Herstellen und Einbau des Betons 5

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1 5.2 Herstellen der Betondecke 5.2 Die Decke kann ein- oder zweischichtig hergestellt werden. Zweischichtig bedeutet, dass die Betondecke aus zwei Schichten unterschiedlicher Zusammensetzung besteht. Die obere Schicht wird als Oberbeton, die untere Schicht als Unterbeton bezeichnet. Der Einbau jeder Schicht erfolgt in der Regel einlagig, bei großen Deckendicken kann auch mehrlagig eingebaut werden. Mehrlagig bedeutet, dass Beton gleicher Zusammensetzung in mehreren Lagen eingebaut wird Allgemeines Beim einschichtigen Einbau ist über die gesamte Deckendicke Oberbetonqualität erforderlich. Für die Herstellung des Betons werden daher große Mengen hochwertiger gebrochener Gesteinskörnung benötigt. Dies verursacht wegen der erforderlichen Qualitäten und gegebenenfalls weiter Transportwege in manchen Regionen hohe Kosten. Bei der zweischichtigen Bauweise sind nur für den Oberbeton hochwertige gebrochene Gesteinskörnungen erforderlich. Der Unterbeton kann mit preisgünstigeren Gesteinskörnungen hergestellt werden. Dem stehen beim einschichtigen Einbau Einsparungen bei den Geräte- und Personalkosten gegenüber sowohl bei der Betonbereitung als auch beim Einbau durch den Fortfall eines Verteilers und eines Fertigers. Außerdem ermöglicht der einschichtige Einbau mit der Verwendung nur einer Betonzusammensetzung einen vereinfachten Ablauf bei der Betonherstellung. Werden Dübel und Anker eingerüttelt, ist die Decke in der Regel zweilagig oder zweischichtig herzustellen Beim Bau von Decken der Bauklassen SV, I bis III ist zwischen der Mischanlage und der Einbaustelle eine Nachrichtenverbindung einzurichten. Lange Wartezeiten an der Einbaustelle sind zu vermeiden (Bild 5.3). Bild 5.3: Lange Wartezeiten sind zu vermeiden. 123

2 5 Herstellen und Einbau des Betons Betontransport Im Betondeckenbau wird überwiegend Frischbeton steifer Konsistenz verwendet. Er darf mit Fahrzeugen ohne Mischer oder Rührwerk befördert werden. Er muss spätestens 45 Minuten nach dem Mischen vollständig entladen sein und danach sofort verarbeitet werden. Diese Zeitspanne ermöglicht einen Transportweg von etwa 20 km mit Anfahr- und Wartezeiten, sodass auch ausgedehnte Baustellen von einem zentralen Mischplatz aus bedient werden können. Eine Verlängerung der Transportzeit über 45 Minuten hinaus ist bei kühler Witterung vertretbar, wenn keine Qualitätseinbuße des Betons zu befürchten ist. Dagegen ist die volle Inanspruchnahme der genannten Transportzeit bei sehr hohen Temperaturen nicht ohne Weiteres möglich. Die Kippmulden der Transportfahrzeuge dürfen nur dann aus Aluminium bestehen, wenn durch besondere Vorkehrungen ein direkter Kontakt des Frischbetons zu den Aluminiumflächen ausgeschlossen wird. Bereits geringste Mengen an Aluminiumabrieb reagieren mit dem Zementleim unter Bildung von Wasserstoffgas. Das Gas steigt nach dem Verdichten an die Oberfläche, sodass sich dort trichterförmige Poren bilden. Frischbeton mit anderer als steifer Konsistenz darf in der Regel nur in Mischfahrzeugen oder in Fahrzeugen mit Rührwerk zur Verwendungsstelle befördert werden. Die Entladung muss spätestens 90 Minuten nach Wasserzugabe vollständig beendet sein. Der Luftgehalt von Luftporenbeton ändert sich durch den Transport von der Mischanlage zum Einbauort im Allgemeinen nur unwesentlich. Mischvorgänge im Lieferfahrzeug während des Transports können den Luftgehalt jedoch beeinflussen. Es ist mit langsam drehender Trommel zu fahren, damit der Einfluss gering gehalten wird. Bis zum Einbau ist der Frischbeton gegen schädliches Austrocknen oder die Aufnahme von Niederschlagwasser zu schützen, z.b. durch Abdecken der Ladefläche Schalung und Führung der Einbaugeräte Die Schalung und die Führung der Einbaugeräte sind so auszuführen, dass die geforderte profilgerechte Seiten- und Höhenlage der Decke sowie die Ebenheit der Betonoberfläche sicher eingehalten werden. Der Beton darf zwischen stehender oder geschleppter Schalung eingebaut werden. Die stehende Schalung (Bild 5.4) muss so fest und unverrückbar aufgestellt und gesichert sein, dass sie sich nach der Ausrichtung nicht mehr verschieben lässt. Für die Bauklassen SV, I bis III ist eine Schalung aus Stahl oder Beton (zum Beispiel aus zuvor hergestellten Fertigungsstreifen oder Randeinfassungen) zu verwenden. Besonders bei größeren Fertigungsbreiten müssen erheb- 124

3 liche Maschinenlasten ohne Durchbiegungen aufgenommen werden können. Schalungsschienen müssen fest verlascht und satt aufgelagert sein. Dies kann durch Unterfüttern der Schienenstöße und Unterpressen des gesamten Auflagebereichs mit Zementmörtel erreicht werden. Jede Art von Schalung darf mit Holz unterfüttert werden. Dies ist aber nur bei geringen Zwischenräumen zwischen Schalung und Tragschicht sinnvoll. Gegen das Einwirken von Seitenkräften sind die Schalungsschienen durch Schalungsnägel sorgfältig zu sichern. In Tragschichten mit hydraulischen Bindemitteln mit einem mindestens 35 cm breiten Überstand halten die Nägel besonders gut. Das Verlegen und das Lösen der Schalungsschienen sind äußerst lohnintensive Arbeiten. Geräte zum Ziehen der Schalungsnägel sowie zum Lösen, Transportieren und Reinigen der Schalungsschienen können den Lohnaufwand für diese Arbeiten senken. Schalungen aus Holz sind nur für Decken der Bauklassen IV bis VI oder für enge Kurven zugelassen. Damit der Beton an stehenden Schalungen nicht anhaftet, sind diese mit einem Trennmittel zu behandeln. Die Laufflächen schienengeführter Einbaugeräte bilden die Höhenbezugslinie. Sie müssen im Arbeitsbereich der Verdichtungsgeräte und Glätter sauber sein, damit die geforderte Ebenheit erzielt wird. Eine stehende Schalung darf erst dann entfernt werden, wenn sich der Beton auch nach dem Abrücken der Schalung nicht mehr verformt. Bild 5.4: Einbau des Betons zwischen stehender Schalung (z.b. bei Flugbetriebsfl ächen) 125

4 5 Herstellen und Einbau des Betons Bild 5.5: Geschleppte Schalung Beim Einsatz einer geschleppten Schalung (Gleitschalungsfertiger, Bild 5.5) muss der Frischbeton eine ausreichende Grünstandsfestigkeit aufweisen. Die Schulter der frisch betonierten Fahrbahndecke darf nicht absacken. Eine geschleppte Schalung und die Konsistenz des Frischbetons müssen so beschaffen beziehungsweise aufeinander abgestimmt sein, dass der frische, verdichtete Beton nach dem Weggleiten der Schalung sicher stehen bleibt. Die Laufflächen für den Fertiger sind ausreichend tragfähig, eben und höhengerecht auszubilden. Ihre Breite hängt von der Art des Gleitschalungsfertigers ab und kann bis zu 1 m betragen. Die Feineinstellung sowohl der Höhenlage (Vorbedingung für die geforderte Ebenheit) als auch der Seitenlage nehmen in der Regel Taster am Gleitschalungsfertiger von einem gespannten Bezugsdraht ab (Bild 5.6). Die Steuerungseinrichtungen für Seiten- und Höhenlage sind ständig zu überprüfen. Werden bei der Herstellung der Decke in nebeneinander liegenden Fertigungsstreifen für das Verlegen von Laufschienen oder für die Laufflächen der Einbaugeräte bereits erhärtete Betonflächen mitbenutzt, muss der Beton die auftretenden Belastungen aufnehmen können. Bild 5.6: Leitdraht 126

5 Foto: Hersel Bild 5.7: Stützkörbe für Dübel Einbringen der Dübel und Anker Dübel sind in der Mitte der Plattendicke einzubauen. Sie müssen in Neigung und Längsrichtung der Fahrbahn liegen, damit die Längsbewegung der Platten nicht behindert wird und Risse vermieden werden. Werden die Dübel vor dem Betoneinbau verlegt, sind sie in ihrer Lage so zu sichern, dass sie sich bei Herstellung der Decke nicht verschieben. Zur Sicherung ihrer Lage können in der Tragschicht verankerte Stützkörbe (Bild 5.7) aus Betonstahlmatten vorgesehen werden. Die Schräglage der Dübel darf bezogen auf die Dübellänge von 50 cm höchstens 20 mm betragen Werden Dübel eingerüttelt, muss der Beton vor dem Einrütteln der Dübel verdichtet sein. Werden Dübel und Anker eingerüttelt, ist die Decke in der Regel zweilagig oder zweischichtig herzustellen. Dübel und Anker müssen vor dem Einbau der oberen Lage bzw. Schicht eingerüttelt werden. Dazu muss der Unterbeton schon verdichtet sein. Bei einlagigem Einbau ist das Setzen von Dübeln und Ankern nur zulässig, wenn nachgewiesen wird, dass es zu keinen Gefügestörungen des Betons oberhalb der Dübel und Anker kommt. Anker sind in Längsscheinfugen im unteren Drittelpunkt der Plattendicke, in Längspressfugen in der Mitte der Plattendicke einzubauen, damit sie beim Schneiden der Fuge nicht erfasst werden. Andererseits sollten sie mindestens 5 cm über der Deckenunterseite liegen. Im Allgemeinen verwendet man heute kombinierte Dübel- und Ankersetzgeräte mit magazinartiger Bevorratung (Bild 5.8). Werden getrennt arbeitende Dübel- und Ankersetzgeräte benutzt, muss zur Gewährleistung der einwandfreien Dübellage das Ankersetzen vor dem Dübelsetzen erfolgen. Ansonsten besteht die Gefahr, dass die Dübellage durch das Ankereinrütteln beeinflusst wird. Dübel und Anker müssen vor dem Einbau der oberen Lage bzw. Schicht eingerüttelt werden. Nach dem Einrütteln der Dübel und 127

6 5 Herstellen und Einbau des Betons Bild 5.8: Bevorratung der Dübel bei maschineller Verlegung Anker beseitigen gegebenenfalls Glätter die entstandenen Betonverformungen. Anstelle der üblichen Anker werden bei mehrstreifigem Einbau oder Erhaltungsmaßnahmen Schraub- oder Verbundanker verwendet. Es muss eine zugfeste und dauerhafte sowie gegen Korrosion geschützte Verbindung entstehen. Der Einbau von Schraubankern (Bild 5.9) hat häufig zu Schwierigkeiten geführt. Günstiger sind Verbundanker (Klebeanker), wenn eine optimale Abstimmung von Ankerdurchmesser, Bohrlochdurchmesser, Setztiefe und Patronengröße (Klebevolumen) gegeben ist. Foto: Hersel Bild 5.9: Schraubanker in der bestehenden Betondecke 128

7 Dazu muss: der Anker einen Durchmesser von 20 mm und eine Länge von mindestens 650 mm haben, der Anker an einem Ende eine symmetrische Schneide haben und im mittleren Bereich auf einer Länge von 200 mm mit einer geeigneten, gut haftenden, mindestens 0,3 mm dicken Kunststoffbeschichtung versehen sein, der Bohrlochdurchmesser 28 mm betragen, die Setztiefe 250 mm betragen, sodass der Anker mit Klebemörtelüberschuss eingeklebt werden kann und eine Klebepatrone M 24 verwendet werden Einbringen des Betons und der Stahleinlagen Bei zweischichtiger bzw. zweilagiger Bauweise muss der Oberbeton bei warmem, trockenem Wetter spätestens nach 30 Minuten und bei kühlem, feuchtem Wetter spätestens 60 Minuten nach Einbau des Unterbetons eingebracht werden. Bei Einhaltung dieser Richtwerte erfolgt der Einbau frisch in frisch und wird somit die Verbundwirkung zwischen Unter- und Oberbeton gewährleistet. Der Unterbeton darf auch nicht so weit vorgelegt werden, dass er vor dem Einbringen des Oberbetons sichtbar abgetrocknet ist oder vor dessen Verdichtung bereits mit dem Erstarren beginnt Der Beton ist in jeder Schicht oder Lage in gleichmäßiger Höhe über die gesamte Einbaubreite zu verteilen (Bild 5.10). Entmischungen und Vorverdichtung, z.b. beim Entladen, sind zu vermeiden. Bei Decken der Bauklassen SV, I bis III ist der Beton maschinell zu verteilen. Beim Einbau ist zu berücksichtigen, dass der Beton mit einer Überhöhung von mehreren Zentimetern verteilt wird. Sie hängt von der Konsistenz und der Einbaudicke ab. Bild 5.10: Gleichmäßige Verteilung des Betons 129

8 5 Herstellen und Einbau des Betons Bei zweischichtiger Bauweise ist auf die richtige Höhenlage des Unterbetons zu achten, damit der Oberbeton die vorgesehene Dicke von mindestens 5 cm erhält. Fahrbahndecken aus Beton werden nicht bewehrt. Wird die Decke in Ausnahmefällen bewehrt, dürfen Stahleinlagen beim Verdichten des Betons nicht federn. Betonstahlmatten sind gegen Verschieben zu sichern. An allen Fugen sind die Stahleinlagen auf etwa 10 cm zu unterbrechen. Damit reicht die Bewehrung mit Sicherheit nicht bis in die Fuge. Die Wirksamkeit der Fuge wird nicht beeinträchtigt, die Scheinfugen können sich ungehindert öffnen. Obere Stahleinlagen sind mindestens 5 cm und höchstens 7 cm unter der Deckenoberfläche einzubauen. Untere Stahleinlagen müssen eine untere Betondeckung von mindestens 4 cm erhalten. Flächenbewehrungen bedingen in der Regel einen zweischichtigen oder zweilagigen Einbau Verdichten des Betons Der Beton muss über den gesamten Querschnitt gleichmäßig und vollständig verdichtet werden. Beim zweischichtigen Einbau darf der Unterbeton beim Verdichten nicht an die Oberfläche gefördert werden. Gleitschalungsfertiger sind in der Lage, alle vorkommenden Dicken gleichmäßig und ausreichend zu verdichten. Dabei ist jedoch auf eine sorgfältige Einhaltung der Konsistenz und der Schüttdichte des Frischbetons zu achten. Der Beton darf sich während der Verdichtung nicht entmischen. Für Decken der Bauklassen SV, I bis III sind Verdichtungsgeräte einzusetzen, die über die ganze Einbaubreite wirken. Ein stetiger maschineller Vorschub verhindert Unebenheiten infolge ungleichmäßiger Verdichtung. Gleitschalungsfertiger verdichten den Beton mit Innenrüttlern. Die Innenrüttler müssen über die volle Breite des Fertigungsstreifens wirken und in gleicher Höhe und Richtung gehalten werden. Der gegenseitige Abstand der Rüttelflaschen wird auf deren Wirkung abgestimmt. Die richtige Abstimmung der Innenrüttler ist rechtzeitig einbaubezogen vorzunehmen. Es dürfen keine Rüttelgassen entstehen. Beim Auswechseln von Einzelfeldern können zur Verdichtung und zur Oberflächengestaltung Walzenfertiger (Bild 5.11) eingesetzt werden. Da die Verdichtungsenergie dieser Geräte nicht ausreichend ist, sollte der Beton beim Einbau zusätzlich mit Rüttelflaschen verdichtet werden. Für Decken der Bauklassen IV bis VI sowie für Rand- und Einzelfelder dürfen zum Verdichten des Betons außer maschinell fortbewegten Verdichtungsgeräten auch geeignete Kleingeräte ohne Fahrvorrichtung und Führung eingesetzt werden, zum Beispiel einzelne Innenrüttler oder handgeführte Rüttelbohlen. 130

9 Bild 5.11: Verdichten des Betons mittels Walzenfertiger Fertigstellen der Oberfläche Die Oberfläche der Decke wird mit Glätteinrichtungen fertiggestellt, die über die ganze Einbaubreite wirken. Mit diesen Geräten muss die geforderte Ebenheit erreicht werden. Als letztes Glättelement ist bei Decken der Bauklasse SV, I bis III zusätzlich ein Längsglätter einzusetzen. Er beseitigt die beim Formen und Glätten quer zur Straßenachse entstandenen leichten, periodisch wiederkehrenden Unebenheiten. Dadurch werden die Ebenheit und die akustischen Eigenschaften der Betonoberfläche verbessert Durch die Verdichtung entsteht an der Oberfläche der Decke eine dünne Mörtelschicht mit hohem Anteil feinkörniger Bestandteile. Sie ist so dünn wie möglich zu halten, denn sie beeinflusst die Betonoberflächenqualität und die Griffigkeit ungünstig. Eine abschließende Oberflächenbearbeitung gibt der Decke eine dem Verwendungszweck entsprechende Textur. Bei Regen sind Oberflächenbearbeitungen einzustellen. Für die Oberflächenbearbeitung in Quer- oder Längsrichtung können nachstehende Verfahren gewählt werden. Das Verfahren ist in der Leistungsbeschreibung anzugeben. Das Merkblatt für die Herstellung von Oberflächentexturen auf Verkehrsflächen aus Beton (M OB) ist zu beachten. a) Entfernen des Oberflächenmörtels Herstellen einer Waschbetonoberfläche Nach Fertigstellung des fertig eingebauten, verdichteten und geglätteten Oberbetons wird auf die Oberfläche ein dünner Film eines Oberflächenver- 131

10 5 Herstellen und Einbau des Betons Bild 5.12: Aufbringen eines Oberfl ächenverzögerers als Kombinationsmittel zögerers oder eines Kombinationsmittels (Oberflächenverzögerer mit Nachbehandlungsmittel) gleichmäßig aufgesprüht (Bild 5.12). Insbesondere in Randbereichen und bei Wind kann die Gleichmäßigkeit der aufgesprühten Menge beeinträchtigt werden. Im Rahmen der Erstprüfung wird die Wirksamkeit und Verträglichkeit des Oberflächenverzögerers auf dem Beton durch Herstellen einer Probeplatte (Bild 5.13) untersucht. Der Oberflächenverzögerer hat die Aufgabe, das Erhärten in der oberen Randzone des Betons für eine begrenzte Zeit bis in eine definierte Tiefe zu verzögern. Dadurch wird das spätere mechanische Ausbürsten des Oberflächenmörtels ermöglicht. Der Zeitpunkt dieses Ausbürstens richtet sich im Wesentlichen nach den Witterungsbedingungen (Temperatur, Wind etc.). Bild 5.13: Probeplatte für die Verträglichkeitsprüfung im Rahmen der Erstprüfung 132

11 Foto: Hemrich Bild 5.14: Aufl egen einer Folie Beim Einsatz eines Oberflächenverzögerer als Kombinationsmittel (Verzögerung und Nachbehandlung) wird die Betonoberfläche gleichzeitig nachbehandelt. Wird nur ein Oberflächenverzögerer (nur Verzögerer) verwendet, so wird die Betonoberfläche durch Auflegen einer PE-Folie bis zum Zeitpunkt des Ausbürstens abgedeckt (Bild 5.14). Um ein Abheben zu vermeiden, ist die Folie sicher zu befestigen. Die Folienvariante bringt Vorteile bei kühler Witterung und bei starkem Regen, hat aber auch Nachteile, wie z.b. ein starkes Erhitzen der Betonoberfläche im Sommer, das Abheben der Folie bei starkem Wind mit möglicher Beeinträchtigung des vorbeifahrenden Verkehrs, beim Schneiden der Querfugen vor dem Ausbürsten (Hin- und Herklappen der Folie), und es entsteht der Entsorgungsaufwand für die Folie. Bild 5.15: Freigelegte Gesteinskörnung 133

12 5 Herstellen und Einbau des Betons Bild 5.16: Ausbürsten der Oberfl äche Nach ausreichender Erhärtung und Befahrbarkeit des Betons wird das Gerüst der groben Gesteinskörnung durch Ausbürsten so freigelegt, dass die Oberfläche aus in gleichmäßigen Abständen angeordneten sichtbaren groben Gesteinskörnungen besteht (Bild 5.15). Bei Verwendung eines Kombinationsmittels wird trocken ausgebürstet, wobei auf die Staubentwicklung zu achten ist (Bild 5.16). Bei Verwendung einer Folie wird nass ausgebürstet und die Mörtelschlämpe fließt ins Bankett. Hinsichtlich der Nachbehandlung ist dieses Nassausbürsten vorteilhaft. Die durch das Ausbürsten entstehende Texturtiefe soll zwischen 0,6 und 1,1 mm liegen. Die mittlere Texturtiefe ist nach DIN EN mit Glassand (Sandfleckmethode) zu bestimmen. Dabei wird eine festgelegte Menge an Glassand mit einer Scheibe durch spiralförmig sich erweiternde Kreisbewegungen in den Vertiefungen der Oberfläche verteilt. Nach Messung des Durchmessers lässt sich in Verbindung mit dem Volumen des aufgebrachten Sandes die mittlere Texturtiefe berechnen. Je Messfeld (z.b. eine Betonplatte) sind die Messungen abwechselnd auf den Fahrstreifen jeweils an vier Stellen durchzuführen (siehe Abschnitt 6). Die Reihenfolge von Ausbürsten und Fugenschnitt ist von den örtlichen Bedingungen abhängig, wobei sich das Ausbürsten vor dem Fugenschneiden als günstig erwiesen hat. Unmittelbar nach dem Ausbürsten ist bei allen Ausführungsvarianten auf die Betonoberfläche ein Nachbehandlungsmittel gleichmäßig aufzusprühen (Bild 5.17). 134

13 Bild 5.17: Nachbehandlung nach dem Ausbürsten b) Strukturieren mit einem Stahlbesen Nach dem Glätten und noch vor dem Aufbringen des Nachbehandlungsmittels wird die Betonoberfläche mit einem mindestens 45 cm breiten Stahlbesen strukturiert. Der Besen muss aus zwei gegeneinander versetzt angeordneten Büschelreihen aus Federstahl bestehen. Von einer Arbeitsbühne aus wird der Besen im flachen Winkel (ca. 30 ) unter leichtem Anpressdruck quer zur Fahrbahndecke geführt (Bild 5.18). Dabei wird die Oberfläche strukturiert und sie erhält eine hohe Griffigkeit. Nachteilig ist die höhere Lärm emission. Untersuchungen, bei denen der Besenstrich in Längsrichtung geführt wurde, zeigen eine geringfügig niedrigere Lärmemission. Bild 5.18: Herstellen des Besenstrichs (z.b. auf Flugbetriebsfl ächen) 135