CEM III/A 42,5 N-LH/(SR)/NA

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1 CEM III/A 42,5 N-LH/(SR)/NA Eigenschaften und Anwendungsmöglichkeiten Betonseminar Leipzig Dipl.-Ing. Roland Mellwitz

2 Wozu benötigen wir einen weiteren Zement? Zementsortiment Werk Bernburg CEM I 32,5 R CEM I 42,5 R CEM I 42,5 R-SR3 CEM I 42,5 N (sd) CEM I 52,5 R CEM I 52,5 N CEM I 52,5 N-NA CEM I 52,5 N (bs) CEM I 52,5 R (bs) CEM II/A-LL 32,5 R CEM II/A-LL 42,5 N CEM II/A-LL 42,5 N (ez) CEM II/A-S 52,5 R CEM II/A-S 52,5 R (sb) CEM II/B-M (S-LL) 42,5 R-AZ CEM III/A 32,5 N-LH/NA CEM III/A 42,5 N-NA CEM III/A 42,5 N CEM III/B 32,5 N-LH/SR/NA Neu: CEM III/A 42,5 N-LH/(SR)/NA 20 Zemente + Spezialbindemittel ATZ, Dipl. Ing. Roland Mellwitz Seite 2

3 Neufassung der ZTV-W (Ausgabe 2012) Wasserbauwerke aus Beton und Stahlbeton LB 215 ZTV-W LB 215 Teil 1: Bemessung und Konstruktion Teil 2: Beton Teil 3: Bauausführung folgende Zemente dürfen verwendet werden: alle CEM I versch. CEM II alle CEM III/A und alle CEM III/B in vielen Ausschreibungen wird zusätzlich "NA" und sogar "SR" vom Planer gefordert alle Zemente für massige Bauteile müssen die Eigenschaft "LH" besitzen ATZ, Dipl. Ing. Roland Mellwitz Seite 3

4 Neufassung der ZTV-W (Ausgabe 2012) Luftporenbeton mit CEM III/A Für XF3 müssen LP-Betone zum Einsatz kommen!!! Mindestluftporengehalt lt. DIN EN Tab 2.2 Fußnote f XF3 und XF4 - Betone sind einer Frostprüfung nach BAW-MFB zu unterziehen Grenzwert für einen CEM III/A Zement HÜS-Gehalt: % 50% bei LP-Beton 45% für SR-Eigenschaft (laut Zulassung DIBt) ATZ, Dipl. Ing. Roland Mellwitz Seite 4

5 Widerstand gegen Alkali-Kieselsäure-Reaktion (AKR) Zulässiges Na 2 O eq für Zementeigenschaft "NA" Nach ZTV-W sind entsprechende Maßnahmen zu ergreifen, wenn GK mit alkalilöslicher Kieselsäure nicht sicher auszuschließen ist Tabelle 1 - DIN " Zement mit niedrigem wirksamen Alkaligehalt" ATZ, Dipl. Ing. Roland Mellwitz Seite 5

6 Widerstand gegen Sulfatangriff (SR) Allgemeine Bauaufsichtliche Zulassung für CEM III/A 42,5 N-LH/(SR)/NA Die Bestätigung des Sulfatwiderstandes des Zementes erfolgt über das Deutschen Instituts für Bautechnik Zulassungsprüfung wird durchgeführt vom VDZ Düsseldorf Warum das DIBt? CEM III Zemente sind sulfatbeständig bei einem HÜS-Gehalt 66% Nachweis mit dem SVA Verfahren Schwenk Lösung: Allgemeine Bauaufsichtliche Zulassung des CEM III/A 42,5 N-LH/SR/NA ATZ, Dipl. Ing. Roland Mellwitz Seite 6

7 Widerstand gegen Sulfatangriff (SR) Allgemeine Bauaufsichtliche Zulassung für CEM III/A 42,5 N-LH/(SR)/NA SVA Verfahren: Messung der sulfatbedingten Dehnungen SVA Probekörper Flachprismen 10 x 40 x 160 mm Sulfatlösung (NaSO 4 ) mg SO 4 /l Wechsel der Lösung Vergleichslagerung Vorlagerung alle 14 d Ca(OH) 2 Lösung bis 14 d in Ca(OH) 2 -Lösung w/z Wert des Mörtels 0,50 Prüftemperatur Prüfdauer Prüfkriterium 20 C/5 C 91 d Dehnungsdifferenz max. 0,5 mm/m ATZ, Dipl. Ing. Roland Mellwitz Seite 7

8 Neufassung der ZTV-W (Ausgabe 2012) Wasserbauwerke aus Beton und Stahlbeton LB 215 max. Bauteiltemperatur und max. Betondruckfestigkeit f cm;28d (Bauteilabmessung 0,80 m): Schleusensohle XC1/XC2 53 C / 41 N/mm² Schleusensohle XC1/XC2 + XA1 56 C / 43 N/mm² Schleusensohle XC1/XC2 + XA2 61 C / 46 N/mm² Schleusenkammerwand XC1 4 + XF3 61 C / 46 N/mm² Betontemperaturen an der Einbaustelle: max. +30 C Bauteilabmessungen < 0,8 m max. +25 C Bauteilabmessungen 0,8 m und Planiebereiche Bauteiltemperatur = T Beton + T qadiab,7d T beton T qadiab,7d Frischbetontemperatur quasiadiabatische Temperaturerhöhung im Beton ATZ, Dipl. Ing. Roland Mellwitz Seite 8

9 Die maximale Bauteiltemperatur weitere Einflussgrößen T qadiab, 7 d z H Q Zement Beton T qadiab,7d z H Zement Q Beton quasiadiabatische Temperaturerhöhung im Beton Zementmenge in kg/m³ Hydratationswärme des Zementes in kj/kg (LH 270 J/g) Wärmekapazität/(m³Beton) in kj/(m³ K) Q Beton = Rohdichte Beton [kg/m³] * 1,1 kj/(kg K) = 2350 * 1,1 = 2590 kj/(m³ K) ATZ, Dipl. Ing. Roland Mellwitz Seite 9

10 Gesamthydratationswärmeentwicklung Zement Gegenüberstellung verschiedener Zemente CEM III/A 42,5 N Q H =281 J/g CEM III/A 42,5 N-LH/(SR)/NA Q H = 248 J/g Hydratationswärme [J/g] Grenzwert für LH 270 J/g CEM I 42,5 R-SR 3 Q H = 291 J/g CEM III/A 32,5 N-LH/NA Q H = 235 J/g CEM III/B 32,5 N-LH/SR/NA Q H = 203 J/g Zeit [h] ATZ, Dipl. Ing. Roland Mellwitz Seite 10

11 Normeigenschaften des CEM III/A 42,5 N-LH/(SR)/NA Grenzwerte für die Eigenschaften HÜS-Gehalt: % 50% bei LP 45% für SR (laut Zulassung DIBt) Na2O-Äqu.: 0,95% LH : 270 J/g Druckfestigkeit: 2d 10,0 MPa 28d 42,5 MPa 28d 62,5 MPa ATZ, Dipl. Ing. Roland Mellwitz Seite 11

12 Normeigenschaften des CEM III/A 42,5 N-LH/(SR)/NA Dichte: 3,05 Mg/m³ ATZ, Dipl. Ing. Roland Mellwitz Seite 12

13 Weitere Eigenschaften CEM III/A 42,5 N-LH/(SR)/NA Farbmessung im L*a*b* - Farbraum Farbvergleich verschiedener Hochofenzemente Farbwerte L*a*b* CEM III/A 42,5 N- LH/(SR)/NA CEM III/A 42,5 N CEM III/A 32,5 N- LH/NA CEM III/B 32,5 N- LH/SR/NA L* 65,4 69,5 71,1 78,9 a* 0,4 0,3 0,4 0,4 b* 10,1 10,1 9,3 7,8 Helligkeitswert Einfluss Einsatz SR-Klinker (dunkel) und Zunahme HÜS-Anteil ATZ, Dipl. Ing. Roland Mellwitz Seite 13

14 Weitere Eigenschaften CEM III/A 42,5 N-LH/(SR)/NA Reissrahmenprüfung nach Springenschmidt Parameter Zeit in h Temperatur in C Spannung in N/mm² Druckspannung Beginn 0,5 21,8-0,01 Maximalwert Druckspannung 24,5 28,3-0,32 Maximalwert Temperatur 23,5 28,3-0,32 Zug-Nullspannung 44 25,2 0 Abkühlbeginn 96 20,2 0,49 Rissbildung (T RR ) 109,5 8,8 1,69 Rissempfindlichkeitsklasse nach Springenschmidt Risstemperatur im Regelversuch Rissempfindlichkeit Klasse in C bis 10 gering A 11 bis 16 mittelmäßig B 17 bis 22 hoch C über 22 sehr hoch D ATZ, Dipl. Ing. Roland Mellwitz Seite 14

15 Festigkeitsentwicklung im Vergleich C25/30 F3 (z=320 kg ; w/z=0,56) Betondruckfestigkeit in N/mm² Prüfzeit in d CEM III/A 42,5N CEM III/A 42,5N-LH/SR/NA Betondruckfestigkeit in N/mm² Detail bis 7d CEM III/A 32,5N-LH/NA CEM III/B 32,5N-LH/SR/NA CEM III/A 42,5N CEM III/A 42,5N-LH/SR/NA Prüfzeit in d CEM III/A 32,5N-LH/NA CEM III/B 32,5N-LH/SR/NA ATZ, Dipl. Ing. Roland Mellwitz Seite 15

16 Festigkeitsentwicklung im Vergleich C35/45 F3 (z=380 kg ; w/z=0,46) Betondruckfestigkeit in N/mm² Prüfzeit in d CEM III/A 42,5N Betondruckfestigkeit in N/mm² Detail bis 7d CEM III/A 42,5N-LH/SR/NA Prüfzeit in d CEM III/A 32,5N-LH/NA CEM III/B 32,5N-LH/SR/NA CEM III/A 42,5N CEM III/A 42,5N-LH/SR/NA CEM III/A 32,5N-LH/NA CEM III/B 32,5N-LH/SR/NA ATZ, Dipl. Ing. Roland Mellwitz Seite 16

17 Beton nach ZTV-W C 30/37 XC4; XF3 (LP+FM) 360 kg /m³ CEM III/A 42,5 N-LH/(SR)/NA w/z. = 0,45 ; 16 mm GK Frischbeton 5 min 45 min Konsistenz mm Betontemp. 23,7 23,5 C Dichte frisch kg/m³ LP-Gehalt 6,7 6,0 % AVA* A 300 1,6 1,5 % L 0,266 0,241 mm Frostprüfungen CF/CIF 28d _ 28 FTW (Wasser) 338 g/m² 0,98 56d _ 28 FTW (Wasser) 178 g/m² 0,99 Festbeton Druckfestigkeit in N/mm² Nachmischung 2 d 12,6 15,7 7 d 24,0 30,7 28 d 42,9 42,9 56 d 48,5 48,5 Grenzwertdiskussion LP-Gehalt 5,5% A 300 1,8% L 0,20 mm 46 N/mm² f c,28d ATZ, Dipl. Ing. Roland Mellwitz Seite 17

18 Beton nach ZTV-W C 35/45 XC4; XF3 (LP+FM) 370 kg /m³ CEM III/A 42,5 N-LH/(SR)/NA w/z. = 0,42 ; 16 mm GK Frischbeton 5 min 45 min Konsistenz mm Betontemp. 22,3 C Dichte frisch kg/m³ LP-Gehalt 6,9 6,0 % AVA* A 300 4,2 5,4 % L 0,097 0,069 mm Frostprüfungen CF/CIF 28d _ 28 FTW (Wasser) 141 g/m² 0,98 56d _ 28 FTW (Wasser) 218 g/m² 0,94 CDF/CIF 28d _ 28 FTW (Salz) 1053 g/m² 0,97 Festbeton Druckfestigkeit in N/mm² 2 d 15,7 7 d 32,6 28 d 47,4 56 d 54,1 Grenzwertdiskussion LP-Gehalt 5,5% A 300 1,8% L 0,20 mm 46 N/mm² f c,28d Achtung: bei Einsatzkombination LP+PCE auf genügend Mikroluftporen achten ATZ, Dipl. Ing. Roland Mellwitz Seite 18

19 Massiges Bauteil mit CEM III/A 42,5 N-LH/(SR)/NA C30/37 F3 XC4; XA1; XF1 (Variantenvergleich) Betondruckfestigkeit in N/mm² Festigkeitsverhältnis r=f cm,2 / f cm,x x=28;56 und 90 0,40 0,30 0,20 0,10 0,00 Nachbehandlung 0,36 0,34 0,30 0,31 0,29 0,27 0,24 0,21 0,19 r 2/28 r 2/56 r 2/90 Prüfzeit in d Rez C 300/60 Rez C 300/60 Rez C 280/70 ATZ, Dipl. Ing. Roland Mellwitz Seite 19

20 Windpark Mahlwinkel erste Baustellenerfahrungen Fundamente für Windkraftanlagen ca. 600 m³ Beton je Fundament in 2 Bauabschnitten betoniert Beton: C30/37 F mm GK XC4; XF1; XA1; XD1; WA ATZ, Dipl. Ing. Roland Mellwitz Seite 20

21 Windpark Mahlwinkel Temperaturmessungen im Bauteil ATZ, Dipl. Ing. Roland Mellwitz Seite 21

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