Wasserfilms bildet. Der Wasserfilm in einer natürlichen Dicke von etwa 10

µm kann zum einen in seiner Dicke durch die Wirkung eines Wasserentspannungsmittels reduziert werden, zum anderen kann die verbleibende Kontaktzone durch die Reaktion des dort in großer Menge angelagerten Calciumhydroxids Ca(OH)2 mit einem puzzolanischen Stoff zu Calciumsilikathydraten KSH in ein dichtes festes Gefüge übergeführt werden.

Die Absenkung des W/Z-Wertes unter 0,4 auf Werte um 0,31 z. B. für B 85 hat eine sehr steife Konsistenz des Betons zur Folge, so dass der Beton nicht mehr mit üblichen Mitteln verdichtbar ist. Dem wird entgegen gewirkt durch eine deutliche Erhöhung des Zementleims und damit des Zementgehalts und durch die Zugabe hoher Mengen an hochwirksamen verflüssigenden Zusatzmitteln (FM). Das FM bewirkt gleichzeitig infolge seiner teilweisen tensidischen Wirkung eine Reduzierung der Dicke des Wasserfilms um die Zuschlagkörner und erleichtert so die Beseitigung der porösen, festigkeitsarmen Kontaktzone.

[249 S. 58]

Im Versuchsprogramm für einen Stahlfaserbeton wurde ein Wasser/Zement- Wert von 0,45 eingehalten. Es ist das Ausbreitmaß durch die Faserzugabe stark verringert worden. Die Konsistenz des Faserbetons lag im plastischen Bereich (K3), jene des Nullbetons im weichen Bereich (K4)

[250 S. 362]

2001 wurde für einen Ultra-Hochfesten Beton der Wasser-Bindemittelwert auf rund 0,20 reduziert und der Feststoffgehalt der Matrix durch innere oder reaktive mehlfeine Zusatzstoffe erhöht.

Wie bei Hochleistungsbetonen kann dem ausgeprägt spröden Bruchverhalten solcher Betone durch eine ausreichende Menge geeigneter Drahtfasern entgegengewirkt werden. Die Konsistenz des Bindemittelleims wurde mit einem Fließmittel auf Polycarboxylatetherbasis eingestellt, das bei vergleichenden Versuchen am wirksamsten verflüssigte und das Erstarren des Betons am wenigsten verzögerte.

[261 S. 458]

Für einen selbstverdichtenden Beton wurde ein Wasser/Zement-Wert von 0,55 gewählt.

[273 S. 225]

Für einen Hochleistungsbeton B 85 waren als Zugabewasser 100 kg/m³ Beton vorgesehen, was einem Wasser/Zement-Wert von 0,36 ergab.

[275 S. 305]

Bei einem selbstverdichtenden Beton ergab sich ein starker nicht linearer Anstieg der Schergrenze τ0, mit abnehmenden Wassergehalt. Es ist damit zu erklären, dass die einzelnen Puderpartikel einen „Mindestwasserbedarf“ besitzen, der ausschließlich zur Benetzung ihrer Oberfläche dient und nicht zum Fließvermögen des Leims beiträgt. Erst bei Wassergehalten größer als der „Mindestwasserbedarf“ können sich die einzelnen Mehlkornpartikel mehr oder weniger leicht gegeneinander verschieben. Der Vw/Vp-Bereich zwischen 0,71 und 0,74 stellt für die hier untersuchten Betonausgangsstoffe ein Optimum dar.

[276 S. 327]

2003 wird für einen B 75 die Mischungszusammensetzung so gewählt dass bei einer Variation des Zugabewassers von + 10 Liter je m³ die wesentlichen Anforderungen, wie Endfestigkeit, Dauerhaftigkeit (z. B. Frost- Tonsalzwiderstand und Pumpbarkeit bei einer bis zu 150 m langen Pumpleitung) noch sicher erreicht werden. Damit wird eine gewisse „Unempfindlichkeit“ des Betons bezüglich des Wassergehaltes erreicht.

[281 S. 204]

Für B II-Baustellen darf gemäß „DAfStb-Richtlinie für die Herstellung von Beton unter Verwendung von Restwasser, Restbeton und Restmörtel (1995)“ Restwasser nur verwendet werden, wenn der Feststoffgehalt im Restwasser bekannt ist und bei der Einwaage kontinuierlich berücksichtigt wird.

[364 S. 317]

2.4 Zusatzmittel

1944 werden Traß und basische Hochofenschlacke gelegentlich als hydraulische Zusätze verwendet.

Beide Stoffe enthalten durch plötzliche Abkühlung aus dem glutflüssigen Zustand aufgeschlossene, d. h. reaktionsfreie Kieselsäure und sind daher im Stande, nichthydraulische Stoffe, wie Weißkalk oder dem im Zement vorkommenden freien Kalk hydraulisch zu machen:

Sie werden wegen dieser Erregereigenschaften als Hydraulite bezeichnet.

Der Zusatz von Traß macht den Beton geschmeidiger und dämpft die Abbindewärme. Allerdings führt er zu einer durchschnittlichen Erhöhung des Chloridmaßes des Betons und zu einer Verlangsamung des Erhärtungsfortschrittes.

Als basische Hochofenschlacke gelangt Thurament zur Anwendung als Zusatzmittel. Es macht den Beton weniger geschmeidig als Traß, greift dafür aber energischer in den Abbindeprozeß ein und bedingt dadurch ein längeres Feuchthalten des frischen Betons.

[8 S. 210]

1953 gelangen luftporenbildende Zusätze, sogenannte Betonverflüssiger zum Einsatz. Sie verbessern die Verarbeitbarkeit des Betons und zum Teil auch die Betonfestigkeit und die Frostund Wetterbeständigkeit.

Zur Erhöhung der Wasserundurchlässigkeit werden Ceresit, Sika, Tricosal, Trosil und Bitumenemulsion den Mischungen zugegeben, die den Porencharakter des Betons beeinflussen.

Die Erstarrungszeiten werden verlangsamt durch Borax, Kupferchlorid, Kupfersulfat und beschleunigt durch Chlorkalzium, Soda, Eisenvitriol, Aquatox-Rapid, Biber F, Ceresit- Schnell, Lugato VI, Sika 2 und 3 und Tricosal SZ.

Andere Mittel wirken bei höheren Zusatzmengen beschleunigend und bei geringeren verlangsamend, wie Kalziumsulfat, Natriumchlorid und Natriumsulfat.

Als Frostschutzmittel werden Salze zugegeben, die jedoch stahlkorrosidierend wirken und besser durch physikalische Hilfsmittel wie Vorwärmer des Anmachwassers oder Anwendung von Wärmedämmmitteln ersetzt werden sollten.

Als färbende Mittel kommen Metalloxyde in Frage, die keine Ausblühungen verursachen und den Zement nicht zum Treiben bringen. Solche brauchbaren Mittel sind: Eisenoxydschwarz, Eisenoxydrot, Eisenoxydgelb, Manganschwarz und Chromoxydgrün.

[9 S. 116]

1971 wird darauf hingewiesen, dass soweit noch in Anwendung, bei Sulfathüttenzement Zusatzstoffe zu vermeiden sind.

Zu Betonzusatzmitteln gehören:

- Betonverflüssiger (BV)
- luftporenbildende Verflüssiger (LPV)
- luftporenbildende Betonzusatzmittel (LP)
- Betonverdichtungsmittel (DM)
- Erhärtungsverzögerer (VZ)
- Erstarrungsbeschleuniger (BE)
- Zusatzmittel für Einpressmörtel für Spannkanäle (EH)

Zu den Betonzusatzstoffen gehören auch Flugaschen, die bauaufsichtlich zugelassen sein müssen, da mit ihnen auch negative Erfahrungen gemacht wurden.

Das gilt auch für organische Betonzusatzstoffe , wie z. B. solche auf Kunstharzbasis.

[32 S. 7]

1995 werden puzzolanische Stoffe mit hohen Anteilen an Kieselsäure und Tonerde verwendet, die gut mit Wasser und Calciumhydroxid reagieren und geeignet sind als Reaktionspartner bei der Hydration des Portlandzements, jedoch mit wesentlich langsamerer Reaktionsgeschwindigkeit. Sie bedürfen einer guten Nachbehandlung, damit im höheren Alter die puzzolanischen Zusatzstoffe wirksam werden.

Die in Deutschland gebräuchlichen Puzzolane , die als Betonzusatzstoffe Einsatz finden, sind

- natürlicher Traß nach DIN 51043 sowie
- Steinkohlenflugasche (FA)
- silikatische Feinstäube (SF) und
- getempertes Gesteinsmaterial (GG)

Der bei Einhaltung der in den Zulassungen vorgegebenen Randbedingungen günstige Einfluss von Steinkohlenflugasche auf die Dauerhaftigkeit von Beton ist u. a. darauf zurückzuführen, dass der teilweise Ersatz von Zement durch Flugasche zu einer Verbesserung der Porenstruktur des Zementsteins führt.

Für Spannbeton mit sofortigem Verbund nach DIN 4227 Teil 1, sowie für die Einpressmörtel nach DIN 4227 Teil 5 ist die Verwendung von Flugasche als Betonzusatzstoff nicht zulässig.

Latent hydraulische Stoffe sind in ihrer chemischen Zusammensetzung Zemente ähnlicher als puzzolanische Stoffe. Sie reagieren mit Wasser in Anwesenheit eines Anregers, z. B. Calciumhydroaxid, ohne mit diesen selbst zu reagieren.

Der wichtigste hydraulische Zusatzstoff im Betonbau ist Hüttensand, der bei einem schnellen Abkühlen einer basischen Hochofenschlacke entsteht. In Deutschland darf er jedoch nur als Zumahlstoff bei der Herstellung von Hochofenzementen eingesetzt werden.

[93 S. 28]

1999 wurde in ersten Grundversuchen beispielhaft an hochfestem Beton untersucht, wie sich unterschiedliche Mengen von Steinkohlenflugasche als Ersatz des Zements auf die Festigkeitseigenschaften, die Erstarrungstemperatur und das Mikrogefüge von hochfestem Beton auswirken.

Aus den Versuchsergebnissen kann folgendes geschlossen werden:

- Die bisher üblichen sehr hohen Zementgehalte dienen nicht dem Festigkeitsgewinn sondern zu einem erheblichen Teil der Konsistenzverbesserung. Der Zement wird also hinsichtlich seiner Aufgabe als Bindemittel bei weitem nicht ausgenutzt. Die bisherige Art der Zusammensetzung von hochfesten Beton ist wirtschaftlich verbesserbar.
- Der Ersatz von bis zu 30 % des Zements durch Steinkohlenflugasche führte auch für hochfesten Beton bei relativ niedrigen Zementgehalten von 440 kg/m³ bzw. 420 kg/m³ nach einer anfänglichen etwas verlangsamten Festigkeitsentwicklung spätestens nach 56 Tagen zu den gleichen Druckfestigkeiten wie bei Betonen mit reinem Portlandzement bei einer Lagerung gemäß DIN 1048.
- Durch die Zugabe von Flugasche und Mikrosilika wird in zunehmendem Maße die Kontaktzone verdichtet und die Haftfestigkeit zwischen Zuschlag und Bindemittelmatrix erhöht. Entsprechend verlagert sind bei der Druckfestigkeitsprüfung der Bruch von „um die Zuschläge herum“ zu „durch die Zuschläge hindurch“.
- Die Temperaturentwicklung der hochfesten Betone wird mit zunehmenden Ersatz des Portlandzements durch Flugasche zum Teil erheblich verringert. Die Temperaturkurven nehmen einen ausgeglichenen Verlauf an.

[249 S. 59]

2001 wurden für einen Ulrtra-Hochleistungsbeton an Zusatzmittel eingesetzt:

- Mikrosilika M I mit 1 µm Größtkorn
- Mikrosilika M II mit 1 µm Größtkorn
- Quarzmehl Q I mit 300 µm Größtkorn
- Quarzmehl Q II mit 60 µm Größtkorn

[261 S. 458] und für einen selbstverdichtenden Beton 270 kg/m³ Steinkohlenflugasche bei 300 kg /m³ Zement.

[267 S. 691]

2003 basiert die Mischungszusammensetzung für einen B 75 auf einer Silikazugabe von 30 kg/m³ bei 410 kg/m³ Zement. Die Mikrosilika wurde in Pulverform zudosiert um französischen Richtlinien gerecht zu werden. Dies bedingte im Mischungsprozeß ein längeres „trockenes“ Vormischen von Zuschlag, Silikapulver und Zement, um das Silikapulver aufzumahlen und homogen zu verteilen. Eine Verbesserung könnte hier durch den Einsatz von wässriger Silikasuspension (Slurry) erreicht werden.

[281 S. 204]]

2.5 Betone

2.5.1 Von 1924 bis 1928

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

2.5.2 Von 1938 bis 2003

1938 werden drei Betonmischungen ausgegeben.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten mit folgenden Druckfestigkeiten:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten und Einfluss des Wasserzusatzes:

[4 S. 177]

1971 sind die Angaben für die Mischungen von 1:3, 2 bis 1:13 für Zement zum Zuschlag

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

[32 S. 13]

1974 wird eine höhere Betonfestigkeit erzielt;

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten abhängig vom W/Z-Wert.

[40 S. 24]

[...]

Ende der Leseprobe aus 387 Seiten

Details

Titel
Entwicklung von Beton und Eisen zur Brücke aus Spannbeton
Untertitel
Eine chronologische Betrachtung
Autor
Jahr
2005
Seiten
387
Katalognummer
V114238
ISBN (eBook)
9783640185818
Dateigröße
70442 KB
Sprache
Deutsch
Anmerkungen
Ein Kompendium für Brückenbauer (Konstruktiver Ingenieurbau)
Schlagworte
Entwicklung, Beton, Eisen, Brücke, Spannbeton, Ingenieur, Brückenbau
Arbeit zitieren
dipl.- Ing Rolf Pächnatz (Autor), 2005, Entwicklung von Beton und Eisen zur Brücke aus Spannbeton, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/114238

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