Prof. Dr.-Ing Rolf Breitenbücher. Lehrstuhl für Baustofftechnik. Ruhr-Universität Bochum. 7. GUEP Planertage 1. Ruhr-Universität Bochum

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1 Die sachkundige Planung von Instandsetzungs- und Verstärkungsmaßnahmen mittels Spritzmörtel / Spritzbeton nach DIN EN / DIN sowie mittels Vergussbeton nach der Vergussbeton- Richtlinie des DAfStb Prof. Dr.-Ing Rolf Breitenbücher 7. GUEP Planertage 1 Krefeld

2 Grundlagen für Instandsetzung Erneuerung / Wiederherstellung der Betondeckung meist dünne Schichten Je dünner die Schicht, umso kritischer! Maßgebend: Dauerhafter Verbund unter allen möglichen Einwirkungen DAfStb-Richtlinie Schutz und Instandsetzen von Betonbauteilen (Rili-SIB) 7. GUEP Planertage 2 Krefeld

3 Beton-/Mörtelart Verschiedene Materialien für Beton nach EN / DIN Spritzbeton nach EN / DIN unterschiedliche Dicken Größtkorn [mm] Schichtdicke min [mm] max [mm] 8 oder Zementmörtel PCC SPCC PC GUEP Planertage 3 Krefeld

4 Bewehrung einbetten ja, aber vollständig Bewehrung voll umhüllen (Verbund!) 7. GUEP Planertage 4 Krefeld

5 Grundlagen für Instandsetzung Feuchtezustand Verklammerung Feinmörtel des Betonersatzes mit dem Untergrund i.a. Haftbrücken + frisch-in-frisch - Auftrag!! nicht immer einfach bei großflächigem Betonersatz: andere Lösungen Nachbehandlung 7. GUEP Planertage 5 Krefeld

6 Haftbrücke? Wegen Bewehrung: keine Haftbrücke möglich: Spritzbeton Beton mit weicher / fließfähiger Konsistenz (F4/F5), Vergussbeton 7. GUEP Planertage 6 Krefeld

7 Grundlagen Spritzbeton Verdichtung des Betons durch Aufprall (v 30 m/s) Einhämmern des Feinmörtels in den Betonuntergrund sehr gute Verbindungsebene Haftbrücke entbehrlich Trocken- /Naßspritzbeton Abwägung Leistung./. Reinigungsaufwand Trockenspritzen: ca. 2 4 m³/h Naßspritzen: ca m³/h 7. GUEP Planertage 7 Krefeld

8 Spritzbeton Applikation: Keine Haftbrücke notwendig Auftrag auf mattfeuchten Untergrund Für größere Schichtdicken: Spritzen in mehreren Lagen Nachfolgende Lage erst auf ausreichend erhärtete Lage aufspritzen 7. GUEP Planertage 8 Krefeld

9 Spritzbeton Düsenabstand: ca. 0,8 bis 1,5 m Rechtwinklig auf Auftragsfläche spritzen (außer bei Bewehrung einspritzen) 7. GUEP Planertage 9 Krefeld

10 Rückprall beim Spritzbetoneinbau Rückprallanteil in der Praxis: Je nach Randbedingungen: M.-% 7. GUEP Planertage 10 Krefeld

11 Rückprall von Spritzbeton in Abhängigkeit vom Düsenabstand 7. GUEP Planertage 11 Krefeld

12 Rückprall in Abhängigkeit von der Eigenfeuchte des Bereitstellungsgemisches (Trockenspritzverfahren) 7. GUEP Planertage 12 Krefeld

13 Rückprall von Spritzbeton Spritzbeton 80 Siebdurchgang in Gew.-% C A ,125 0,25 0, Lochweite in mm Erhöhung des Zementgehalts in Spritzbetonschicht Ausgangsmischung Erhöhtes Schwind-/ Kriechpotenzial Veränderte Festigkeit /Steifigkeit B GUEP Planertage 13 Krefeld

14 Druckfestigkeit von Spritzbeton in Abhängigkeit vom Düsenabstand f c 7. GUEP Planertage 14 Krefeld

15 Druckfestigkeit von Spritzbeton in Abhängigkeit vom Düsenwinkel f c 7. GUEP Planertage 15 Krefeld

16 E-Modul und Druckfestigkeit von Spritzbeton (senkrecht und parallel zur Spritzrichtung) 7. GUEP Planertage 16 Krefeld

17 Maßgebliche Beanspruchungen des Spritzbetons Altbeton Spritzbeton Fall A: E SB > E AB, f c,sb > f c,ab hohe Zwangs-/ Eigenspannungen 0,3 0,5 mm cm 7. GUEP Planertage 17 Krefeld

18 Maßgebliche Beanspruchungen des Spritzbetons Altbeton Spritzbeton Fall B: E SB < E AB, f c,sb < f c,ab geringe Zwangs-/ Eigenspannungen 0,05 0,1 mm 2-10 cm Ziel: Spritzbeton und Altbeton in Steifigkeit und Festigkeit etwa gleich ( Putzregel) 7. GUEP Planertage 18 Krefeld

19 Elastizitätsmodul Rechenwerte nach DIN (grobe Richtwerte) E cm [N/mm²] C12/ C16/ C20/ C25/ C30/ C35/ C40/ E cm [N/mm²] C45/ C50/ C55/ C60/ C70/ C80/ C90/ Abweichungen je nach Art der Gesteinskörnung: ± 40% 7. GUEP Planertage 19 Krefeld

20 Druckfestigkeit - Elastizitätsmodul Red. z Hydr. KSM Kalkstein- Kalk splitt 7. GUEP Planertage 20 Krefeld

21 Spritzbeton Nachbehandlung der einzelnen Lagen!! Nach DIN 18551: Spritzbeton nicht abreiben! oberste Lage als Spritzmörtel auftragen In Praxis oft direkt abgerieben, wenn nachgewiesen, dass keine Beeinträchtigung zu befürchten ist 7. GUEP Planertage 21 Krefeld

22 Spritzbeton Nachbehandlung der einzelnen Lagen!! Nach DIN 18551: Spritzbeton nicht abreiben! oberste Lage als Spritzmörtel auftragen In Praxis oft direkt abgerieben, wenn nachgewiesen, dass keine Beeinträchtigung zu befürchten ist 7. GUEP Planertage 22 Krefeld

23 Spritzrauhe Spritzbetonoberfläche 7. GUEP Planertage 23 Krefeld

24 Bearbeiten der obersten Spritzbetonlage 7. GUEP Planertage 24 Krefeld

25 Spritzbetonarbeiten über Kopf 7. GUEP Planertage 25 Krefeld

26 Normung Spritzbeton Europäisch: EN Spritzbeton u.a. für Instandsetzung National: DIN (heute: nationale Ergänzung zu EN 14487) Spritzbeton nach EN orientiert sich an Regelungen entsprechend EN nur Beton, d.h. Größtkorn > 4 mm geregelt National: DIN (5.3.8): Erweiterung Betonnorm auch auf Zementmörtel für Fugen Analog: Übernahme Spritzmörtel (max D GK = 4 mm) in DIN GUEP Planertage 26 Krefeld

27 Spezifikation Spritzbeton Analog Beton nach EN 206-1: Konsistenzklasse (falls zutreffend); Druckfestigkeitsklasse, Expositionsklasse; Chloridklasse, Überwachungskategorie: Größtnennkorn der Gesteinskörnung Bei faserbewehrtem Beton zusätzlich: Restfestigkeit / Energieabsorptionsvermögen 7. GUEP Planertage 27 Krefeld

28 Überwachungskategorien Spritzbeton Festlegung der Kategorie durch den Planer unter Berücksichtigung der Komplexizität, des Risikogrades und der Entwurfslebensdauer des jeweiligen Projekts! 7. GUEP Planertage 28 Krefeld

29 Überwachung Spritzbeton Umfang entsprechend Tab. 12 in EN 14487: Maßgeblich: Druckfestigkeit an Bohrkernen (aus Spritzkisten oder aus dem Bauwerk, z.b.: Kat. 1: 1 Probe je 500 m³ oder je 2500 m² oder min 1 Kat. 2: 1 Probe je 100 m³ oder je 500 m² oder min 2 Kat. 3: 1 Probe je 50 m³ oder je 250 m² oder min 3 1 Probe = Mittelwert aus 5 Bohrkernen, wobei bis zu 2 Bohrkerne zu verwerfen sind, wenn deren Festigkeit um mehr als ± 20% vom Mittelwert abweichen (alternativ: nur 3 BK, alle Einzelwerte berücksichtigen) Verfahrensbedingt w/z-wert beim Trockenspritzen nicht nachweisbar: in der Regel unter 0,50 7. GUEP Planertage 29 Krefeld

30 Bei kleineren Flächen und Rundflächen: Vergussbeton durchaus erwägenswert! Untergrundvorbehandlung: wie vor Haftbrücke kann entfallen, wg. extrem weicher Konsistenz Verklammerung des Zementleims im Untergrund verbessert Besonderheiten für Vergussbeton/ Vergussmörtel beachten! 7. GUEP Planertage 30 Krefeld

31 Vergussmörtel / Vergussbeton Spezieller Trockenbeton, v.a. mit ausgeprägtem Fließvermögen für besondere Anwendungen im Betonbau Gemisch aus Zement, trockenen Gesteinskörnungen, ggf. pulverförmigen Betonzusätzen werkmäßig hergestellter Trockenmörtel /-beton Differenzierung: Vergussmörtel: Größtkorn 4 mm Vergussbeton: Größtkorn > 4 mm Seit über 25 Jahren verwendet und bewährt 7. GUEP Planertage 31 Krefeld

32 Vergussbeton / Vergussmörtel Abweichungen gegenüber Beton nach DIN EN / DIN : Konsistenz: besonders fließfähig Mehlkorngehalt: über den Grenzen von DIN Zugabe von Quellzusätzen Separate bauaufsichtliche Regelungen notwendig Allgemeine bauaufsichtliche Zulassungen DAfStb-Richtlinie Herstellung und Verwendung von zementgebundenem Vergussbeton und Vergussmörtel 7. GUEP Planertage 32 Krefeld

33 DAfStb-Richtlinie Erstausgabe Juni 2006 Überarbeitete Version: Nov Aufnahme in Bauregelliste 2007/2 bauaufsichtl. eingeführt Ergänzende Regelungen zu DIN EN / DIN Normregelungen gelten sinngemäß, soweit hier keine Änderungen / Ergänzungen angeführt Vergussbeton regelungstechnisch gleichwertig zu Beton nach EN 206-1/DIN unter Berücksichtigung der dort definierten Randbedingungen 7. GUEP Planertage 33 Krefeld

34 Geltungsbereich der DAfStb-Richtlinie Vergussbeton /-mörtel Vergussbetone /-mörtel mit hoher Frühfestigkeit und Druckfestigkeit mindestens C 50/60 Richtlinie gilt nicht für Vergussbetone /-mörtel mit leichter, schwerer oder rezyklierter Gesteinskörnung, mit künstlich eingeführten Luftporen, mit Festlegung als Standardbeton. Alle Ausgangsstoffe müssen genormt oder bauaufsichtlich zugelassen sein; Einpresshilfen nach DIN EN dürfen für Vergussbeton /-mörtel verwendet werden Für alle anderen Vergussbetone /-mörtel: Allgemeine bauaufsichtliche Zulassung oder Zustimmung im Einzelfall 7. GUEP Planertage 34 Krefeld

35 Zugelassene Anwendungsbereiche (Bsp.) Lagerverguss Fugenverguss bei Fertigteilen Betonersatz nach DAfStb-Richtlinie SIB für Unterbzw. Vergießen von Bauteilen, Vergießen kleinformatiger Fehlstellen, Spalten und Hohlräume 7. GUEP Planertage 35 Krefeld

36 Anwendungsbereiche DAfStb-Richtlinie Vergussbeton /-mörtel Nicht durch Richtlinie abgedeckt: Herstellen von Tragwerken / großformatigen Bauteilen Verankern von Bauteilen (Schubknaggen, Ankerplatten,...) Nachträgliche Einmörtelung von Bewehrungsstäben Großformatige Instandsetzung nach DAfStb-Richtlinie SIB Verwendung in den Expositionsklassen XM und XF4 7. GUEP Planertage 36 Krefeld

37 Anforderungen an Vergussmörtel/-beton Allgemeine Anforderungen (Druckfestigkeitsklassen, Expositionsklassen, Art der Verwendung usw.) sinngemäß entsprechend DIN EN / DIN Begrenzung des Mehlkorngehalts nicht anzuwenden Konsistenz: eigene Klassifizierung Keine Entmischung, keine Sedimentation Quellmaß: 0,1 % Frühfestigkeit nach 24 Stunden: eigene Klassifizierung Schwinden: eigene Klassifizierung Maximale Einbaudicke: d 25 Größtkorn z.b. bei GK 8 mm: max d = 20 cm 16 mm: max d = 40 cm 7. GUEP Planertage 37 Krefeld

38 Konsistenz von Vergussbeton Bewertung: Ausfließmaß ( Ausbreitmaß ohne Schlagen ) Ausfließmaßklassen: a 1: Ausfließmaß 500 bis 590 mm a 2: Ausfließmaß 600 bis 690 mm a 3: Ausfließmaß 700 mm Rückgang des Ausfließmaßes innerhalb 30 Min.: max. 80 mm 7. GUEP Planertage 38 Krefeld

39 Konsistenz von Vergussmörtel Prüfung mit Fließrinne Einteilung in Fließmaßklassen: f1: Fließmaß 550 bis 640 mm f2: Fließmaß 650 bis 740 mm f3: Fließmaß 750 mm innerhalb von 30 Minuten: f 100 mm Alternative für Überprüfung auf der Baustelle: Ausfließmaß aus Mörtelkonus Korrelation vorab herstellen 7. GUEP Planertage 39 Krefeld

40 Quellen und Stabilität von Vergussbeton Entmischen am Frischmörtel: augenscheinliche Beurteilung hinsichtlich Grobkornabsonderung, Bluten... Sedimentationsstabilität: Augenscheinliche Beurteilung des Mörtelgefüges an der Spalt-/Schnittfläche der Quellprobe Quellen ( Dosenversuch ) nach DIN EN 445: nach 24 h : 0,1% 7. GUEP Planertage 40 Krefeld

41 Druckfestigkeit von Vergussbeton /- mörtel Druckfestigkeiten nach 24 h A: 40 N/mm² (Frühfestigkeitsklassen): B: 25 N/mm² C: 10 N/mm² Festigkeitsklassen nach 28 Tagen entsprechend DIN EN (Würfel a = 150 mm) Nach 56 und 91 Tagen kein Festigkeitsabfall gegenüber 28-Tage-Druckfestigkeit 7. GUEP Planertage 41 Krefeld

42 Schwinden von Vergussbeton /-mörtel Prüfung mit vom Hersteller angegebener höchster Wassermenge Schwindklassen SKVM 0: ε s,m,91 0,6, ε s,i,91 0,8 Vergussmörtel: SKVM I: ε s,m,91 0,8, ε s,i,91 1,0 (Prismen) SKVM II: ε s,m,91 1,2, ε s,i,91 1,4 SKVM III: ε s,m,91 1,5, ε s,i,91 2,0 Schwindklassen SKVB 0: ε s,m,91 0,6, ε s,i,91 0,8 Vergussbeton: SKVB I: ε s,m,91 0,8, ε s,i,91 1,0 (Zylinder) SKVB II: ε s,m,91 1,5, ε s,i,91 2,0 7. GUEP Planertage 42 Krefeld

43 Betonergänzung mit Vergussbeton/ mörtel Eigentliche Herstellung des Frischbetons erst auf Baustelle: Veränderte Aufteilung der Verantwortlichkeiten Immer ganze Säcke verwenden Einhaltung der Mindest- und Höchstmenge an Zugabewasser Materialspezifische Überwachung auf der Baustelle (Konsistenz, Quellen, Schwinden, Festigkeit, Sedimentation) 7. GUEP Planertage 43 Krefeld

44 Instandsetzung mit Vergussbeton Einfüll- / Entlüftungsöffnungen einplanen / vorbereiten Abschrägung nach oben Vor Betonage: Entfernen loser Teile, Reinigung von Staub, u.ä. Mindestens 24 Stunden Nachbehandlung 7. GUEP Planertage 44 Krefeld

45 Instandsetzung mit Vergussbeton 7. GUEP Planertage 45 Krefeld

46 Instandsetzung mit Vergussbeton 7. GUEP Planertage 46 Krefeld

47 Instandsetzung mit Vergussbeton 7. GUEP Planertage 47 Krefeld

48 Normung Spritzmörtel - Vergussmörtel Spritzbeton nach EN orientiert sich an Regelungen entsprechend EN nur Beton, d.h. Größtkorn > 4 mm geregelt National: DIN (5.3.8): Erweiterung Betonnorm auch auf Zementmörtel für Fugen Analog: Übernahme Spritzmörtel (max D GK = 4 mm) in DIN Vergussbeton und Vergussmörtel gleichzeitig in DAfStb-Richtlinie Herstellung und Verwendung von zementgebundenem Vergussbeton und Vergussmörtel geregelt 7. GUEP Planertage 48 Krefeld

49 Spritzmörtel - Vergussmörtel./. Spritzbeton - Vergussbeton Maßgebend: Verbund unterliegt bei dünnen Schichten massiveren Beanspruchung DAfStb-Richtlinie Instandsetzung: Für Mörtel: Für Beton: Umfangreiche zusätzliche Nachweise /Materialprüfungen aufgrund der besonderen Beanspruchungen in dünnen Schichten Beton /Spritzbeton nach einschlägigen Normen für dickere Schichten ausreichend; Nachweise wie bei anderen Betonanwendungen 7. GUEP Planertage 49 Krefeld

50 Spritzmörtel - Vergussmörtel./. Spritzbeton - Vergussbeton Diese besonderen Regelungen für dünne Schichten resp. Mörtel können bei Instandsetzungen nicht durch allgemeine Regelungen für Spritzmörtel (DIN 18551) bzw. Vergussmörtel (Rili) ausgehebelt werden! 7. GUEP Planertage 50 Krefeld

51 Spritzmörtel - Vergussmörtel./. Spritzbeton - Vergussbeton Derzeitiger Diskussionsstand: Spritzbeton nach EN/DIN entsprechend Rili SIB Vergussbeton nach Rili VB entsprechend Beton nach Rili SIB; jedoch eigene Spezifikation Spritzmörtel wird aus DIN herausgenommen Regelungen entsprechend Rili SIB (genauer Umfang der zusätzlichen Nachweise noch festzulegen) Vergussmörtel nach Rili VM bei Anwendung Instandsetzung nach Rili SIB (genauer Umfang der zusätzlichen Nachweise noch festzulegen) 7. GUEP Planertage 51 Krefeld

52 Zweckmäßige Spezifikation für Vergussbetone für Instandsetzungen Festigkeit / Steifigkeit des Vergussbetons ähnlich der des Altbetons (nicht signifikant darüber!) Festigkeitsentwicklung: langsam Frühfestigkeitsklasse C ( 10 N/mm² n. 24 Stunden) Schwinden so gering wie möglich SKVB 0! Sedimentationsstabil 7. GUEP Planertage 52 Krefeld

53 Spritzbetone und Vergussbetone für Instandsetzungen 7. GUEP Planertage 53 Krefeld