Im Februar 2000 fand am Weiterbildungszentrum Betonbau Apolda der Materialforschungs- und Prüfanstalt der Bauhaus-Universität Weimar eine zweitägige Fachtagung über ausgewählte Probleme der Dauerhaftigkeit im Betonbau statt. Schwerpunktthemen der Veranstaltung waren: – Zukünftige Qualitätssicherung im Betonbau mit Blick auf die neue Normengeneration, – Aufzeigen von möglichen Schadensursachen, hervorgerufen durch Zuschläge, – Schäden durch Frost- und Frost-Tausalzeinwirkungen, – Anwendungsprobleme spezieller Richtlinien und ZTV, – Spezielle Möglichkeiten der Instandsetzung von schadhaften Betonbauwerken. – Qualitätssicherung in Betonbau – Dipl.-Ing. W. Bethge vom Weiterbildungszentrum Betonbau Apolda erläuterte, wie sich die Qualitätssicherung künftig unter Einbeziehung der neuen Normengeneration im Betonbau darstellt. – Dem Widerspruch, Bauwerke und Bauteile soweit wie möglich auszulasten bzw. abzumagern, und trotzdem alle Einwirkungen aus Lasten, Zwängen und Umwelteinflüssen sicher aufnehmen zu können, könne man mit dem alten Regelwert nicht entgegentreten. Vor allem die Einführung von neuen Bemessungsmethoden im Stahl- und Spannbetonbau seien dringend notwendig. Neue Bemessungsmethoden (nach DIN 1045-1, EC 2) verlangten durchgängig ein neues Sicherheitskonzept. Die Entwürfe der Neuen Internationalen Normengeneration für Qualitätsmanagementsysteme (QMS) liegen seit Januar 2000 vor und sollten möglichst schnell eingeführt werden. – Primäres Anliegen der Qualitätssicherung im Betonbau ist nach Bethge die Sicherung der Dauerhaftigkeit der Betonbauwerke. Eine einfache und aussagekräftige Prüfung für die komplexe Eigenschaft Dauerhaftigkeit existiert derzeit nicht, so dass weiterhin über korrelierende Größen, wie w/z-Wert, Mindestzementmenge, Druckfestigkeit und Wassereindringtiefe sowie die Einteilung der Betone in Umweltbedingungsklassen die Anforderungen an die Dauerhaftigkeit festgelegt werden. – Eingehend wurde von Bethge die Gütesicherung im Betonbau aus bauordnungrechtlicher Sicht erläutert. Alle wesentlichen Bauprodukte für den Beton- und Stahlbetonbau bedürfen eines Verwendbarkeits- und eines Übereinstimmungsnachweises. Für alle geregelten Bauprodukte ist der Verwendbarkeitsnachweis erbracht. Hierzu zählen u.a. Transportbeton, tragende Beton- und Stahlbetonfertigteile sowie auf Baustellen hergestellte Betone. Diese sind durch den Hersteller auf den entsprechenden Lieferscheinen oder auf den Produkten mit dem Übereinstimmungszeichen zu kennzeichnen. – Die immer wieder (kontrovers) diskutierte Frage, wie der schon zertifizierte Transportbeton, der auf Baustellen verarbeitet wird, zukünftig gütegesichert wird, beantwortete Bethge mit einem Auszug aus $20 der Musterbauordnung. Hieraus geht eindeutig hervor, dass durch eine Rechtsverordnung der obersten Bauaufsichtsbehörde die Überwachung dieser Tätigkeit durch eine Überwachungsstelle nach 24 c vorgeschrieben wird. Diese Rechtsverordnung liegt als Muster-Verordnung über die Überwachung von Tätigkeiten mit Bauprodukten und bei Bauarten (MÜTVO) vom 06.03.98 vor. Die länderseitige Einführung als ÜTVO in allen Bundesländern könnte Ende des Jahres 2000 der Fall sein. – Zementeigenschaften und Dauerhaftigkeit von Beton – Prof. Dr. J. Stark, Bauhaus-Universität Weimar, stellte dar, welche Mechanismen die Dauerhaftigkeit von Betonbauwerken nachhaltig beeinflussen können. Über die Zusammensetzung des Zementes bzw. durch das Zusammenwirken von Zement und Betonzusatzstoffen können dem Beton je nach zu erwartenden Nutzungsbedingungen bestimmte Eigenschaften verliehen werden. Die Untersuchungen der letzten Jahre zeigten z.B., dass nicht nur die Zusammensetzung der Zemente (z.B. der C3A-Gehalt), sondern auch die daraus entstehenden Phasen, deren chemische Zusammensetzung und Morphologie, Phasenumwandlungen oder auch das Verhältnis Monosulfat/Trisulfat für einige Aspekte der Dauerhaftigkeit von großer Bedeutung sind. Mit der seit drei Jahren an der Bauhaus-Universität verfügbaren ESEM-Technik ist es noch einfacher geworden, tief in die unverfälschten, originalen Strukturen des Betons hinein zu schauen. – Vorbeugende Maßnahmen gegen Alkalireaktionen im Beton – Ausgehend von den Wirkmechanismen bei einer Alkali-Kieselsäure-Reaktion (AKR) im Beton erläuterte Dr. H. Eifert, Bauberatung Zement Ost Leipzig, die Anwendung der Alkalirichtlinie im Betonbau. – Er verdeutlichte die zwingende Einordnung der Zuschläge in Alkaliempfindlichkeitsklassen im Anwendungsbereich der Alkalirichtlinie, dem angrenzenden Bereich - dem Gewinnungsgebiet der präkambrischen Grauwacke - und in Gebieten, in denen ein Verdacht auf Alkaliempfindlichkeit der Zuschläge besteht. – Die Verwendung von alkaliempfindlichen Zuschlägen allein führt noch nicht zwangsläufig zur Reaktion. Es sind zusätzlich ausreichender Alkaligehalt der Porenlösung und Feuchtigkeit notwendig, um eine AKR auszulösen. – Dr. Eifert stellte fest, dass nicht alle Risse, Abplatzungen und Ausblühungen an Festbetonen mit einer Alkalireaktion in Verbindung stehen. Während Schädigungen von Betonbauteilen durch Zwang, Trocknungsschwinden und Sulfattreiben aus Umwelteinwirkung bereits im frühen Alter an Betonbauteilen auftreten und wenig auf AKR zurückgeführt werden, werden Schädigungen durch quellende und frostempfindliche Zuschläge sowie Schädigungen durch sekundäre Ettringitbildung häufig mit einer Alkalireaktion im Beton in Verbindung gebracht. Derartige Schädigungen der Betonbauteile sind mit vorbeugenden Maßnahmen auf Basis von NA-Zementen nicht vermeidbar. – Dr.-Ing. D. Feldrappe, Landesmaterialprüfamt Sachsen-Anhalt, wies in seinem Vortrag darauf hin, dass die vorhandene Vorschrift V-12/99-33 des Landesamtes für Straßenbau Sachsen-Anhalt eine gute Grundlage sei, die Schädigung von Betonbauteilen durch quellende und frostempfindliche Zuschläge zu vermeiden. – Ein Problem bei der Untersuchung von Zuschlägen ist die genaue petrografische Zuordnung der Bestandteile. Hiebei werden geschulte Prüftechniker mit großer Erfahrung benötigt. Kritische Anmerkungen machte Feldrappe zu den Betonversuchen nach Teil 3 der Alkalirichtlinie. Diese reichen offensichtlich nicht aus, um die Ursachen von entstandenen Rissen und Dehnungen zu klären. Weiterhin sei die lange Untersuchungsdauer von ca. einem _ Jahr hemmend bei der Beurteilung des Zuschlags. Aus diesem Grund wird an verschiedenen Prüfeinrichtungen zur Zeit an reproduzierbaren Schnellprüfverfahren gearbeitet, die zur Beurteilung der Eignung bzw. Nichteignung von Zuschlag für Beton anwendbar sind. – Frost- und Frost-Tausalzwiderstand von Beton-Prüfverfahren – Dr. H.-M. Ludwig, Schwenk Zementwerke KG Karlstadt, verdeutlichte in seinem Vortrag, dass das "design concept", bei dem bisher Beton nach bestimmten Herstellungsregeln zusammengesetzt wurde und daraus in der Regel Frostwiderstand bzw. Frost-Tausalzwiderstand am Beton zu erwarten sei, mehr und mehr durch das "performance concept" abzulösen sei. Dabei wird die geforderte Frost- bzw. Frost-Tausalzbeständigkeit unmittelbar bei Herstellung an Proben geprüft, ähnlich wie man es auch bei der Druckfestigkeit kennt. – Wichtige Einflussgrößen für den Frost-/Frost-Tausalz-widerstand hinsichtlich Betonzusammensetzung, technologischer Einflüsse und einwirkungsbedingter Einflüsse werden getrennt betrachtet. Speziell bei hüttensandreichem Zement (Hüttensandgehalt 3$50$%) und ausreichendem Luftporengehalt ergäbe sich oftmals kein ausreichender Frost-Tausalzwiderstand. – Bei der Einführung eines europäischen Binnenmarktes sei es aufgrund der Fülle von neuen Ausgangsstoffen, Betonrezepturen und Herstellverfahren wünschenswert, Betone innerhalb einer europäischen Normung nach dem "performance concept" mit einem geeigneten Prüfverfahren auf F bzw. FTW zu prüfen. An ein geeignetes Prüfverfahren sind folgende Anforderungen zu stellen: – Übereinstimmung der Ergebnisse mit den Praxiserfahrungen – Angabe eines praxiskalibrierten Grenzwertes – geringe Prüfstreuung der Ergebnisse – gute Reproduzierbarkeit der Ergebnisse – möglichst kurze Prüfdauer – möglichst einfache Handhabung – möglichst geringer Preis. – Internationale Anwendung werden in Zukunft der schwedische SLAB-Test, das deutsche VDZ-Würfelverfahren und der CIF/CDF-Test finden. – Wie aus dem Vergleich der Verfahren zu erkennen war, haben sich diese drei Prüfverfahren in wesentlichen Punkten einander angenähert. Dennoch existieren einige substantielle Unterschiede, die sich insbesondere in der Präzision der Verfahren bemerkbar machen. Bei dem CIF/CDF-Test konnte durch sehr umfangreiche Ringversuche die Präzision nach ISO 5725 nachgewiesen wurde. – Frost- und Tausalzwiderstand von Beton mit hüttensandhaltigen Zementen – Dr. K. Rendchen, BetonMarkting Nord, wies anhand von Praxisbeispielen nach, dass Betone aus hüttensandreichen Hochofenzementen durchaus widerstandsfähig gegenüber Frost- und Tausalzangriffen sein können. An bis zu 30 Jahre alten Bauwerken wurde durch Fotos der Zustand der Betonoberflächen heute und bei Erstellung verglichen. – Die Beispiele von Autobahnbrücken, Kläranlagenbecken und Meerwasserbauwerken zeigten, dass bei entsprechend sachgerechter Zusammensetzung, sorgfältigem Einbau und ausreichender Nachbehandlung des Betons dauerhafte Bauwerke auch aus Beton mit Hochofenzement hergestellt werden können. – Kritisch wurden von Dr. Rendchen die zur Zeit in Deutschland angewandten Prüfverfahren für die Bestimmung des Frost- und Tausalzwiderstandes bewertet. Vor allem die Praxisrelevanz und die stark differierenden Beanspruchungen, bzw. die sich daraus ergebenden Grenzwerte, lassen oftmals keine eindeutige Entscheidung zu. – Die Dauerhaftigkeit von Betonbauwerken sichern heißt auch, das vorhandene Vorschriftenwerk richtig anzuwenden. Unter diesem Thema erläuterte Dipl.-Ing. St. Sennhenn, Weiterbildungszentrum Betonbau Apolda, die Forderungen der ZTV-K zur Prüfdichte und zum Ist-Soll-Vergleich auf dem Transportbetonlieferschein. Aus der Sicht des Fremdüberwachers musste immer wieder festgestellt werden, dass eine korrekte Angabe des Wassergehaltes, speziell der Oberflächenfeuchte der Zuschläge, oftmals nicht möglich ist. Eine Überwachung bzw. Einhaltung des Wasserzementwertes als die Dauerhaftigkeit des Betons bestimmende Größe ist damit nicht korrekt möglich. – Die Verwendung von Restwasser nach der entsprechenden DAfStb-Richtlinie bei der Herstellung von Beton verlangt die tägliche Messung der Restwasserdichte. Eine Verarbeitung des Messwertes bei der Steuerung der Mischanlage ist bisher nicht bekannt. Vielmehr soll nach der Richtlinie die Restwasserdichte auf dem Niveau der Eignungsprüfung gehalten werden. Da gerade die Zugabe von feinen Feststoffen (etwa Kalksteinmehl) zur Erhöhung der Restwasserdichte auf den Wert der EP eine zweifelhafte Methode darstellt, wäre eine an die gemessene Restwasserdichte angepasste Wasserdosierung wünschenswert. – Betoninstandsetzung einer Kläranlage aus der Sicht des Planers – Am Beispiel der Kläranlage der Papierfabrik Blankenstein zeigte Dr. J. Trabert, Ingenieurbüro Trabert + Partner Geisa, wie durch eine Instandsetzung Schäden beseitigt und eine volle Nutzungsfähigkeit wieder hergestellt wurden. Dabei war eine vollständige Betoninstandsetzung nach dem geltenden Regelwerk aufgrund des vorgegebenen Termin- und Finanzrahmens nicht möglich. Da die technische Sicherheit der Kläranlage dennoch voll hergestellt werden sollte, wurde eine Gewichtung der Schwerpunkte nötig. Deshalb wurden nur die Einlaufbecken und Einlaufrinnen sowie die Becken der ersten Klärstufe vollständig zur Instandsetzung ausgeschrieben. – Die durch Rissbildung, Ablösungen und Hohlstellen geschädigten Beckensohlen wurden mit einer zunächst fugenlos erstellten, 8$cm dicken, bewehrten Estrichplatte in einer Größe von 20$m$x$50$m überdeckt. Zur Begrenzung der Bewegungen der Randfugen aus der Temperaturerhöhung und dem Quellen des Betons wurde die Größe der Einzelfelder durch Fugenschnitt später auf maximal 20$m$x$20$m beschränkt. Diese Lösung konnte trotz großer Fugenabstände, hoher Außentemperaturen und partieller Sonnenbestrahlung rissfrei ausgeführt und übergeben werden. – Betonstraßen für dauerhafte Verkehrswege – Von ihren Erfahrungen beim Bau von Betonstraßen und Flächenbauwerken aus Beton berichteten Dr.-Ing. R. Glatte, Autobahnamt Sachsen, und Dipl.-Ing. D. Großmann, Autobahnamt Thüringen. Dr. Glatte hob hervor, dass es bei der derzeitigen Marktlage besonders wichtig für die Auftraggeber sei, darüber zu wachen, dass die für die Objekte eingesetzten Ingenieurbüros, Bauunternehmen und Labors auch fachlich dazu in der Lage sind, neueste Vorschriften und den Stand der Technik umzusetzen. – Im Vorschriftenwerk nicht erfasste Details, wie Homogenität des Fahrbahnbetons, Erhöhung des Frischbetonluftporengehalts durch unzureichende Verdichtung, Herstellungsgrenzen bei einsetzendem Regen und Frost- und Tausalzwiderstand von Beton im jungen Alter wurden dargestellt. Dr. Glatte stellte einige Oberflächenschäden dar, unter anderem Lochausplatzungen durch treibende Aluminiumpartikel, verspäteter Fugenschnitt aufgrund verzögender Nachbehandlungsmittel und schalenförmige Abplatzungen, verursacht durch starke Oberflächenüberhitzungen. – Großmann legte seine Erfahrungen zum Einsatz poröser Zuschläge im Betonstraßenbau in Thüringen dar. Ein Problem sei hier die genaue Angabe der Wasseraufnahme der Zuschläge, speziell die des Sandes. Deshalb kommen häufiger auch Sandgemische zum Einsatz, deren Einfluss auf das Mörtelverhalten aufgezeigt wurde. –