CEM-II-M-Zemente für nachhaltige Brückenbauwerke (k)ein Widerspruch

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1 CEM-II-M-Zemente für nachhaltige Brückenbauwerke (k)ein Widerspruch Betontechnologen- u. Mischmeisterschulung 2015 HEIKO ZIMMERMANN

2 Klimawandel, CO 2 - (Energie-) Einsparung Offene Fragen? Wie weit können wir den Klinkeranteil im Massengut Zement reduzieren und trotzdem eine sichere Anwendung gewährleisten? (Konflikt Leistungsfähigkeit und technische Anforderungen für den Einsatz, Mehraufwand) Welchen Preis (technisch und kommerziell) ist der Kunde (Gesellschaft) bereit, für grünere Baustoffe zu zahlen? Seite 2

3 Wichtige Hauptbestandteile im Zement Einfluss auf die Betoneigenschaften Eigenschaften Klinker Kalksteinmehl HÜS Flugasche Verarbeitbarkeit o + o + Nachbehandlung o Dichte/Porosität o Frostwiderstand + o o o Karbonatisierung + o - + Chloriddiffusion o o + + Sulfatwiderstand o negtiv o neutral + günstig Seite 3

4 Granulometrie des Bindemittels Durch geeignete Kombination der Hauptbestandteile hohes Steigungsmaß und n entsprechender Herstellverfahren (gemeinsames großes Lückenvolumen Mahlen oder getrenntes höherer Wasseranspruch Mahlen und Mischen) niedriges Steigungsmaß n geringes Lückenvolumen, niedrigerer Wasseranspruch Seite 4

5 SCHWENK Portlandkompositzemente mit mehr als zwei Hauptbestandteilen in Süddeutschland WERK KARLSTADT CEM II/B-M (S-LL) 32,5 R-AZ WERK ALLMENDINGEN CEM II/A-M (V-LL) 42,5 N neu CEM II/B-M (V-LL) 32,5 R-AZ Seite 5

6 DIN-Fachbericht 100: Tabelle F.3.2 Anwendungsbereiche für CEM-II-M-Zemente * * * Für die SCHWENK B-M-Zemente liegen allgemeine bauaufsichtliche Zulassungen vom Deutschen Institut für Bautechnik vor. Damit können sie für alle Expositionsklassen eingesetzt werden. Seite 6

7 ZTV-ING Teil 3 Massivbau Abschnitt 1 Beton Anforderungen an die Ausgangsstoffe Seite 7

8 ZTV-ING Teil 3 Massivbau Abschnitt 1 Beton Anforderungen in Abhängigkeit von Expositionsklassen Seite 8

9 VDB/DBV-Merkblatt "Brückenkappen aus Beton": Seite 9

10 Kontroverse Diskussion über Schadensursachen Zementart nicht ausschließlich für Schäden verantwortlich!!! EINFLUSSFAKTOREN: Ausgangsstoffe, Mischen des Betons, Transport, Einbau, Nachbehandlung etc. Abwitterungen "Popouts" Abplatzungen der Beschichtung Seite 10

11 Ingenieurbüro Schiessl Gehlen Sodeikat Dauerhaftigkeitsbemessung von Brückenkappenbetonen Seite 11

12 Ingenieurbüro Schiessl Gehlen Sodeikat Dauerhaftigkeitsbemessung von Brückenkappenbetonen AUFTRAG: Dauerhaftigkeitsberechnungen im Hinblick auf chloridinduzierte Korrosion für drei Brückenkappenbetone 1. Beton mit CEM I 42,5 N (Referenzbeton) 2. Beton mit CEM II/A-LL 32,5 R 3. Beton mit CEM II/A-M (V-LL) 42,5 N REZEPTUR (XF4, XD3, C25/30): 350 kg/m³ Zement w/z-wert = 0,48 Sieblinie A/B 16 mm LP-Eintrag Ausbreitmaß F2 Seite 12

13 Ingenieurbüro Schiessl Gehlen Sodeikat Dauerhaftigkeitsbemessung von Brückenkappenbetonen FRISCH- UND FESTBETONKENNWERTE CEM I 42,5 N CEM II/A-LL 32,5 R CEM II/A-M (V-LL) 42,5 N Ausbreitmaß a 10 [mm] LP-Gehalt [Vol.-%] 5,5 5,3 5,0 Druckf. 2 d [N/mm²] 20,6 20,9 25,7 Druckf. 28 d [N/mm²] 44,6 44,8 52,2 Druckf. 91 d [N/mm²] 46,6 45,0 53,5 Seite 13

14 Ingenieurbüro Schiessl Gehlen Sodeikat Dauerhaftigkeitsbemessung von Brückenkappenbetonen ABWITTERUNGSMENGEN NACH DEM CDF-TEST Mittlere aufsummierte Abwitterung [g/m 2 ] Abnahmekriterium Beton 1 (CEM I 42,5 N) Beton 2 (CEM II/A-LL 32,5 R) Beton 3 (CEM II/A-M (V-LL) 42,5 N) Frost-Tau-Wechsel [-] Seite 14

15 Ingenieurbüro Schiessl Gehlen Sodeikat Dauerhaftigkeitsbemessung von Brückenkappenbetonen VERHÄLTNISWERTE DER ERRECHNETEN LEBENSDAUER Beton mit Zement Verhältniswert errechneter Lebensdauer zum Referenzbeton CEM I 42,5 N (Referenz) 1 CEM II/A-LL 32,5 R 0,75 CEM II/A-M (V-LL) 42,5 N 2,75 Grenzzustand: chloridinduzierte Depassivierung der Bewehrung (XD3) (Zuverlässigkeitsindex β 0 0,5) Eingangsvariable: u.a. Chlorideindringwiderstand Seite 15

16 CEM II/A-M (V-LL) 42,5 N in ZTV-ING-Projekten Praxisbeispiele BAUVORHABEN: BAB A96 TUNNEL ETTERSCHLAG Erweiterung Rettungswege, ca m³ ZTV-ING-Beton C30/37, Ausführung 2014 BAUVORHABEN: BAB A96 TUNNEL ECHING Erweiterung Rettungswege, ca. 770 m³ ZTV-ING-Beton C30/37, Ausführung 2014 Bauausführender: Fa. Xaver Lutzenberger GmbH & Co. KG Seite 16

17 CEM II/A-M (V-LL) 42,5 N in ZTV-ING-Projekten Praxisbeispiele Bilder: BAB A96 Tunnel Eching Seite 17

18 CEM II/A-M (V-LL) 42,5 N in ZTV-ING-Projekten Praxisbeispiele Bilder: BAB A96 Tunnel Etterschlag Seite 18

19 Vergleichsversuche ZTV-ING-Betone TBR Technologiezentrum Süd AUFTRAG: Bestimmung der Frisch- und Festbetonkennwerte für zwei Wandbetone (Tunnel) 1. Beton mit CEM II/A-LL 32,5 R 2. Beton mit CEM II/A-M (V-LL) 42,5 N REZEPTUR (XF2, XD2, C30/37): 350 kg/m³ Zement w/z-wert = 0,49 Sieblinie A/B 16 mm FM 0,65 M.-% v.z. Ausbreitmaß F3 Seite 19

20 Vergleichsversuche ZTV-ING-Betone TBR Technologiezentrum Süd FRISCH- UND FESTBETONKENNWERTE CEM II/A-LL 32,5 R CEM II/A-M (V-LL) 42,5 N Ausbreitmaß a 10 [mm] LP-Gehalt [Vol.-%] 1,4 1,6 Druckf. 2 d [N/mm²] 29,3 30,1 Druckf. 28 d [N/mm²] 55,2 57,8 E-Modul 28 d [N/mm²] Karbonatisierungstiefe [mm] (20 C, 65 % r.lf, 180 d) 4 2 Seite 20

21 CEM II/A-M (V-LL) 42,5 N in ZTV-ING-Projekten Praxisbeispiele BAUVORHABEN: BAHNBRÜCKE FRAUENWALD, IGLING Fundamente und Widerlager, ca. 450 m³ ZTV-ING-Beton C30/37, Ausführung Herbst 2014 Bauausführender: Fa. Xaver Lutzenberger GmbH & Co. KG Seite 21

22 CEM II/A-M (V-LL) 42,5 N in ZTV-ING-Projekten Praxisbeispiele ANGEHENDES BAUVORHABEN: NORDTANGENTE INGOLSTADT Unterführung (Deckelbauweise), kreuzungsfreier Ausbau 2 von 4 Straßenspuren, ca m³ ZTV-ING-Beton, Ausführung 2015 Bauausführender: Fa. Markgraf GmbH & Co. KG Seite 22

23 CEM II/A-M (V-LL) 42,5 N in ZTV-ING-Projekten Praxisbeispiele ANGEHENDES BAUVORHABEN: BAHNUNTERQUERUNG EITENSHEIM Ausbau Bahnunterquerung (Betontrog), ca m³ Beton nach ZTV- ING in C30/37 LP (XD3, XF4), Ausführung 2015 Bauausführender: Fa. Markgraf GmbH & Co. KG Seite 23

24 Fazit CEM II-M-Zemente für nachhaltige Brückenbauwerke - kein Widerspruch Laut Untersuchungen beim Ingenieurbüro Schießl Gehlen Sodeikat und TBR TZ CEM II-M-Zement vergleichbare Frisch- und Festbetoneigenschaften Dauerhaftigkeitsberechnungen errechnete Lebensdauer vom Beton mit CEM II-M-Zement mehr als doppelt so lang wie Referenzbeton Zunehmende Praxisanwendungen mit CEM II-M-Zementen im ZTV- ING-Bereich werden hoffentlich die Vorbehalte ausräumen Seite 24

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