Entwicklung
Selbstverdichtender Beton (Kurzform SVB) wurde Ende der 1980er Jahre in Japan entwickelt. Die selbstverdichtende Eigenschaft des Betons wird durch seine extrem hohe Fließfähigkeit erreicht. Diese ermöglicht, dass der Frischbeton entmischungsfrei durch die Schalung fließt und sich dabei selbständig entlüftet und somit verdichtet. Wegen der speziellen Zusammensetzung solcher Betone sowie des sehr hohen Konsistenzmaßes fällt SVB aus dem Anwendungsbereich der DIN EN 206-1 / DIN 1045-2 heraus. Bis Ende 2004 war für die Verwendung von SVB daher eine Zustimmung im Einzelfall oder eine allgemeine bauaufsichtliche Zulassung nötig. Mit Aufnahme der DAfStB-Richtlinie «Selbstverdichtender Beton» in die Bauregelliste wurde diese Richtlinie Grundlage des Einsatzes von SVB. Eine Zustimmung im Einzelfall oder eine bauaufsichtliche Zulassung ist somit nicht mehr erforderlich.
Einsatzgebiete
Der Einsatz von SVB ist grundsätzlich in allen Bereichen des klassischen Betonbaus denkbar. Der erhöhte Aufwand bei der Produktion sowie die arbeitsvorbereitenden und überwachungsrelevanten Maßnahmen auf der Baustelle beschränken den Einsatz bis dato jedoch hauptsächlich auf Spezialanwendungen.
Ein Schwerpunkt liegt dabei auf der Herstellung von exponierten Sichtbetonflächen mit außergewöhnlichen Geometrien und hohen Bewehrungsgraden (sog. Architekturbeton).
Die Materialeigenschaften von SVB ermöglichen die Herstellung exzellenter Sichtbetonflächen. Diese meist sehr filigranen Bauteile sind in der geforderten Sichtbetonqualität häufig nur mit SVB herstellbar. Daneben kommt SVB als Ortbeton vermehrt zum Einsatz, wenn das Betonieren mit konventionellen Betonen – meist aus Gründen mangelnder Zugänglichkeit bzw. Verarbeitungsmöglichkeit auf der Baustelle – nicht oder nur unter großem Aufwand möglich ist.
Ein weiteres wichtiges Einsatzgebiet ist die Herstellung von Betonfertigteilen. Hohe Sichtbetonqualitäten sowie die idealen Einbaubedingungen bei der Betonfertigteilproduktion sind dafür entscheidend, dass SVB gerade in diesem Bereich eine immer größere Verbreitung findet
Technologie
Im Gegensatz zum konventionellen Beton richtet sich beim SVB das Hauptaugenmerk auf die zu erzielenden Frischbetoneigenschaften. Die Rezepturentwicklung unterscheidet sich daher grundsätzlich von der konventioneller Betone. Die entscheidende Festbeton eigenschaft – die Druckfestigkeit – fällt beim SVB quasi als «Nebenprodukt» ab. Aufgrund der erhöhten Mehlkorngehalte und des Einsatzes spezieller Beton verflüssiger sowie der gleichzeitig sehr geringen Wassergehalte, ergeben sich in der Regel Betone der Druckfestigkeitsklassen C35/45 und höher. Niedrigere Druckfestigkeitsklassen als C30/37 sind schwierig herstellbar. Die Einhaltung der DAfStBRichtlinie „Selbstverdichtender Beton“ gewährleistet, dass die übrigen Festbetoneigenschaften (E-Modul, Schwinden, Kriechen) mit denen von Normalbetonen vergleichbar sind.
Für die Rezepturentwicklung stellt das in Japan entwickelte Verfahren nach Okamura bis heute die Grundlage dar. Ausgangspunkt ist die getrennte Beeinflussung von Viskosität und Fließgrenze des Frischbetons.
Durch Voruntersuchungen am Leim (Gemisch Zement, Zusatzstoff, Wasser) wird der Wassergehalt ermittelt, der noch nicht zum Fließen des Frischbetons beiträgt (ßp-Wert). Eine solche Leimsuspension verfügt über eine höchst mögliche Viskosität und stellt sicher, dass die schwereren Gesteinskörner nicht im Leim absinken und vom Beton in Fließrichtung mitgetragen werden.
Aus dem Leim wird unter Zugabe eines geeigneten Sandes 0/2 ein Mörtel hergestellt. Durch den Einsatz eines hochwirksamen Betonverflüssigers (meist Polycarboxylatether PCE) wird die Fließgrenze des Mörtels soweit abgesenkt, dass der Frischbeton später selbstständig ins Fließengerät. Ist eine ausreichende Menge an fließfähigem Mörtel im Beton enthalten, schwimmen die Gesteinskörner im Mörtel und werden von ihm in Fließrichtung mittransportiert ohne z.B. vor Bewehrungen zu blockieren. Mit zunehmendem Korndurchmesser steigt die Gefahr der Sedimentierung, d.h. das Absinken der Gesteinskörnung im Mörtel, so dass SVB in der Regel mit einem maximalen Größtkorn von 16mm hergestellt wird.
Der Auswahl der Einsatzstoffe kommt eine besondere Bedeutung zu, da sie die Leistungsfähigkeit des SVB maßgebend beeinflussen. Ein Wechsel einer Komponente kann zum Kollaps des gesamten Systems SVB führen.
Frischbetonprüfungen
Die Anforderungen an die Frischbetoneigenschaften eines SVB sind vielfältig. Deshalb ist der Umfang der Frischbetonprüfungen umfangreicher als der konventioneller Betone.
Wird die Konsistenz konventioneller Betone durch ein Konsistenzmaß bzw. Verdichtungsmaß angegeben, reicht diese Messmethode bei der Frischbetonbeurteilung von SVB nicht mehr aus. Zur Beurteilung der rheologischen Eigenschaften von SVB müssen Viskosität und Fließgrenze gemessen werden. Dies führt zu zwei Messwerten. Die Fließgrenze wird dabei durch das sog. Setzfließmaß FB oder Slump Flow (vgl. Ausbreitmaß, jedoch ohne 15 Hübe) abgeschätzt. Dafür wird ein Setztisch mit einer Kantenlänge von 900 mm verwendet.
Ein Anhaltswert für die Viskosität wird durch die Fließzeit (entweder relative Trichterauslaufzeit oder Fließzeit t500) ermittelt. In der Praxis ist die Fließzeit t500 geeigneter, da sie zusammen mit der Prüfung des Setzfließmaßes ermittelt werden kann. Dazu wird die Zeit gemessen, die der Beton nach dem Ziehen des Setztrichters benötigt, um auf einen Durchmesser von 500mm zu fließen. Der Blockier- oder J-Ring dient zur Beurteilung der Blockierneigung des SVB.
Die in der Erstprüfung ermittelten Zielwerte und zulässigen Toleranzen der Konsistenz werden durch Angabe eines Verarbeitbarkeitsbereiches dargestellt. Er ist maßgebend für die Annahmeprüfung auf der Baustelle. Zu beachten ist dabei die Frischbetontemperatur, da diese erheblichen Einfluss auf die zielführenden Betoneigenschaften hat. Für unterschiedliche Frischtemperaturbereiche werden in der Regel unterschiedliche Verarbeitbarkeitsbereiche notwendig.
Herstellung von SVB im Transportbetonwerk
Für den erfolgreichen Einbau von SVB ist die zielsichere Herstellung im Transportbetonwerk von entscheidender Bedeutung.
Neben der kontinuierlichen Überwachung der Einsatzstoffe sind weitere Maßnahmen zur Qualitätssicherung notwendig.
Aufgrund der erheblichen Sensibilität des Frischbetons gegenüber Wassergehaltsschwankungen ist eine Erfassung der Feuchten der Gesteinskörnung während der Produktion unabdingbar. Dies kann durch Feuchtemesssonden geschehen. Der planmäßig niedrige Wassergehalt sowie die Tatsache, dass sich die volle Wirkung des PCE-Betonverflüssigers erst nach einer gewissen Zeit einstellt, führt zu deutlich erhöhten Mischzeiten.
Verarbeitung auf der Baustelle
Zum Sicherstellen eines qualitätsgerechtes Einbaus sollte ein Betonierkonzept vorhanden sein.
Weiterhin ist ein Prüfplan für die erforderlichen Abnahmeprüfungen sinnvoll. Die notwendigen Abnahmeprüfungen sind in der DAfStB-Richtlinie «Selbstverdichtender Beton» beschrieben.
Je nach Verwendung des SVB sind einige Besonderheiten zu beachten. Beim Betonieren von vertikalen Bauteilen ist – ohne vorherige Prüfung – von hydrostatischem Schalungsdruck auszugehen. Generell sollte die Forderung nach einem kontinuierlichen und zügigen Betoneinbau gestellt werden. Bei längerer Ruhezeit des Frischbetons kann es wegen des thixotropähnlichen Verhaltens von SVB zur sog. Elefantenhautbildung kommen (Abb.2.12.7). Diese kann sich später auf der Betonfläche zeigen oder, bei starker Ausprägung, sogar zum Verlust des Verbundes führen. In diesem Zusammenhang muss auch beachtet werden, dass die Entlüftung von SVB ausschließlich während des Fließvorganges stattfindet. Daher muss grundsätzlich eine ausreichende Fließstrecke zur Verfügung stehen. Dies bedeutet ebenso, dass möglichst wenig Einfüllstellen vorgesehen werden sollten.
Im Bereich der Einfüllstellen ist es vorteilhaft, den Beton zusätzlich durch Stochern zu entlüften, da es dort vermehrt zu Lufteinschlüssen kommen kann. Ein Rütteln darf in gar keinem Fall geschehen. Mit zunehmender Schergeschwindigkeit sinkt die Viskosität des Frischbetons, wodurch die Gefahr des Entmischens besteht.
- neue Wörter -
1. entlüften - 배기하다, 환기하다
2. herausfallen - 벗어나다, 저촉하지 않다
3. dato - 금일, 현재
4. exponieren - 드러내다, 노출시키다
5. exzellent - 우수한, 탁월한
6. filigran - 얇은, 가느다란
7. vermehren - 늘리다 ,증가시키다
8. das Hauptaugenmerk - 주목, 주시
9. der Ausgangspunkt - 출발점, 기점
10. die Viskosität - 점도, 점성, 점착성
11. die Suspension - 정지, 연기, 정직, 휴직
12. absenken - 가라앉히다
13. der Kollap - 탄진, 쇠약
14. ausreichen - 넉넉하다, 충분하다
15. rheologisch - 유변학의
16. der Anhaltswert - 기준값, 기준치
17. der Trichter - 깔대기, 나팔
18. die Sensibilität - 반응력, 감도
19. unabdingbar - 절대적으로 필요한, 필요 불가결의
20. gewiss - 확실히, 확실한, 알고 있는
21. hydrostatisch - 정수학의
22. die Ausprägung - 각인
23. stochern - 쑤시다, 찌르다
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