Schadensbilder beim maschinellen Glätten von LP-Beton Ursachen und Lösungsansätze

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1 Schadensbilder beim maschinellen Glätten von LP-Beton Ursachen und Lösungsansätze Dipl.-Ing. Till Büttner Institut für Bauforschung der RWTH Aachen, ibac, Deutschland Dr.-Ing. Lars Wolff Ingenieurbüro Raupach Bruns Wolff, Aachen, Deutschland Prof. Dr.-Ing. M. Raupach Institut für Bauforschung der RWTH Aachen, ibac, Deutschland Dipl.-Ing. T. Göpfert TPA GmbH, Stuttgart Zusammenfassung Verkehrsflächen in Parkhäusern und Tiefgaragen unterliegen zahlreichen Anforderungen, beispielsweise an die Oberflächenbeschaffenheit der zu beschichteten Betonflächen der Parkdecks. Zur Erzielung einer ebenen und hochwertigen Betonoberfläche, die vor Auftrag der Beschichtung nur einer geringen Untergrundvorbereitung bedarf, werden die Verkehrsflächen in neu zu errichtenden Parkbauten häufig maschinell geglättet. Eine Einstufung in die Expositionsklasse XF4 erfordert, je nach Betonzusammensetzung, üblicherweise die Zugabe eines Luftporenbildners zum Frischbeton. Verschiedene Schadensfälle haben in den letzten Jahren gezeigt, dass ein maschinelles Glätten eines LP-Betons verstärkt zu verfahrenstypischen Schadensbildern führen kann. So können nach Fertigstellung der Verkehrsfläche lokale oder großflächige Hohllagen und Abplatzungen einer wenige Millimeter dicken oberflächennahen Schicht des Rohbetons auftreten. Die Instandsetzung derartiger Schadensbilder erfordert nicht selten ein flächiges Entfernen der oberflächennahen Randzone des Betons mit anschließender Reprofilierung, d.h. zeit- und kostenintensive Instandsetzungsmaßnahmen. Anhand von Testflächen, Laboruntersuchungen sowie der Auswertung von Schadensfällen konnten verschiedene Ursachen typischer Schadensbilder beim maschinellen Glätten von LP-Beton festgestellt und sich daraus ergebende Lösungsansätze abgeleitet werden. Summary Concrete surfaces of parking lots have to meet several requirements, e.g. the grade of the surface of the parking decks. In order to achieve a smooth and high-grade surface, which requires a minimum of work before applying a surface protection system, the concrete surfaces are usually finished with power floats. A classification into the exposition class XF4 requires, depending on the composition of the concrete, usually the addition of air-entrainment agents to the fresh concrete. Various cases show that the usage of power floats in combination with air entrained concrete may lead to an increased occurrence of very typical damages of the concrete surface. These damages usually occur within a few millimeters of depth and result in delamination or hollow areas within the upper concrete layer. Due to the fact that mostly wide areas are affected the repair of such damages results in removing most of the upper concrete layer and renewal of the removed concrete. Based on research work including laboratory tests as well as field cases the reasons which lead to the typical damages by using power floats in combination with air entrained concrete are analyzed and possible solutions in order to avoid damages are derived.

2 1. Grundlagen Nach der aktuell gültigen DIN 1045 in der Ausgabe von 2008 [1] sind Parkflächen, d.h. horizontale Betonbauteile mit Rissbildung und Chloridbeaufschlagung durch winterlichen Tausalzeinsatz auf den Straßen als Bauteile mit den schärfsten Beanspruchungen hinsichtlich Bewehrungskorrosion einzustufen [2], [3]. Im rissfreien Bereich erfolgt die Sicherstellung der Dauerhaftigkeit i.d.r. durch Anordnung einer ausreichenden Betondeckung sowie Mindestanforderungen an die Betonrezeptur gemäß DIN [4]. Definiert werden die Anforderungen an die Betonrezeptur über die jeweils relevanten Expositionsklassen. Gemäß DIN 1045, Teil 1 [1] sind für unbeschichtete Parkdecks die folgenden wesentlichen Expositionsklassen relevant: Ausführung den Vorteil einer hochwertigen, widerstandsfähigen und ebenen Oberfläche, die zu einem späteren Zeitpunkt ohne größere mechanische Oberflächenvorbereitung beschichtet werden kann [7]. So reicht es i.d.r. aus, derartige Flächen vor Auftrag eines Oberflächenschutzsystems gemäß der Instandsetzungsrichtlinie des DAfStb (RL SIB) [8] lediglich durch Kugelstrahlen mechanisch vorzubereiten. Nach [9] erfüllen maschinell geglättete Betone, die für die Expositionsklasse XM1 (Mäßige Verschleißbeanspruchung) ausgelegt sind, i.d.r. nach Glättung auch die Expositionsklasse XM2 (Starke Verschleißbeanspruchung). Bewehrungskorrosion, verursacht durch Chloride, ausgenommen Meerwasser: XD3; Wechselnd nass und trocken Frostangriff mit und ohne Taumittel/Meerwasser: XF4; Hohe Wassersättigung mit/ohne Taumittel Weitere Anforderungen aus Karbonatisierung oder Verschleiß sind i.d.r. nur von untergeordneter Bedeutung und haben keinen zusätzlichen Einfluss auf die Betonrezeptur. Gemäß DIN 1045, Teil 2 [4] ergeben sich auf Basis der vorgenannten relevanten Expositionsklassen u.a. die folgenden Anforderungen an die Betonzusammensetzung: Festigkeitsklasse C 35/45 bzw. C 30/37 (LP) w/z 0,45 LP-Gehalt: 4,5 % (gemessen im Frischbeton unmittelbar vor dem Einbau) Um derartige LP-Betone pumpen und verarbeiten zu können, werden diesen Betonen üblicherweise Hochleistungsfließmittel, z.b. auf Polycarboxylat-Basis zugesetzt. Die Zugabe von Fließmitteln ermöglicht trotz des geringen w/z-wertes bei solchen Betonen Ausbreitmaße entsprechend der Konsistenzklasse F3 der DIN [4] zwischen 420 und 480 mm. Bei der Konzeptionierung eines mit LP-Bildner hergestellten Betons ist zu beachten, dass künstliche Luftporen nicht nur volumetrisch betrachtet werden, sondern den theoretischen Feststoffanteil im Zementleim erhöhen. In der Regel steigt der theoretische Feststoffanteil um ca. 15 kg/m³ Mehlkorn und Feinstsand (< 0,25 mm) je 1 % höherem LP-Gehalt (mittels LP- Bildner eingestellt) an [5]. Diese Veränderung des Feststoffanteils führt damit zu einer Erhöhung der Fließgrenze und Viskosität. Zur Oberflächenvergütung werden Industrieböden oder Parkdecks i.d.r. geglättet. Dies bietet bei fachgerechter Bild 1: Industrieboden unmittelbar nach Beendigung des maschinellen Glättvorgangs Die Dicke der durch das Glätten beeinflussten randnahen Schicht beträgt i.d.r. etwa 2 bis 5 mm, in [9] werden 3 mm genannt, siehe auch Bild 2. In dieser Schicht kommt es zu einer gewissen Anreicherung von Feinmörtel. Bild 2: Dünnschliff einer oberflächennahen Randzone eines maschinell geglätteten LP-Betons: Die vom Glätten beeinflusste Zone liegt bei etwa 2 mm

3 Gleichwohl ist zu beachten, dass die Glättung eines LP-Betons gewisse Risiken in sich birgt. Nach Krell [9] sind dies beispielsweise: Schädigung des LP-Systems, resultierend in einem mangelnden Frost/Taumittelwiderstand Mögliche Verschlechterung des Haftverbundes der dünnen, meist etwa 3 mm dicken durch das Glätten beeinflussten Randzone zum Kernbeton. Kritisch ist vor allem die Festlegung des korrekten Zeitpunkts des Beginns der Glättarbeiten. Technisch muss dieser kurz vor oder bei Erstarrungsbeginn liegen, zum Erstarrungsende müssen die Glättarbeiten abgeschlossen sein [9]. Je nach klimatischen Randbedingungen oder der Art des verwendeten Fließmittels kann der korrekte Zeitpunkt bei gleicher Betonzusammensetzung durchaus um mehrere Stunden variieren. Der korrekte Zeitpunkt auf der Baustelle kann somit nur auf Basis langer Erfahrung anhand der Daumenregel So früh wie möglich glätten, aber erst wenn die Oberfläche mattfeucht und trittfest ist bestimmt werden [9]. Bild 3: Ansteifen eines Betons und Festigkeitsentwicklung sowie Kennzeichnung des trittfesten d.h. für ein Glätten geeigneten Zeitfensters nach [10] Allgemeiner wird in [11] das Glättfenster gemäß dem nachfolgenden Bild angegeben. Als optimaler Zeitpunkt des Glättbeginns kann allerdings auch hier kein absoluter Zeitpunkt angegeben werden, sondern es werden minimale und maximale Eindrucktiefen eines Arbeitsschuhs eines Arbeiters als Richtwerte angegeben. Nach [10] kann der erste Übergang zum Glätten beginnen, wenn [...der Beton begehbar ist, und nur geringe Fußeindrücke von 2 bis 3 mm hinterlassen werden]. Das Feinglätten kann beginnen, wenn an auf den Beton aufgelegten Handflächen keine Materialanhaftungen verbleiben. Beispielhaft ist im folgenden Schema der Bereich, in dem ein Beton geglättet werden kann, dargestellt (C 30/37 mit w/z = 0,50, Konsistenzklasse F3 bei Einbau). Zu beachten ist allerdings, dass der Erstarrungszeitpunkt und damit der Beginn des Zeitfensters für das Glätten in Abhängigkeit der Betonzusammensetzung, der Art und Zugabemenge des Fließmittels, den klimatischen Randbedingungen, etc. maßgeblich beeinflusst wird. Das nachfolgende Bild kann somit nur als allgemeines Schema, nicht jedoch als allgemeine Vorgabe für die Wahl des Zeitpunktes des Glättens verstanden werden. Bild 4: Zeitfenster für die Glättung des Betons nach [11] Bild 5 zeigt die Auswirkungen der Auswahl eines falschen Glättzeitpunktes. Bild 5 oben zeigt eine Oberfläche, die zu früh bearbeitet wurde. Bild 5 unten zeigt eine Betonoberfläche, die zu spät maschinell geglättet wurde. Eine zu späte Bearbeitung führt üblicherweise zu einer Gefügestörung des bereits erhärteten Betons, eine zu frühe Bearbeitung hat eine ausgeprägte und häufig mit Schäden verbundende Zementleimanreicherung an der Oberfläche zur Folge.

4 Eine mikroskopische Untersuchung der Dünnschliffe zeigte deutliche Hinweise auf Ausführungsfehler bei der Glättung der Oberflächen. So liegt, wie in [9] beschrieben, die durch das Glätten beeinflusste Randzone des Betons üblicherweise bei etwa 3 mm. In diesem Bereich erfolgt beim Glätten planmäßig eine Anreicherung von Feinstbestandteilen an der Oberfläche, zudem werden oberflächennah liegende Luftporen zerrieben. Im vom Glätten nicht beeinflussten Bereich hingegen sind weiterhin die nahezu kreisrunden Luftporen zu erkennen. Die Untersuchungen an den Dünnschliffen zeigen jedoch, dass die vom Glätten beeinflusste Zone mehrheitlich zwischen 10 und 15 mm lag, z.t. wurden Werte von mehr als 20 mm gemessen, siehe Bild 6. Bild 5: Betonoberfläche nach zu frühem (oben) oder spätem (unten) maschinellen Glätten Dies bedeutet, dass auf der Baustelle kein exaktes Verfahren existiert, mit dem der geeignete Zeitpunkt des Glättbeginns oder Glättendes, unabhängig von den Witterungsbedingungen, zuverlässig bestimmt werden kann. Vielmehr sind viele allgemeine Empfehlungen in der Literatur zu finden, die sich i.d.r. für einen konkreten Anwendungsfall aufgrund anderer Randbedingungen nicht eignen. 2 Auswertung von Schadensfällen Im Folgenden werden anhand von zwei Schadensfällen typische Schadensbilder, die beim maschinellen Glätten von LP-Beton auftreten können, beschrieben: Bild 6: Beispiele der untersuchten Dünnschliffe; die erkennbaren Hohllagen traten in einer Tiefe von etwa 10 mm auf; Oberseite = Betonoberfläche In Bild 7 sind beispielhaft ein vom Glätten beeinflusster oberflächennaher Bereich sowie ein tiefer liegender unbeeinflusster Bereich vergrößert gegenübergestellt. Vor allem die tiefgehende Schichtgrenze zwischen dem vom Glätten unbeeinflussten und beeinflussten Bereich ist ein Anzeichen für einen Beginn des Glättens deutlich vor Erstarrungsbeginn des Betons. So liegt im vorliegenden Fall die Schichtgrenze zwischen diesen beiden Zonen mit Werten von z.t. mehr als 15 bis 20 mm deutlich über dem üblicherweise zu erwartenden Wert von etwa 1 bis 4 mm [9, 13]. Parkhaus 1: Die Verkehrsflächen dieses Parkhauses wurden mit einem C 30/37 mit LP-Bildner und einem w/z-wert von 0,45 erstellt. Kurze Zeit nach Fertigstellung des Parkhauses wurden vielerorts Risse mit Rissbreiten von 0,2 bis zu 0,5 mm und großflächige Hohllagen festgestellt. Die Tiefe der Hohllagen betrug zwischen 5 und 20 mm. Zur weiteren Untersuchung der Ursachen der Hohllagen wurden Bohrkerne entnommen und aus diesen Bohrkernen Dünnschliffe heraus präpariert.

5 Bild 7: Ansicht eines vom Glätten beeinflussten Bereichs mit zerriebenen Luftporen (oben Lage der Delamination gekennzeichnet) und eines unbeeinflussten Bereichs des Kernbetons mit nahezu kreisrunden Luftporen (unten); Oberseite = Betonoberfläche Ein weiteres deutliches Anzeichen auf einen nicht korrekt gewählten Zeitpunkt des Glättens ist die Struktur der Poren. Zeigen sich im Beton langgestreckte schlauchförmige Poren, so ist davon auszugehen, dass der Beton zu Beginn des Glättvorgangs den Erstarrungsbeginn noch nicht erreicht hat, sondern zu diesem Zeitpunkt noch eine deutlich zu weiche Konsistenz aufgewiesen haben muss. Nach Erstarrungsbeginn ist eine Verformung des Betons resultierend in einem derartigen Porenbild (langgezogene Poren) nicht mehr möglich. Beispielhaft ist diese längliche Porenbildung aus einem vergleichbaren Schadensfall aus der Literatur als auch an einem der erstellten Dünnschliffe in Bild 8 dargestellt. Zudem zeigen sich in Bild 8 unten Wasserlinsen unterhalb größerer Gesteinskörnungen. Auch diese Tatsache spricht für einen zu frühen Beginn des maschinellen Glättens. Bild 8: Ansicht der oberflächennahen Randzone eines flügelgeglätteten LP-Betons mit vergleichbarer Schalenbildung (links oben, nach [13] DSL: densified surface layer; DT: distorted layer; APC: as-placed concrete); Dünnschliff aus Parkhaus 1 im vom Glätten beeinflussten Bereich mit langgestreckten Poren (rechts o- ben) und Bildung von Wasserlinsen unterhalb grober Gesteinskörner (unten) Parkhaus 2 Im Fall des Parkhauses 2 zeigte die in zwei Abschnitten hergestellte, zweiteilige Bodenplatte Schäden infolge maschinellen Glättens des LP-Betons. Die verwendete Betonrezeptur war mit der des Parkhauses 1 vergleichbar. Die Erstellung der zweigeteilten Bodenplatte erfolgte mit der identischen Betonrezeptur mit einem zeitlichen Abstand von einigen Wochen zwischen den beiden Teilen. Der zweite Bauabschnitt der Bodenplatte wurde, nachdem im ersten Bauabschnitt Hohllagen und Abplatzungen der oberflächennahen Randzone des Betons festgestellt worden waren, erstellt. Die klimatischen Randbedingungen waren bei beiden Betonierterminen vergleichbar. Beispielhaft sind die Schäden an der Bodenplatte in Bild 9 gezeigt.

6 Bild 9: Schäden in Form von Abplatzungen der Betonrandzone in Parkhaus 2 Auch in diesem Fall erfolgten Strukturuntersuchungen der oberflächennahen Betonrandzone an Dünnschliffen, die aus Bohrkernen herausgearbeitet worden waren. Obwohl sowohl die Randbedingungen beim Glätten der beiden Hälften der Bodenplatte weitestgehend identisch waren (gleiche Betonzusammensetzung, ähnliche Witterungsbedingungen, identische Kolonnen für Einbau und Glätten des Betons, abgeschatteter Bereich ohne Sonneneinstrahlung, windgeschützter Einbauort, etc.), zeigten sich doch bei den beiden Bauabschnitten deutlich voneinander abweichende strukturelle Schädigungen der Betonrandzone. So lag die Zone der Delamination im ersten Bauabschnitt etwa in der Tiefe der planmäßig vom Glätten beeinflussten Zone von etwa 2 bis 3 mm, siehe Bild 10 oben. Die Struktur der Luftporen unmittelbar unterhalb der delaminierten Betonrandzone zeigte die typische kugelige Struktur. Ähnliche langgestreckte Porenstrukturen wie im vorangegangenen Schadensfall 1 konnten nicht festgestellt werden. Anzeichen für einen zu frühen Glättbeginn waren für diese Bodenplatte nicht vorhanden. Nach Angabe der die Glättarbeiten ausführenden Firma wies der Beton oberflächlich eine hohe Klebrigkeit auf, die in der Fachwelt mitunter auch als Elefantenhaut bezeichnet wird [14]. Diese kann beispielsweise durch bestimmte Zusatzmittelkombinationen verursacht werden, das Auftreten der Elefantenhaut hängt allerdings stark von den objektspezifischen Randbedingungen sowie den Witterungsbedingungen ab. Eine hohe Klebrigkeit des Betons kann beim maschinellen Glätten zu hohen Scherspannungen im Beton und daraus resultierend, wie im Fall des ersten Bauabschnittes des Parkhauses 2 gezeigt, zu einem Abscheren der oberflächennahen Randzone des Betons führen. Bild 10: Beispiele für Dünnschliffe aus Parkhaus 2; Dünnschliff aus dem ersten Bauabschnitt mit einer Einflusszone aus dem Glätten von etwa 2 mm (oben); Dünnschliff aus dem zweiten Bauabschnitt mit einer Einflusszone aus dem Glätten von mehr als 5 bis zu 10 mm (unten) Deutlich anders sah die Porenstruktur im Bereich der Schadstellen im zweiten Bauabschnitt aus. Hier lag die Zone des vom Glätten beeinflussten Bereichs mit teilweise bis zu 10 mm deutlich über der zu erwartenden Größenordnung von etwa 3 mm, siehe Bild 10 unten. Auch wurden, ähnlich wie bei Parkhaus 1, hier wieder langestreckte Poren als Hinweis auf einen zu frühen Glättzeitpunkt gefunden. Bei diesem Schadensfall lagen unterschiedliche Zeitpunkt des Glättens des Betons auf der Baustelle vor. So musste beim ersten Bauabschnitt aufgrund des raschen Ansteifens zeitnah nach Einbau des Betons mit dem maschinellen Glätten begonnen werden. Beim zweiten Bauabschnitt hingegen konnten die Glättarbeiten erst mehrere Stunden nach Einbau des Betons begonnen werden und selbst dieser Zeitpunkt war anhand der Struktur der Poren in den untersuchten Dünnschliffen offensichtlich noch zu früh. Sowohl Betonrezeptur als auch klimatische Randbedingungen waren in beiden Fällen, wie bereits erläutert, jedoch vergleichbar. Beide Schadensfälle, vor allem aber der Schadensfall aus Parkhaus 2 zeigen, dass es auf der Baustelle

7 schwierig, mitunter unmöglich ist, den optimalen Zeitpunkt für den Beginn des maschinellen Glättens zuverlässig zu bestimmen. 3 Auswertung von Probeflächen Im Rahmen eines Forschungsvorhabens in Kooperation mit der Fa. Züblin wurde der Einfluss von fünf unterschiedlichen Betonzusammensetzungen sowie drei Glättverfahren auf die tiefenabhängige Oberflächenzugfestigkeit untersucht. Die Parameter sind auszugsweise in der folgenden Tabelle wiedergegeben. Alle Betone wurden mit einem CEM II B-S 32,5 R hergestellt. Die Betone A, A1 und A2 wurden alle mit LP- Bildner hergestellt und erfüllen die betontechnologischen Anforderungen für eine Expositionsklasse XF4. Alle drei Betone sind der Festigkeitsklasse C30/37 zuzuordnen. Beton B weist eine höhere Festigkeit (C35/45) auf und enthält 30 M-% Flugasche (bez. auf das Zementgewicht). Dieser Beton erfüllt die Anforderungen an einen XF2-Beton. Beton C weist zu den Betonen A, A1 und A3 vergleichbare Festigkeiten auf, enthält allerdings keine Flugasche und auch keinen LP- Bilder. Bei allen Betonen wurde mittels Fließmittel die Konsistenz F3 während der Betonierarbeiten eingestellt. Die Betonierarbeiten erfolgten bei betontechnologisch günstigem Wetter an zwei Tagen im März. Die Temperatur lag zwischen 6 und 11 C; es lag eine geringe Windgeschwindigkeit sowie kein Regen vor. Der Beton wurde mittels Betonpumpe eingebaut und anschließend mittels Flaschenrüttlern verdichtet. Bild 12: Aufnahmen der Probeflächen nach Abschluss des maschinellen Glättens einer Teilfläche der Probefläche Die Frischbetonuntersuchungen, die parallel zu den Betonierarbeiten durchgeführt worden waren, ergaben, dass die beiden Betone A und A1, beide unter Zugabe eines LP-Bildners hergestellt, einen LP-Gehalt nach dem Pumpen von > 5,0 Vol.-% aufwiesen. Beton A2, der ebenfalls LP-Bildner enthielt, wies lediglich einen LP-Gehalt von 3,7 Vol.-% nach dem Pumpen auf. Mit Hilfe der folgenden drei Glättverfahren wurden die Betonoberflächen bearbeitet: Abziehen mit einem Betonverteiler unmittelbar nach der Betonage Abziehen und Abscheiben Abziehen, abscheiben und maschinelles Glätten mittels Flügelglätter Tabelle 1: Ausgewählte Kennwerte der verwendeten Betone Beton A A1 A2 B C Zementgehalt [kg/m³] Flugasche [% v. Z] Bild 11: Aufnahmen der Probeflächen zum Zeitpunkt der Betonierarbeiten LP-Bildner ja ja ja nein nein Zuschlag 0-2 mm 1) Zuschlag 2-8 mm 1) Zuschlag 8-16 mm 1) Druckfestigkeit (28d) [N/mm²] ) Bezogen auf Gesamtanteil des Zuschlags

8 Nach abgeschlossener Herstellung wurden die Probeflächen visuell auf Schadstellen begutachtet. Zudem wurden nach 28 Tagen aus den Probeflächen Bohrkerne zur Bestimmung der tiefenabhängigen Oberflächenzugfestigkeit (0 mm und 20 mm Tiefe) entnommen. In den Bildern 13 bis 15 ist die relative Oberflächenzugfestigkeit der beiden Tiefenlagen dargestellt, wobei die Tiefenlage 20 mm auf 100 % normiert wurde. Zusätzlich sind unterhalb der Säulen die Oberflächenzugfestigkeiten in N/mm² angegeben. (jeweils Mittelwerte aus drei Versuchen) Allgemein lässt sich feststellen, dass die geringsten Oberflächenzugfestigkeiten von den Betonen A und A1, die bei den Betonierarbeiten den höchsten LP- Gehalt aufgewiesen hatten, erreicht wurden. Eine Betrachtung der unterschiedlichen Glättverfahren ergibt, dass bei allen Oberflächen, die nur abgezogen wurden, in einer Tiefe von 20 mm eine höhere Oberflächenzugfestigkeit als an der Oberfläche vorliegt. Die geringsten Oberflächenzugfestigkeiten zeigen die Betone A und A1. Dies kann auf eine unzureichende Verdichtung der Oberfläche infolge des leichten Glättens mittels Betonverteiler zurückgeführt werden. Wird die Oberfläche zusätzlich zu dem Abziehen abgescheibt, lässt sich feststellen, dass das Abscheiben keinen negativen Einfluss auf die Oberflächenzugfestigkeiten hat. Bei allen Betonen sind die direkt auf der Betonoberfläche gemessenen absoluten Werte höher als die der nur abgezogenen Betonoberflächen. Außer bei Beton B zeigt sich auch keine nennenswerte Reduktion der Oberflächenzugfestigkeit an der Oberfläche im Vergleich zu einer 20 mm tief liegenden Betonschicht. Die Erhöhung der Oberflächenzugfestigkeit kann auf eine zusätzliche Verdichtung der Oberfläche durch das Scheiben und damit eine bessere indirekte Nachbehandlung (Verhinderung des Austrocknens der Oberfläche) zurückgeführt werden. Bild 14: Rel. Oberflächenzugfestigkeiten (Säulen) und Oberflächenzugfestigkeiten in N/mm² (Zahlenwerte) der Tiefenlagen 0 und 20 mm Glättverfahren: Abziehen und Abscheiben Bild 13: Rel. Oberflächenzugfestigkeiten (Säulen) und Oberflächenzugfestigkeiten in N/mm² (Zahlenwerte) der Tiefenlagen 0 und 20 mm Glättverfahren: Abziehen Das zusätzlich durchgeführte Flügelglätten führte bei den Betonen A, A1, B und C zu einer deutlichen Reduktion der Oberflächenzugfestigkeit direkt auf der Betonoberfläche. Der Vergleich der Betonrezepturen der Betone A, A1 und A2 zeigt, dass nur minimale Änderungen (Variation des Zementgehaltes sowie des Zuschlags 0-2 mm) zu einer Verschlechterung der Oberflächenzugfestigkeit führen können. Die maximalen Oberflächenzugfestigkeiten wurden von dem Beton A2 erzielt, der das geringste Mörtelvolumen und den geringen LP-Gehalt der mit LP-Bildner hergestellten Betone aufwies.

9 Betonböden stellt der ACI (American Concrete Institute) Bericht 302 [12] dar. Als Ursache für das Auftreten der Ablösungen werden in [12] u.a. die folgenden betontechnologischen Punkte angeführt: Bild 15: Rel. Oberflächenzugfestigkeiten (Säulen) und Oberflächenzugfestigkeiten in N/mm² (Zahlenwerte) der Tiefenlagen 0 und 20 mm Glättverfahren: Abziehen; Abscheiben und maschinelles Glätten Die beiden nicht als LP Betone ausgeführten Betone B und C wiesen die größten Differenzen der Oberflächenzugfestigkeit zwischen 0 und 20 mm auf. Diese beiden Betone enthielten keinen LP Bildern, aber den höchsten Mehlkornanteil. Die Reduktion der Oberflächenzugfestigkeit fiel bei Beton C, der eine höhere Festigkeit als Beton B aufwies, deutlicher aus. Die Oberflächenzugfestigkeit an der Oberfläche war um 42 % niedriger als die Oberflächenzugfestigkeit in einer Tiefe von 20 mm. Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass sich ein zu hoher künstlicher LP-Gehalt oder ein zu hoher Mehlkornanteil negativ auf die Oberflächenzugfestigkeiten nach dem maschinellen Glätten auswirken können. Der augenscheinlich anhand der Ergebnisse optimale Beton A2 zeigte allerdings viele lokale Fehlstellen und ließ sich sehr schlecht verarbeiten. Dies verdeutlicht die Problematik der Entwicklung einer optimalen Betonrezeptur vor dem Hintergrund der Anforderungen aus Verarbeitung des Frischbetons und der späteren Oberflächenbearbeitung. 4 Bewertung der Ergebnisse Die vorgestellten Ergebnisse zeigen, dass nicht nur die Ausführung (Abschätzen des optimalen Glättzeitpunktes; Auswahl geeigneter Glättverfahren, etc.), sondern auch die Betontechnologie eine wesentliche Rolle hinsichtlich des Auftretens von Schäden bei Betonböden nach dem maschinellen Glätten spielt. Eine Zusammenfassung des aktuellen amerikanischen Stands des Wissens hinsichtlich der Herstellung von Verwendungen einer Betonmischung mit zu hohem Mehlkorn- und Feinkornanteil, die dazu neigt, dass sich aufgrund von klimatischen Randbedingungen oder dem Glätten des Betons eine sehr dichte Oberfläche ausbildet. Als maximaler Zementgehalt für ein Größtkorn von 16 mm werden 375 kg/m³ angegeben. Überschreiten eines Luftporengehaltes von mehr als 3 Vol.-%. Bei maschinell geglätteten Flächen sollte auf die Zugabe von LP-Bildnern aufgrund der hohen Schadenswahrscheinlichkeit generell verzichtet werden. Eine übermäßige Verdichtung des Betons mittels Rüttlern kann zu einem Verstärken des Blutens führen. Zu schnelles Abtrocknen der Betonoberfläche infolge von Wind oder heißer Luft nach der Betonage: Dies hat zur Folge, dass bei einem zu frühem Glätten Wasser eingeschlossen wird oder es bei zu spätem Glätten zu einer Schädigung der bereits erhärteten Oberfläche kommt. Diese Empfehlungen für die Minimierung von Abplatzungen infolge maschinellen Glättens widersprechen den Anforderungen der DIN hinsichtlich des Mindestzementgehaltes (C30/37; XD3: 320 kg/m³) nicht. Umgekehrt weisen viele für die Herstellung von Parkdecks verwendete Betonzusammensetzungen für Parkbauten höhere Zementgehalte als der in [12] genannte zulässige Höchstwert von 375 kg/m³ auf. Hinsichtlich des Luftporengehaltes besteht ein deutlicher Unterschied zwischen [12] und der DIN 1045, Teil 2, da bei Ansatz der Expositionsklasse XF 4 gemäß DIN 1045, Teil 2 bei einem Größtkorn von 16 mm mindestens ein LP-Gehalt von 4,5 Vol.-% empfohlen wird. Die untersuchten Musterflächen zeigen auch, dass die Empfehlungen der DIN 1045, Teil 2 für ein Größtkorn von 16 mm zu deutlichen Problemen hinsichtlich der Oberflächenzugfestigkeiten maschinell geglätteter Flächen führen können. 5 Schlussfolgerungen für die Praxis Anhand der Auswertung verschiedener Schadensfälle sowie der ausgeführten Probeflächen lassen sich zum jetzigen Zeitpunkt keine allgemeingültigen und zuverlässigen Verfahren für die zielsichere und schadensfreie Glättung von LP-Beton ableiten. Aus diesem Grund sollte die Glättung von LP-Beton in der Praxis wenn möglich vermieden werden, z.b. durch den folgenden Ansatz: Ansatz der Expositionsklasse XF1 anstelle XF4. Nach Heft 525 des DAfStb, Ausgabe 2003 [5] und

10 dem Merkblatt Parkhäuser und Tiefgaragen des DBV, Ausgabe 2005 [16] kann bei Vorhandensein eines regelmäßig gewarteten Oberflächenschutzsystems die Expositionsklasse XF1 in Ansatz gebracht werden. Die Zugabe eines LP-Bildners kann somit entfallen. Diese Regelung ist auch nach der 2. Auflage des Heftes 525 des DAfStb [15] in Verbindung mit dem Merkblatt Parkhäuser und Tiefgaragen des DBV in der Ausgabe von 2010 [17] möglich. Die Verwendung von LP-Betonen in Parkbauten dürfte zukünftig damit nicht mehr den Regelfall, sondern eher die Ausnahme darstellen. Das Merkblatt Parkhäuser und Tiefgaragen des DBV in der Ausgabe 2010 [17] empfiehlt weiterhin, Betone nur dann maschinell zu glätten, wenn kein LP-Bildner verwendet wird. Muss in Ausnahmefällen ein LP-Beton verwendet und zusätzlich maschinell geglättet werden, sollten der Bindemittelgehalt sowie der LP-Gehalt so weit wie möglich reduziert werden. Zudem sollten möglichst Betonmischungen verwendet werden, für die ein Zusammenhang zwischen Ansteifen des Betons und Festigkeitsentwicklung für verschiedene Witterungsbedingungen bereits vorliegt, so dass dieser als Anhaltspunkt für die Wahl des Zeitfensteres des Glättens herangezogen werden kann. 5 Literaturverzeichnis [1] DIN : Deutsche Norm, Tragwerke aus Beton, Stahlbeton und Spannbeton, Teil 1: Bemessung und Konstruktion, August 2008 [2] Deutscher Ausschuss für Stahlbeton, DAfStb: Heft 525, Erläuterungen zu DIN , Herausgeber: Deutscher Ausschuss für Stahlbeton DAfStb, Fachbereich 07 des NA Bau im DIN Deutsches Institut für Normung e. V., 1. Auflage, 2003 [3] Flohrer, C.: Das neue DBV-Merkblatt Parkhäuser und Tiefgaragen, In: Internationale Zeitschrift für Bauinstandsetzung 10 (2004), Nr. 5, S = Aachen: Institut für Bauforschung, In: 31. Aachener Baustofftag, Aachen, 4. November 2004 [4] DIN : Deutsche Norm, Tragwerke aus Beton, Stahlbeton und Spannbeton, Teil 2: Beton Festlegung, Herstellung, Eigenschaften und Konformität, Juli 2001 [5] Deutscher Beton Verein e.v.: Beton- Handbuch Leitsätze für die Bauüberwachung und Bauausführung, Bauverlag; Wiesbaden und Berlin, 3.Auflage, 1995 [6] DIN EN 206: Beton, Festlegung, Eigenschaften, Herstellung und Konformität, Teil 1, Ausgabe [7] Wagner, J. P., Reichertz, A. : Ausführung- Einbauplanung und Technik sowie neue Erkenntnisse zur Oberflächenbearbeitung bei LP-Betonen. In: Symposium Industrieböden aus Beton, 4. Symposium Baustoffe und Bauwerkserhaltung, Universität Karlsruhe, 15. März Universitätsverlag Karlsruhe [8] Deutscher Ausschuss für Stahlbeton ; DAfStb; DAfStb-Instandsetzungs-Richtlinie: Schutz und Instandsetzung von Betonbauteilen. Teil 1: Allgemeine Regelungen und Planungsgrundsätze. Teil 2: Bauprodukte und Anwendung. Teil 3: Anforderungen an die Betriebe und Überwachung der Ausführung. Teil 4: Prüfverfahren. Ausgabe Oktober Berlin: Deutscher Ausschuss für Stahlbeton, 2001; einschließlich Berichtigungsblättern [9] Krell, J. : Oberfläche und Nachbehandlung von Beton. In: Symposium Industrieböden aus Beton, 4. Symposium Baustoffe und Bauwerkserhaltung, Universität Karlsruhe, 15. März Universitätsverlag Karlsruhe [10] Sonnenberg, R. : Vibrationsgeräte und Methoden zur Verdichtung von Frischbeton, Entwicklung und Tendenzen. In: Zeitschrift Beton, 59. Jahrgang, Ausgabe 10/2009, S Verlag Bau & Technik GmbH Erkrath [11] Surface delamination in slab on ground construction A report based upon site experiment & observation in the Auckland region. In: CCANZ (Cement & Concrete Association of New Zealand) Online Publikation [12] ACI 302.1R-04; ACI Committee 302: Guide for Concrete Floor and Slab Construction [13] Lankard, D. R. : Air Entrainment and Delaminations. In. Concrete International, 2004, Volume 26, Issue 11 [14] Grimm, L. : PCE in der Praxis. In Expertenforum der Betontechnologen Feuchtwagen, Bericht in der Zeitschrift Beton, Ausgabe , Jahrgang 59, Seite 588 [15] Deutscher Ausschuss für Stahlbeton, DAfStb: Heft 525, Erläuterungen zu DIN , Herausgeber: Deutscher Ausschuss für Stahlbeton DAfStb, Fachbereich 07 des NA Bau im DIN Deutsches Institut für Normung e. V., 2. Auflage, 2010 [16] Deutscher Beton- und Bautechnikverein DBV Berlin: Merkblatt Parkhäuser und Tiefgaragen, Ausgabe 2005 [17] Deutscher Beton- und Bautechnikverein DBV Berlin: Merkblatt Parkhäuser und Tiefgaragen, Ausgabe 2010, erscheint voraussichtlich im Herbst 2010