Tiefbaubetone. Björn Mühlan, TFB Wildegg. 10. Fachkolloquium Baudirektion Kanton Zürich

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1 10. Fachkolloquium Tiefbauamt Kanton Zürich Björn Mühlan, TFB Wildegg /19

2 SN EN Rückblick SN EN 206-1, mit NA ( / ; parallel zu SIA 262) - Tabelle NA.3: Vorgaben für Betonzusammensetzung, Prüfungen und frei gegebene Zementarten für jede einzelne Expositionsklasse - XC4/XF1: 7 Zemente (CEM II/A-LL); XF2/XF4: CEM I, CEM II A-D Norm SIA 118/262 ( ): - Betone A, B und C (Hochbau) - keine Vorgaben für NPK 241/2004: Vorgaben für vorhanden, aber. NB: Freigabe von Zementen für weitere Expositionsklassen, von neuen Zemente und Zusatzstoffen (heute: für XF2/XF4: 9 Zemente): Periodische Aktualisierung der Tab. NA.3 der SN EN NC: CEM II/A-LL + Flugasche ND: CEM I + Hüttensandmehl Schweizerische Dauerhaftigkeitsprüfungen (WL, CW, FTW): 2003: (SN EN 206-1/NA) Pflicht zur Prüfung, aber keine Grenzwerte festgelegt (kein Konsens) : Projekt Betoneigenschaften nach SN EN : Revision der Ziffer NA: Prüfungen (Art und Häufigkeit), Grenzwerte, Grenzabweichungen /19

3 SN EN Ausblick pren 206-9:2007 Ergänzende Regeln für selbstverdichtenden Beton (in der Umfrage angenommen, Schlussabstimmung läuft) 2007: inoffizieller Beginn der Arbeiten zur Revision der EN 206-1: Anrechnung von Zusatzstoffen (k-wert-ansatz, Equivalent performance concept, Equivalent combinations concept), Alkali-Aggregat-Reaktion, Konformitätsbewertung ( Control Charts ), Konformitätsnachweis (Konsistenz, Luftgehalt) 2010: offizieller Start zur Revision der EN : SN EN Ausführung von Tragwerken aus Beton (evtl.) 2011/2012: Überarbeitung der schweizerischen Regelungen (evtl.) 2013: Publikation der revidierten Norm SN EN (evtl.) /19

4 (1) 2003 wurden mangels Konsens keine definiert (E. Beusch) Diverse Regelungen/Anforderungen selbst für übliche Anwendungen Projekt Betoneigenschaften nach SN EN (AGB 2002/004); finanziert durch ASTRA, SIA und Verbände; Bericht VSS Nr. 615, Dez Basierend auf den Ergebnissen dieses Projektes hat die NK SIA 262 die bisher fehlenden Grenzwerte bei den schweizerischen Dauerhaftigkeitsprüfungen festgelegt (Beschluss vom ) anfangs 2008 Bildung einer Arbeitsgruppe im Auftrag des ASTRA Fritz Hunkeler, TFB, Wildegg (Leitung) Renaud Caron, Bundesamt für Strassen, Abteilung Strasseninfrastruktur, Bern Heinrich Figi, Tiefbauamt Graubünden, Abteilung Kunstbauten, Chur Matthias Heimhalt, SBB Infrastruktur, Ingenieurbau, Bern Frank Jacobs, TFB, Wildegg Martin Käser, Volkswirtschaftsdirektion Kt. Zürich, Zürich Daniel Kunz, Tiefbauamt Kt. Bern Nationalstrassen, Kunstbauten, Bern Jean-Christophe Putallaz, Etat du Valais, Service des routes et des cours d'eau, Sion Willi Schuler, Bundesamt für Strassen, Abteilung Strassennetze, Bern Beat von Arx, Department Bau, Verkehr und Umwelt, Abt. Tiefbau, Aarau /19

5 (2) Mai 2008: Dokument der AG ASTRA fertig Langwierige / kontroverse Diskussion (NK 262, FSKB, Bauherren) Beschlüsse der NK 262 vom und Anforderung an den Mindestluftgehalt wird gestrichen (Sache des Beton-herstellers). Der angestrebte Wert ist dem Besteller zur Orientierung bekannt zu geben. Er gilt aber nicht als Grenzwert. Der Mindestzementgehalt für die Expositionsklasse wird von 340 auf 320 kg/m 3 reduziert. Bei der Kombination der Expositionsklassen XD1(CH) und beträgt der max. w/z-wert 0,50 und der min. Zementgehalt 300 kg/m 3. Zusammensetzung und Anforderungen an die (T1 bis T4) und die Pfahlbetone (im trockenen, unter Wasser) Differenzierung bei der Expositionsklasse XD2(CH) (Cl -, nass / selten trocken): XD2a(CH): Chloridgehalt 0.5 g/l ( Süsswasser ) XD2b(CH): Chloridgehalt >0.5 g/l ( Salzwasser ); evtl. XD3(CH) wählen Diverse Anpassungen, gültig ab /19

6 Warum? Seit Inkrafttreten der SN EN ( ) sind für übliche Anwendungen im Tiefbau von Bauherrschaften und Planern diverse Betonsorten definiert worden. Tiefbaubetonvolumen : < 8 % BBH/HH: 00_01-A Expositionsklassen 1.cdr Bewehrungs-Korrosion Karbonatisierung X C = Carbonation Chloride X D = Deicing Meerwasser X S = Seawater DIN Expositionsklassen XD CO 2 XC XS X0 XF XM Beton-Korrosion XA Frost X F = Freezing chem. Angriff X A = chem. Attack Verschleiß X M = Mech. Attack Das ASTRA beauftragte eine Arbeitsgruppe (ASTRA, Kantone, SBB, TFB), einige Bauberatung Zement wenige zweckmässige Betonsorten für Tiefbauten zu definieren, die schweizweit eingesetzt werden können. Erfahrungsgewinn Grundlagen: VSS Bericht Nr. 615 Betoneigenschaften nach SN EN : Dauerhaftigkeitsprüfungen AAR: neueste Erkenntnisse, SIA Merkblatt 2042 NK 262 verabschiedet am die Festlegungen für T1 bis T4 in SIA 118/262 und NPK ab /19

7 Übersicht Sprühnebel Spritzwasser Chloridbelastung keine gering /mittel hoch T1 (NPK D) T3 (NPK F) Vertikale Bauteile Horizontale Bauteile Wassersättigung hoch wechselnd mittel NPK C XC4 (CH) FTW: keine Anforderung XD1(CH), FTW: mittel T2 (NPK E) XD1(CH), FTW: hoch XD3(CH), w/z: 0.45 FTW: mittel T4 (NPK G) XD3(CH), w/z: 0.45 FTW: hoch /19

8 Übersicht Sprühnebel Spritzwasser Chloridbelastung keine gering /mittel hoch NPK C T1 (NPK D) T3 (NPK F) Vertikale Bauteile Horizontale Bauteile Wassersättigung hoch wechselnd mittel XC4 (CH) FTW: keine Anforderung XD1(CH), FTW: mittel T2 (NPK E) XD1(CH), FTW: hoch XD3(CH), w/z: 0.45 FTW: mittel T4 (NPK G) XD3(CH), w/z: 0.45 FTW: hoch /19

9 Übersicht Sprühnebel Spritzwasser Chloridbelastung keine gering /mittel hoch NPK C T1 (NPK D) T3 (NPK F) Vertikale Bauteile Horizontale Bauteile Wassersättigung hoch wechselnd mittel XC4 (CH) FTW: keine Anforderung XD1(CH), FTW: mittel T2 (NPK E) XD1(CH), FTW: hoch XD3(CH), w/z: 0.45 FTW: mittel T4 (NPK G) XD3(CH), w/z: 0.45 FTW: hoch /19

10 Übersicht Spritzwasser Sprühnebel keine Vertikale Bauteile Horizontale Bauteile Wassersättigung hoch wechselnd mittel NPK C XC4 (CH) FTW: keine Anforderung Chloridbelastung gering /mittel T1 (NPK D) T3 (NPK F) XD1(CH), FTW: mittel T2 (NPK E) XD3(CH), w/z: 0.45 FTW: mittel T4 (NPK G) XD1(CH), FTW: hoch hoch XD3(CH), w/z: 0.45 FTW: hoch /19

11 Grundlegende Anforderungen ( ) Vorgaben T1 1) (NPK D) T2 (NPK E) T3 (NPK F) T4 (NPK G) Beton nach SN EN Mindestdruckfestigkeitsklasse Expositionsklasse(n) C25/30 C25/30 C30/37 C30/37 XD1(CH), XD1(CH), XD3(CH), Grösstkorn Dmax32, sonst Tabelle NA.4 der SN EN Chloridgehaltsklasse Konsistenz Cl0.10 C3 XD3(CH), Anforderung an den Frost- Tausalzwiderstand mittel hoch mittel hoch 1) Der Tiefbaubeton T1 (NPK D) erfüllt auch die Anforderungen der Expositionsklassen XF1(CH) und XF3(CH) /19

12 Zusätzliche Anforderungen Zusätzliche Anforderung T1 (NPK D) T2 (NPK E) T3 (NPK F) T4 (NPK G) AAR-Widerstand Sulfatwiderstand (chemischer Angriff durch Sulfat) Expositionsklasse XA2(CH) und XA3(CH) Zemente mit hohem Sulfatwiderstand: Für den Nachweis der AAR-Beständigkeit eines Betons gilt das Merkblatt SIA 2042 (in Arbeit). Für Betone mit einem hohen Sulfatwiderstand gilt Ziffer des NA zur SN EN 206-1:2000 (Einsatz von Zementen mit hohem Sulfatwiderstand). Werden andere als die in der SN EN aufgeführten Zemente oder Zusatzstoffe verwendet, muss der Nachweis über die Prüfung gemäss Anhang D der Norm SIA 262/1 erbracht werden. Für XA1 und andere Arten des chemischen Angriffs ist gemäss Norm SN EN vorzugehen. - CEM I mit einem C 3 A-Gehalt 3,0 M.-% - CEM III/B (Hochofenzement, Hüttensand M. %) - CEM III/C III/B (Hochofenzement, Hüttensand M. %) /19

13 Anforderungen an die Betonzusammensetzung Vorgaben T1 (NPK D) T2 (NPK E) T3 (NPK F) T4 (NPK G) Beton nach SN EN Maximaler w/z-, bzw. w/z eq Wert [-] 1) Mindestzementgehalt [kg/m 3 ] 2) Gesteinskörnungen Gemäss SN EN Zementart Gemäss SN EN für die Expositionsklassen bzw. 1) Die Bestimmung des w/z- bzw. w/z eq -Wertes ist in Abschnitt der SN EN geregelt. 2) Der Mindestzementgehalt gilt ohne Anrechnung von Zusatzstoffen und für ein Grösstkorn Dmax32. Je nach Betonausgangstoffen (z.b. grössere Anteile an gebrochener Gesteinskörnung) und Anwendung (z.b. Sichtbeton) kann es erforderlich sein, den Mindestzementgehalt anzuheben. Die regionalen Erfahrungen sind zu berücksichtigen. Der Zementgehalt ist in Schritten von 10 kg/m 3 anzuheben /19

14 Umsetzung Immer alle relevanten Expositionsklassen aufführen; mit dem Zusatz (CH), In der Projektbasis (ggf. in den Besonderen Bestimmungen oder in der Nutzungsvereinbarung) sind festzulegen Betonsorte(n) und der geforderte Frost-Tausalzwiderstand (mittel oder hoch) Zusätzlichen Anforderungen (AAR-Widerstand, Sulfatwiderstand, Frost- Tausalzwiderstand beim Pfahlbeton) oder andere (z.b. Zement mit niedriger Hydratationswärme) In den Ausschreibungsunterlagen (und im Werkvertrag) ist festzuhalten gemäss den neuen Regelungen (SIA 118/262, NPK 241) Betonhersteller muss für SN EN zertifiziert sein Pflicht des Betonherstellers, das Zertifikat der Zertifizierung unaufgefordert vorzulegen Nicht zertifizierte Betonhersteller dürfen keinen Tiefbaubeton T1-T4 anbieten Unternehmer und Bauherr (Bauleitung) prüfen die Zertifikat(e) /19

15 Prüfverfahren und Prüfhäufigkeiten für den Nachweis der Konformität Prüfungen Wasserleitfähigkeit (WL) gemäss SIA 262/1, Anhang A Chloridwiderstand (CW) gemäss SIA 262/1, Anhang B Mittlerer Frost-Tausalzwiderstand (FT) gemäss SIA 262/1, Anhang C 1) Grenzwerte und Kriterien T1, T2 T3, T4 NA SN EN 206-1, Ziffer Prüfung nicht erforderlich Prüfung nicht erforderlich NA SN EN 206-1, Ziffer Für T1 und T3 gemäss NA SN EN 206-1, Ziffer Hoher Frost-Tausalzwiderstand (FT) gemäss SIA 262/1, Anhang C 1) Für T2 und T4 gemäss NA SN EN 206-1, Ziffer AAR-Widerstand 2) Gemäss SIA-Merkblatt SIA 2042 (in Arbeit) Sulfatwiderstand SIA 262/1 gemäss SIA 262/1, Tabelle 6 für XA2(CH) und XA3(CH) 1) Die Frost-Tausalzwiderstandsprüfung gemäss Norm SIA 262/1, Anhang C ist das Referenzverfahren. Bei anderen Prüfverfahren ist die Gleichwertigkeit nachzuweisen. 2) Weitere Informationen: Dokumentation ASTRA 8213 Alkali-Aggregat-Reaktion (AAR) Grundlagen und Massnahmen bei neuen und bestehenden Kunstbauten zu finden. Vereinfachungen der Prüfverfahren oder alternative Prüfverfahren sind nicht zulässig /19

16 Betonsorten für den Tiefbau (alter NPK) ALT Vorgaben NPK D NPK E NPK F NPK G 3 Beton nach SN EN Festigkeitsklasse C25/30 C25/30 C30/37 C35/45 Expositionsklasse XF2 XF3 XF4 XF4 Grösstkorn Dmax32 Chloridgehaltsklasse Cl 0.10 Konsistenz Anforderung an den Frost- Tausalzwiderstand C Durch den Betontyp abgedeckte Expositionsklassen Der Beton ist - im Sinne der Norm SIA 262/1, Anhang A - wasserdicht XC4, XF2, XD1, XD2 XC4, XF3, XD1, XD2 XC4, XF4, XD3 XC4, XF4, XD3 ja ja ja Ja 3) Beton ohne oder mit wenig künstlich eingeführten Luftporen nach Tabelle NA 3 der Norm SN EN /19

17 Was hat sich geändert? NEU (NPK 2010) ALT (NPK von 2000) Vorgaben T1 (NPK D) T2 (NPK E) T3 (NPK F) T4 (NPK G) NPK D NPK E NPK F NPK G 3 Beton nach SN EN SN EN Mindestdruckfestigkeitsklasse C25/30 C25/30 C30/37 C30/37 C25/30 C25/30 C30/37 C35/45 Expositionsklasse(n) XD1(CH), XD1(CH), XD3(CH), XD3(CH), XC4, XF2, XD1, XD2 XC4, XF3, XD1, XD2 XC4, XF4, XD3 XC4, XF4, XD3 Grösstkorn Dmax32, sonst Tab. NA.4 der SN EN Dmax32 Chloridgehaltsklasse Cl 0.10 Cl 0.10 Konsistenz C3 C3 Anforderung an den Frost- Tausalzwider. mittel hoch mittel hoch mittel hoch hoch hoch /19

18 Umsetzung NPK-Betonsorten (oder mit Bezug auf Norm SIA 118/262, Anhang E) Gültig ab Betonsorte / Anforderungen NPK A (Anton) NPK B (Cäsar) NPK C (Berta) NPK D (T1) NPK E (T2) NPK F (T3) NPK G (T4) NPK H 1,2) NPK I 1,3) Übereinstimmung Beton nach SN EN Druckfestigkeitsklasse C25/30 C25/30 C30/37 C25/30 C25/30 C30/37 C30/37 C25/30 C25/30 Expositionsklasse(n) XC2(CH) XC3(CH) XF1(CH) XD1(CH), XD1(CH), XD3(CH), XD3(CH), Keine 4) Keine 4) Nennwert Grösstkorn D max 32 D max 32 D max 32 D max 32 D max 32 D max 32 D max 32 D max 32 D max 32 Klasse des Chloridgehaltes Cl0,10 Cl0,10 Cl0,10 Cl0,10 Cl0,10 Cl0,10 Cl0,10 Cl0,10 Cl0,10 Konsistenzklasse C3 C3 C3 C3 C3 C3 C3 F5 F5 Frost- Tausalzwiderstand nein nein nein mittel hoch mittel hoch nein 5) nein 5) Weitere durch die Betonsorte abgedeckte Expositionsklassen 1) bis 6): Fussnoten XC1(CH) XD1(CH) XD2a(CH) 6) XF1(CH), XF3(CH) /19

19 Herzlichen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Fragen? /19