"Fachgerechte Nachbehandlung und deren Einfluss auf die Dauerhaftigkeit von Betonbauteilen" MÄRKISCHES FORUM BAUSTOFFPRAXIS BAUWERKSDIAGNOSTIK

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1 "Fachgerechte Nachbehandlung und deren Einfluss auf die Dauerhaftigkeit von Betonbauteilen" MÄRKISCHES FORUM BAUSTOFFPRAXIS BAUWERKSDIAGNOSTIK Hennigsdorf, 27. Februar 2014 Dipl.-Ing. Torsten Rosenberg (VDB)

2 Nachbehandlung Schutz des jungen Betons vor schroffen Temperaturänderungen vorzeitigem Austrocknen chemischem Angriff extremen Temperaturen, Frost schädlichen Erschütterungen mechanischen Beanspruchungen Frühschwinden 2

3 Schwerpunkte, Inhalt Normative Grundlagen Arten der Nachbehandlung Dauer der Nachbehandlung Dokumentation der Nachbehandlung Auswirkungen auf die Dauerhaftigkeit 3

4 Normative Grundlagen (1) DIN EN 13670: DIN : Ausführung von Tragwerken aus Beton Tragwerke aus Beton, Stahlbeton und Spannbeton Teil 3: Bauausführung - Anwendungsregeln zu DIN EN DIN EN (DIN ) enthält Anforderungen an die Bauausführung von Betonbauwerken, die nach DIN EN (1045-1) bemessen werden und für die Beton nach DIN EN und DIN verwendet wird. 4

5 Normative Grundlagen (2) DIN EN 13670: DIN : Nachbehandlungsklassen 1-4 In Anhängigkeit zur (Oberflächen-) Festigkeit Grundlage: Oberflächentemperatur Unabhängig von Expositionsklassen In Abhängigkeit von Exp.-klassen Dauer in Abhängigkeit von 50% der charakteristischen Festigkeit Grundlage: Oberflächen-, Luft-, Frischbetontemperatur hohe Temperaturen schnelle Festigkeitsentwicklung niedrige Temperaturen langs. Festigkeitsentwicklung kürzere Nachbehandlungsdauer längere Nachbehandlungsdauer 5

6 Arten der Nachbehandlung (1) Primäre Ziele DIN : , Abschnitt Geringhalten der Verdunstungsrate Oberfläche ständig feucht halten Belassen in der Schalung Abdecken der Betonoberfläche mit dampfdichten Folien Auflegen von Wasser speichernden Abdeckungen unter ständigem Feuchthalten bei gleichzeitigem Verdunstungsschutz Aufrechterhalten eines sichtbaren Wasserfilms auf der Betonoberfläche (z. B. durch Besprühen, Fluten) Anwendung von Nachbehandlungsmitteln mit nachgewiesener Eignung Verfahren einzeln und kombiniert anwendbar ggf. wärmedämmende Maßnahmen 6

7 Belassen in der Schalung Arten der Nachbehandlung (2) saugende Holzschalung feucht halten bei Stahlschalung ungünstige Aufheizung oder Abkühlung des Betons verhindern 7

8 Arten der Nachbehandlung (3) Abdecken der Betonoberfläche mit dampfdichten Folien direkt auf der Oberfläche oder mit Luftspalt Überlappung an Stößen keine Zugwirkung unter der Folie ermöglichen 8

9 Arten der Nachbehandlung (4) Auflegen von Wasser speichernden Abdeckungen permanente Feuchtezufuhr sicherstellen ggf. mit Folien zusätzlich abdecken 9

10 Arten der Nachbehandlung (5) Aufrechterhalten eines sichtbaren Wasserfilms auf der Betonoberfläche kontinuierliche und flächendeckende Besprühung sicherstellen Temperaturunterschiede zwischen Betonoberfläche und Wasser beachten kein Besprühen mit starkem Strahl 10

11 Arten der Nachbehandlung (6) Aufbringen von flüssigen Nachbehandlungsmitteln vollflächiges Aufsprühen auf "mattfeuchten" Beton geschlossener Film ggf. Haftungsverminderung für Beschichtungen, Anstriche 11

12 Beginn der Nachbehandlung DIN EN 13670, Abschnitt 8.5 (5) unverzüglich nach Abschluss des Verdichtens unverzüglich nach Abschluss der Oberflächenbearbeitung zur Rissvermeidung an freier Oberfläche ggf. zwischenzeitliche Nachbehandlung vor Oberflächenbearbeitung Bilder: Wacker Neuson SE 12

13 Dauerhaftigkeit von Betonbauwerken (1) Landesbauordnungen, Bauproduktengesetz Standsicherheit Dauerhaftigkeit Gebrauchstauglichkeit Anforderungen an den Beton nach DIN EN beabsichtigten Nutzungsdauer von mindestens 50 Jahren Durchführung notwendiger Instandhaltungsarbeiten 13

14 Dauer der Nachbehandlung (1) Grundlagen, Randbedingungen (1) DIN , Abschnitt Abhängig von der Entwicklung der Betoneigenschaften in der Randzone Unterscheidung infolge Expositionsklassen Temperaturen der Luft, des Betons Festigkeit- und Festigkeitsentwicklung des Betons Keine Maßnahmen bei rel. Luftfeuchte 85%??? Temperaturmessung gemäß DAfStb-Heft 526 Minimale Temperatur bei Sonnenaufgang Einfache Messung - Lufttemperatur, sehr auf sicherer Seite Kompliziertere Messung Temperatur der Betonrandzone, realere Werte Alternative Verfahren Reife des Betons Erhärtungsprüfung Rückprallhammerprüfung 14

15 Dauer der Nachbehandlung (2) Grundlagen, Randbedingungen (2) DIN , Tab. 5.NA Festigkeitsentwicklung des Betons r = f cm2 /f cm28 r > 0,50 r > 0,30 r > 0,15 r < 0,15 schnell mittel langsam sehr langsam Festigkeitsentwicklung (FE) des Betons r = f cm2 /f cm28 Bsp. (1) r = f cm2 /f cm28 = 32 N/mm² / 52 N/mm² = 0,63 schnelle FE Bsp. (2) r = f cm2 /f cm28 = 21 N/mm² / 52 N/mm² = 0,40 mittlere FE Bsp. (3) r = f cm2 /f cm28 = 14 N/mm² / 52 N/mm² = 0,27 langsame FE Angabe der FE auf Lieferschein, Betonsortenverzeichnis erforderlich 15

16 Dauer der Nachbehandlung (3) Nachbehandlungsdauer Expositionsklasse Festigkeit des oberflächennahen Betons ohne genaueren Nachweis der Festigkeit X0, XC1-12 h XC2/3/4, XD, XS, XF, XA XM, ZTV-Ing 50% von f ck 70% von f ck Mindestdauer Tab. 5.NA, DIN x Mindestdauer Tab. 5.NA, DIN Innenbauteile: XC1 16

17 Dauer der Nachbehandlung (4) Exp.-Klassen: XC2/3/4, XD, XS, XF, XA DIN , Tab. 5.NA Oberflächen- temperatur in [ C] Mindestdauer der Nachbehandlung in Tagen Festigkeitsentwicklung des Betons r = f cm2 /f cm28 alternativ Lufttemperatur r > 0,50 schnell r > 0,30 mittel r > 0,15 langsam r < 0,15 sehr langsam > > > > > > > Außenwand XC4, XF1, d=25cm, mittlere FE, 21 C: 2 Tage Sohle TG XC4, XD3, XF2, d=80cm, langs. FE, 8 C: 10 Tage 17

18 Dauer der Nachbehandlung (5) Alternativ für Exp.-Klassen: XC2/3/4, XF1 DIN , Tab. 6.NA Frischbeton- temperatur in [ C] Mindestdauer der Nachbehandlung in Tagen Festigkeitsentwicklung des Betons r = f cm2 /f cm28 zum Zeitpunkt des Einbaus r > 0,50 schnell r > 0,30 mittel r > 0,15 langsam > > > > > bewitterte Außenwand XC3, XF1 d=25cm, schnelle FE, 16 C: 1 Tage 18

19 Dauer der Nachbehandlung (6) Exp.-Klassen: XM Oberflächentemperatur in [ C] DIN , Tab. 5.NA Mindestdauer der Nachbehandlung in Tagen Festigkeitsentwicklung des Betons r = f cm2 /f cm28 alternativ Lufttemperatur r > 0,50 schnell r > 0,30 mittel r > 0,15 langsam r < 0,15 Sehr langsam > > > > > > > Gilt auch für Beton nach ZTV-Ing 19

20 Dauer der Nachbehandlung (7) Weitere Einflüsse DIN , Tab. 5.NA Lange Verarbeitbarkeitszeiten, verzögerter Beton bei mehr als 5h angemessene Verlängerung vorsehen ggf. DAfStb-Rili "Verzögerter Beton" beachten Temperaturen unter 5 C Verlängerung der NB-Dauer um die Zeit, während die Temperatur < 5 C lag von 28d abweichendes Prüfalter z. B. 56d, 90d r = f cm2 /f cm56 oder f cm2 /f cm90 Interpolation der Zwischenwerte zulässig Kein direkter Zusammenhang zwischen Nachbehandlungsdauer und Ausschalfristen 20

21 Dokumentation der Nachbehandlung (1) DIN , Tab. 2.NA 21

22 Dokumentation der Nachbehandlung (2) DIN , Tab. 2.NA 22

23 Dokumentation der Nachbehandlung (2) DIN , Tab. 2.NA XC2 Außenwand KG 7 12 Regen F, G/6 23

24 Auswirkungen auf die Dauerhaftigkeit (1) Verdunstung (1) Relative Luftfeuchtigkeit in [%] Betontemperatur in [ C] In Abhängigkeit von Temperatur Luftfeuchtigkeit Windgeschwindigkeit Quelle: Verein Deutscher Zementwerke Windgeschwindigkeit in km/h] relative Luftfeuchte 50 % Luft- und Betontemperatur 20 C Windgeschwindigkeit 20 km/h Verdunstungsrate 0,6 kg/m² h Beispiel: Frischbeton mit 180 kg/m³ Schicht mit Dicke 1 cm 1,8 kg vollständige Verdunstung nach 3 Stunden 24

25 Verdunstung (2) Auswirkungen auf die Dauerhaftigkeit (2) Frühschwindrisse Unzureichenden Hydratation der Betonrandzone Geringere Oberflächenfestigkeit, verminderte Verschleißfestigkeit Geringerer Widerstand gegen schädliche Einflüsse, Frost Absanden, Abmehlen 25

26 Auswirkungen auf die Dauerhaftigkeit (3) Hydratationsgrad, Festigkeitsentwicklung (1) Übliche Zemente für Baustelleneinsatz: CEM II/A-S, CEM II/B-S (Portlandhüttenzement) CEM III/A, CEM III/B (Hochofenzement) Hauptbestandteile des Zements: Portlandzement, Hüttensand Übliche Betonzusammensetzung für Baustelleneinsatz: CEM I mit Steinkohlenflugasche CEM II oder CEM III mit Steinkohlenflugasche Betonzusatzstoffe Typ II gemäß DIN EN 206-1: puzzolanische Zusatzstoffe, z. B. Steinkohlenflugasche latent hydraulische Zusatzstoffe, z. B. Hüttensand 26

27 Auswirkungen auf die Dauerhaftigkeit (4) Hydratationsgrad, Festigkeitsentwicklung (2) Latent hydraulische BZS Puzzolanische BZS Alkalisches Milieu Reaktionspartner Kalziumhydroxid signifikanter Beitrag zur Festigkeitsentwicklung verzögerter Beginn der Reaktion, der Festigkeitsbildung in Abhängigkeit von Temperatur, Zementgehalt usw. Reaktionsbeginn ca. ab 2. Tag nach Betonherstellung 27

28 Auswirkungen auf die Dauerhaftigkeit (4) Hydratationsgrad, Festigkeitsentwicklung (2) Latent hydraulische BZS Puzzolanische BZS Quelle: Verein Deutscher Zementwerke Alkalisches Milieu Reaktionspartner Kalziumhydroxid signifikanter Beitrag zur Festigkeitsentwicklung verzögerter Beginn der Reaktion, der Festigkeitsbildung in Abhängigkeit von Temperatur, Zementgehalt usw. Reaktionsbeginn ca. ab 2. Tag nach Betonherstellung 28

29 Auswirkungen auf die Dauerhaftigkeit (5) Hydratationsgrad, Festigkeitsentwicklung (3) Wasserdurchlässigkeit in Abhängigkeit von w/z-wert Hydratationsgrad w/z-wert Hydratationsgrad [%] Wasserdurchlässigkeit [mm/s ] 0, ,0 0, ,0 0, ,0 Quelle: Verein Deutscher Zementwerke 29

30 Auswirkungen auf die Dauerhaftigkeit (6) Hydratationsgrad, Festigkeitsentwicklung (4) Quelle: "Straße und Autobahn", Heft 5/

31 Auswirkungen auf die Dauerhaftigkeit (7) Hydratationsgrad, Festigkeitsentwicklung (5) 31

32 Fachgerechte Nachbehandlung nicht vergessen! Vielen Dank für Ihr Interesse. 32