[Betonpraxis - Holcim] Rissbildung und Schwinden#1

 

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Beton ist ein relativ sprödes Material. Verglichen mit seiner Druckfestigkeit weist der Beton eine sehr geringe Zugfestigkeit auf, weshalb die Normen aus Vorsichtsgründen in den meisten Fällen von den Ingenieuren verlangen, die Zugfestigkeit bei der Dimensionierung nicht einzurechnen. Überschreiten die Zugbeanspruchungen die Betonzugfestigkeit, treten unvermeidlich Risse auf. Hohe Zugbeanspruchungen und das sich daraus ergebende Rissrisiko können einen oder mehrere der folgenden Gründe haben:

• zu rasche Austrocknung des Betons, z.B. fehlende Nachbehandlung

• Temperaturspannungen, z.B. aus Hydratationswärme

• Temperaturänderungen

• Lasteinwirkungen, z.B. Eigengewicht, Gebrauchslast aus Verkehr

• aufgezwungene oder behinderte Verformung, z.B. Setzungen, Schwinden

• Frosteinwirkung

• chemische Reaktionen, z.B. Bewehrungskorrosion, Alkali-Kieselsäure-Reaktion.

 

 

Diese Risse sind z.T. schwer vermeidbar, stellen jedoch selten eine Gefahr für die Sicherheit des Bauwerks dar, solange sie dank geeigneter Maßnahmen ein annehmbares Maß nicht überschreiten.

Neben dem ästhetischen Schaden, den Betonoberflächen durch Risse erleiden, können sich auftretende Risse auch nachteilig auf die Dauerhaftigkeit des Bauwerks auswirken, falls sie das Eindringen aggressiver Substanzen ermöglichen, die den Beton und die Bewehrung zersetzen (Abb. 3.2.1). Dies ist im Allgemeinen dann der Fall, wenn die Rissbreiten 0,3 bis 0,4mm überschreiten oder wenn es sich um durchgehende Risse handelt. In letzterem Fall, und wenn ein Beton hoher Dichtigkeit gefordert ist, wird deshalb eine Beschränkung der Rissbreiten auf maximal 0,1 bis 0,2mm empfohlen.

Gewisse Maßnahmen erlauben es, das Rissrisiko und die Rissbreiten stark zu reduzieren oder in bestimmten Fällen ganz zu verhindern. Um dies zu erreichen, sind in Abhängigkeit der Rissursache Maßnahmen in den folgenden Bereichen erforderlich:

• Entwurf, Bemessung und konstruktive Durchbildung des Bauwerks

• Zusammensetzung, Verarbeitung und Nachbehandlung des Betons

• Bau- und Betonieretappen.

 

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Entwurf, Bemessung und konstruktive Durchbildung des Bauwerks

 

Die Wahl des statischen Systems sowie Anzahl und Lage der Fugen beeinflussen die Größe der lastunabhängigen Zugspannungen aus behinderten Zwangsverformungen (z.B. infolge Schwindens) im Beton stark. Sobald diese Spannungen die Zugfestigkeit des Betons überschreiten, treten unausweichlich Risse auf. Nur eine Vorspannung kann die Rissbildung verhindern, weil die Druckspannungen, die sie im Beton aufbaut, die Zugspannungen vermindern und damit der Rissbildung entgegenwirken. Schlaff bewehrter Beton muss reißen, damit die Bewehrung aktiviert werden kann. Je nach Anforderungen an das Bauteil (z.B. Wasserundurchlässigkeit, Chloridangriff, ect.) sollten die Rissbreiten möglichst gering gehalten werden. So wird die Gebrauchstauglichkeit einer Konstruktion dauerhaft sichergestellt. Eine solche Rissbreitenbeschränkung muss immer durch eine Bemessung erfolgen.

Risse im Beton können aber auch die Folge konstruktiver Mängel sein, hervorgerufen durch unzureichendes Tragvermögen der Konstruktion, mangelhafte Auslegen und Einbringen der Bewehrung, fehlende oder mangelhafte Anordnung von Fugen, Auftreten von Zwangsspannungen als Folge unzweckmäßiger Auflagerung von Balken und Platten, durch ungeeignete Kombination verschiedener Baustoffe oder Setzungserscheinungen bei ungenügender Gründung sowie durch Bewegungen des Untergrunds.

 

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Zusammensetzung und Nachbehandlung des Betons

 

Betonzusammensetzung und Nachbehandlungsmaßnahmen üben den gewichtigsten Einfluss auf die Größe der Schwindverformungen und damit auf das Schwindrissrisiko aus. Auf Seite 114ff. werden die verschiedenen Schwindarten und die zugehörigen Vermeidungsmaßnahmen detailliert behandelt.

 

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Bau- und Betonierabschnitte

Auch mit dem Festlegen von Arbeitsfugen und Betonierabschnitten lässt sich bis zu einem gewissen Maß das Rissrisiko steuern. Hier empfiehlt es sich, die Anzahl der einzelnen Bauabschnitte und damit auch die unterschiedlichen Betonalter möglichst gering zu halten, um den schädlichen Wirkungen des differenziellen Schwindens zwischen den einzelnen Bauabschnitten zu begegnen (Abb. 3.2.2 und 3.2.3).

 

 

Auch das Anordnen von Schwindgassen bei größeren Bauteilen kann das Rissrisiko erheblich reduzieren (Abb. 3.2.4).

 

 

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Schwindarten

 

Es ist wichtig, zwischen den verschiedenen Arten des Schwindens zu unterscheiden, um geeignete Vermeidungsmaßnahmen ergreifen zu können (Abb. 3.2.5).

 

 

(Dateil vom Schwinart gibt es nächste Blog.)

 

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- neue Wörter - 

 

1. spröde - 깨지기 쉬운, 유연성이 없는, 다루기 어려운
2. verlangen - 요구하다, 청하다
3. aufzwingen - 강요하다
4. ästhetisch - 미학적인, 아름다운, 예쁜
5. nachteilig - 불리한, 손해가 되는
6. die Substanz - 본질, 실질 ,내용, 알맹이
7. unausweichlich - 피하기 어려운, 불가피한
8. hervorrufen - 불러 일으키다, 야기시키다
9. auslegen - 깔다, 늘어놓다
10. die Auflagerung - 저장, 형성
11. die Erscheinung - 현상, 외관
12. differenziell - 차이가 있는
13. ergreifen - 골라잡다, 이용하다, 엄습하다