DEUTSCHER BETON- UND BAUTECHNIK-VEREIN E.V.

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1 DEUTSCHER BETON- UND BAUTECHNIK-VEREIN E.V. RUNDSCHREIBEN 242 September 2014 AKTUELLES AUS DER BAUBERATUNG mit Rissen in Betonbauteilen zu tun? Welche Risiken und Verantwortlichkeiten folgen daraus für die am Bau Beteiligten. 1) Bei der Begrenzung der Rissbreite für dieses Bauteil wurde ein Beton angenommen, dessen Betonzugfestigkeit f ct,eff nach 5 Tagen höchstens 50 % der mittleren Zugfestigkeit f ctm erreicht (max. f ct,eff,5d = 0,5 f ctm,28d ). Dies ist bei der Festlegung des Betons und der Bauausführung zu berücksichtigen. Anlass In Ausschreibungen, Leistungsverzeichnissen bzw. bautechnischen Unterlagen werden immer häufiger Angaben zur Begrenzung der frühen Betonzugfestigkeit gemacht. Meist ist ein Hinweistext folgender Art zu finden: Bei der Umsetzung dieser planerischen Anforderung durch bauausführende Unternehmen hat sich herausgestellt, dass diese Begrenzung der frühen Betonzugfestigkeit auf den Baustellen nicht mehr zielsicher möglich ist. Dies ist damit begründet, dass solche Anforderungen von den regional ange- botenen Betonsorten, insbesondere wegen der heutzutage üblicherweise verwendeten Zemente, nicht mehr zielsicher erfüllt werden (siehe z. B. [1]). Insbesondere wegen der oft erhöhten Dauerhaftigkeitsanforderungen (maximale Wasserzementwerte und Mindestzementgehalte) infolge der vom Planer gewählten Expositionsklassen weisen die heute erhältlichen Betone gegenüber den vor einigen Jahren verwendeten tendenziell höhere Frühfestigkeiten auf. Langsam oder sehr langsam erhärtende Betone sind de facto in vielen Regionen nicht mehr am Markt verfügbar. Sie werden praktisch nur noch bei massigen Bauteilen nach der DAfStb-Richtlinie Massige Bauteile aus Beton [2] und in der Regel unter gesonderter Vereinbarung des Nachweises der Betondruckfestigkeit mit einem späteren Prüfalter von 56 oder 91 Tagen verwendet.» weiter auf Seite 3 Anwendung von ZfPBau Das neue DBV-Merkblatt Seite 6 ff. und Seite 18 Normen und Regelwerke Die neue Betonnorm; DIN 18551: Seite 16 f. Neue Arbeitstagungen zur Betoninstandsetzung, zum chemischen Betonangriff und firmeninterne Seminare Seite 20 f.

2 INHALT AKTUELLES AUS DER BAUBERATUNG mit Rissen in Betonbauteilen zu tun? 1 Anwendung zerstörungsfreier Prüfverfahren im Bauwesen (ZfPBau) Das neue DBV-Merkblatt 6 Chemischer Angriff auf Betonbauwerke Das neue DBV-Merkblatt 9 Typischer Schaden im Stahlbetonbau Falscher Beton für Frostangriff mit Taumitteln, fehlender Schutz unter befahrener Parkfläche 12 FORSCHUNG Zukunft Bau startet Antragsforschungsrunde NORMEN UND REGELWERKE DIN : (Entwurf) 14 DIN EN : DIN EN 206 Beton 15 DIN : (Entwurf) 15 Die neue Betonnorm Kommentierung im laufenden Einspruchsverfahren 16 Die neue Anwendungsnorm DIN 18551: Spritzbeton 16 DBV-SCHRIFTEN Neues DBV-Merkblatt zur Anwendung zerstörungs freier Prüfverfahren im Bauwesen 18 Neues DBV-Merkblatt Chemischer Angriff auf Betonbauwerke Bewertung des Angriffsgrads und geeignete Schutzprinzipien 18 DBV-VERANSTALTUNGEN Deutscher Bautechnik-Tag 2015 in Düsseldorf Aktueller Stand der Vorbereitungen 19 Zusatztermin und firmeninterne Seminare 20 DBV-Arbeitstagung Schutz und Instandsetzung von Beton - bauteilen Regelwerke, Diagnoseverfahren, Praxisbeispiele 20 DBV-Arbeitstagung Chemischer Angriff auf Betonbauwerke Planung und Ausführung 21 DBV INTERN 63. Sitzung des Hauptausschusses Baustofftechnik 22 Wir begrüßen die neuen Mitglieder des DBV 22 DBV-Fachveröffentlichungen 22 DAfStb Ultrahochfester Beton Aktuelle Arbeiten des DAfStb 23 DAfStb-Heft DBV-TERMINKALENDER September 2014 bis Dezember Anlagen Bestellzettel DBV-Schriften Fachausstellung Schutz und Instandsetzung von Betonbauteilen Regelwerke, Diagnoseverfahren, Praxisbeispiele Chemischer Angriff auf Betonbauwerke Planung und Ausführung Typische Schäden im Stahlbetonbau II Impressum Herausgeber DEUTSCHER BETON- UND BAUTECHNIK-VEREIN E.V. Kurfürstenstraße Berlin Telefon Telefax info@betonverein.de Geschäftsführung Dr.-Ing. Lars Meyer Redaktion Dipl.-Bw. Anja Muschelknautz Telefon muschelknautz@betonverein.de Petra Rohde Telefon rohde@betonverein.de Druck Druckerei Chmielorz GmbH Ostring Wiesbaden Die Texte des Rundschreibens sind urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung außerhalb der Grenzen des Urheberrechtsgesetzes ist ohne Zustimmung des DBV unzulässig. 2

3 » Fortsetzung von Seite 1 mit Rissen in Betonbauteilen zu tun? Editorial Aus Schaden wird man klug!... so sagt es der Volksmund. Dieser alte Grundsatz gilt auch heute noch. Doch aus eigener Erfahrung heraus zu lernen, ist bisweilen schmerzhaft und vor allem teuer. Schäden an Bauteilen aus Stahlbeton können vielgestaltig sein. Durch viele Baustellenbesuche, Schadensermittlungen und Gutachten sind den DBV-Bauberatern gerade diejenigen Schäden bekannt, die im Betonbau wiederholt und gehäuft auftreten. Eine erste Zusammenfassung der Erfahrungen wurde mit dem DBV-Heft 16 Typische Schäden im Stahlbetonbau Vermeidung von Mängeln als Aufgabe der Bauleitung im Jahr 2008 und der zugehörigen Veranstaltungsreihe vorgelegt. Der Erfolg dieser Veranstaltungen hat uns ermutigt, weiterhin über typische Schäden zu berichten. Daher werden in der Veranstaltung Typische Schäden im Stahlbetonbau II Aber wer hat Schuld? sowie im DBV-Heft 30 mit den Bänden 1 bis 3 viele, auf den Baustellen im Zusammenhang mit Schäden auftretende Fragen anhand von Schadensfällen beantwortet. Was ist genau passiert, warum ist es passiert und wer hat Schuld? Liegen Planungs-, Material- oder Ausführungsfehler vor? Diese Fragen werden für jeden Einzelfall individuell behandelt und anhand der Antworten praxisgerechte Lösungen und Handlungsstrategien zur zukünftigen Fehlervermeidung erarbeitet. Der Frage, bei wem letztendlich die Schuld für den Schaden zu suchen ist, wird zumindest aus technischer Sicht nachgegangen. Lesen Sie das neue Heft 30 oder nehmen Sie an unseren Tagungen teil! Ihr Dr. Lars Meyer Hintergrund des Hinweistextes Der o. g. Hinweistext in bautechnischen Unterlagen informiert über die Tatsache, dass der Tragwerksplaner davon ausgegangen ist, dass die Rissbildung in dem betroffenen Bauteil nur in der frühen Erhärtungsphase während des Abfließens der Hydratationswärme stattfindet (sog. früher Zwang). Dabei wird bei der Ermittlung der Mindestbewehrung zur Rissbreitenbegrenzung rechnerisch eine 50%ige Abminderung des 28-Tage-Normwertes der mittleren Betonzugfestigkeit f ctm und der Zeitpunkt der Rissbildung in den ersten 5 Tagen nach dem Betonieren während des Abfließens der Hydratationswärme angenommen. Diese vom Planer oft gewählten Zahlenwerte (50 % und 5 Tage) sind jedoch nur beispielhaft und in ihrer Größe veränderbar. Solche für frühen Zwang angenommenen Werte führen jedenfalls zu einer gegenüber dem Fall später Zwang deutlich reduzierten Mindestbewehrungsmenge, die der dazugehörigen Ausschreibung bzw. dem Bewehrungsplan zugrunde liegt. Risiken und Verantwortung des Tragwerksplaners Die Möglichkeit der pauschalen 50%-Annahme für die Betonzugfestigkeit bei Zwang aus Abfließen der Hydratationswärme ( ohne genaueren Nachweis ) ist so seit DIN 1045: [3] in der Bemessungsnorm enthalten. Die Anwendung dieser Möglichkeit ist allerdings damit verknüpft, dass alle notwendigen Voraussetzungen und Randbedingungen für die Annahme nur des frühen Zwangs für die Rissbildung durch den Tragwerksplaner auch festgelegt werden. Vermehrt aufgetretene Schadensfälle deuten darauf hin, dass die mit der 50%-Annahme verbundenen Risiken offensichtlich von ihm oft unterschätzt werden und sich das Bauteil anders als geplant verhält. Dem Bauherrn, der an einer beabsichtigten Bewehrungseinsparung ein wirtschaftliches Interesse hat, sollte das erhöhte Risiko, das mit dieser Einsparung verbunden ist, nämlich etwaige unplanmäßige größere Rissbreiten, bewusst gemacht werden. Dies ist Aufgabe des den Bauherrn beratenden Tragwerksplaners. In vielen Fällen kann nämlich nicht sicher ausgeschlossen werden, dass auch nach dem Abfließen der Hydratationswärme zu einem späteren Zeitpunkt bei entsprechender Verformungsbehinderung Zwangskräfte im Bauteil entstehen, die zu Rissen führen können (später Zwang, siehe auch [4]). Dann sollte rechnerisch der Mittelwert der 28-Tage-Betonzugfestigkeit ohne Abminderung, jedoch mindestens 3 N/mm² bei Normalbeton angesetzt werden [6]. In der Konsequenz sollten unabhängig von der Annahme frühen oder späten Zwangs Eventualpositionen im Leistungsverzeichnis für das nachträgliche Schließen von unplanmäßigen Rissen vorgesehen werden. Wenn die Annahme der Rissbildung nur infolge frühen Zwangs nach sorgfältiger Abwägung beibehalten wird, sollte vom Tragwerksplaner ein heutzutage üblicher Beton mit mittlerer Festigkeitsentwicklung (statt langsamer oder sehr lang- 3

4 samer), d. h. mit Zement der Klasse N, angenommen werden. Nach Eurocode 2 [5], 3.1.2, weist dieser Beton rechnerisch unter Laborbedingungen nach 3 Tagen ca. 60 %, nach 5 Tagen ca. 70 % und nach 7 Tagen ca. 80 % der 28-Tage- Druckfestigkeit f cm auf. Die frühe Betonzugfestigkeit entwickelt sich erfahrungsgemäß etwas schneller als die Druckfestigkeit. Als rechnerische Anhaltswerte für die frühe Betonzugfestigkeit f ctm(t) können auf dieser Basis und auf der sicheren Seite nach 3 Tagen ca. 65 %, nach 5 Tagen ca. 75 % und nach 7 Tagen ca. 85 % der 28-Tage-Zugfestigkeit f ctm für Betone mit mittlerer Festigkeitsentwicklung empfohlen werden. Dies zeigt, wie wenig realistisch für heute üblicherweise verfügbare Betone die Annahme ist, dass f ct,eff nach 5 Tagen höchstens 50 % der mittleren Zugfestigkeit f ctm beträgt. Die Informationen des Tragwerksplaners über seine Annahmen in der Ausschreibung bzw. bautechnischen Unterlagen an die ausführenden Bauunternehmen sind weiterhin erforderlich. Sie sollten jedoch in allgemeinerer Form nur auf die Annahme des frühen oder späten Zwangs und nur auf die vorausgesetzte (in der Regel mittlere) Festigkeitsentwicklung des Betons hinweisen. Wichtig ist nach wie vor, dass die Annahmen des Tragwerksplaners für das Bauunternehmen als Bieter in der Ausschreibung klar erkennbar mitgeteilt und die betroffenen Bauteile explizit in der Ausschreibung erwähnt werden. Risiken und Verantwortung des Bauunternehmens Die Begrenzung der Rissbreite mit reduzierter Bewehrungsmenge nur für frühen Zwang ist auch mit hohen Risiken für das Bauunternehmen verbunden, weil insbesondere die während der Bauzeit einzuhaltenden Umgebungsbedingungen (z. B. Temperatur) und die geplante Festigkeitsentwicklung des Betons entweder nur mit erheblichem Aufwand oder nicht zielsicher eingehalten werden können. Sofern aus dem Leistungsverzeichnis oder den bautechnischen Unterlagen hervorgeht, dass bei der Begrenzung der Rissbreite ein Beton angenommen wurde, dessen Betonzugfestigkeit f ct,eff nach 5 Tagen z. B. maximal 50 % der mittleren Zugfestigkeit f ctm erreicht, hat der Bauunternehmer dies bei der Festlegung und Bestellung des Betons zu berücksichtigen. Vor Unterzeichnung des Bauvertrages sollten dann folgende Schritte unternommen werden: Zunächst muss im Zuge der Kalkulation die regionale Verfügbarkeit geeigneter, in der Regel langsam erhärtender Betonsorten geprüft werden. Sind solche Betone lieferbar, sind auch die Konsequenzen auf den Bauablauf zu beachten und einzukalkulieren, wie z. B. verlängerte Nachbehandlungszeiten und Ausschalfristen. Ist ein solcher Beton mit der erforderlichen langsamen Festigkeitsentwicklung auch unter Berücksichtigung aller übrigen projektspezifischen Anforderungen an die Betoneigenschaften regional nicht, nur mit besonderem Aufwand bzw. nicht zu wirtschaftlichen Konditionen lieferbar oder mit den Baustellenrandbedingungen nicht vereinbar, sollte ein tatsächlich lieferbarer Beton mit der Angabe der Festigkeitsentwicklung angeboten und der Bauherr auf die dabei notwendige Anpassung der Annahmen für das Rissbreitenkonzept in der vom Bauherrn beigestellten Tragwerksplanung hingewiesen werden. Wird keine Anpassung (z. B. der Bewehrung) auf Grundlage verfügbarer Betonsorten vorgenommen, sind die wirtschaftlichen und technischen Auswirkungen der Vereinbarung eines regional nicht verfügbaren Betons mit langsamer Festigkeitsentwicklung vor Vertragsabschluss zu überprüfen. Nach Vertragsunterzeichnung sind dem Auftraggeber gegenüber dann ggf. Bedenken in Bezug auf die Gefahr zu großer Rissbreiten anzumelden, sofern trotz Hinweis in der Angebotsphase keine Anpassung auf Grundlage verfügbarer Betonsorten vorgenommen wurde. Werden die o. g. Anforderungen an die frühe Betonzugfestigkeit erst nach Vertragsunterzeichnung bekanntgegeben oder sind sie in der Angebotsphase nicht eindeutig erkennbar, dürften die Mehrkosten, insbesondere aus einer geänderten Betonsorte oder aus Vergrößerung der Bewehrungsmenge, nachtragsfähig sein. Hierzu ist nach 2 Abs. 5 VOB/B [9] ein erforderlicher Schriftverkehr zu führen. Ist ein Beton mit der geforderten langsamen Festigkeitsentwicklung nicht lieferbar, sind ebenfalls Bedenken gemäß 4 Abs. 3 VOB/B anzumelden. Der Nachweis der Verwendung einer vereinbarten und geeigneten Betonsorte kann allein mit den Angaben zur Druckfestigkeitsentwicklung gemäß DIN EN [7] in Verbindung mit DIN [8] über das Verhältnis (r-wert) der mittleren Druckfestigkeit nach 2 Tagen (f cm,2 ) zur mittleren Druckfestigkeit nach 28 Tagen (f cm,28 ) oder durch eine Festigkeitsentwicklungskurve bei 20 C zwischen 2 und 28 Tagen geführt werden. Nach DIN müssen die Angaben zur Festigkeitsentwicklung auf dem Betonlieferschein enthalten sein. Ein direkter Nachweis der Betonzugfestigkeit ist nicht erforderlich. Schlussfolgerungen und Empfehlungen In der Entwurfsphase Einsparungen bei der rissverteilenden Bewehrung sind tragwerksplanerisch grundsätzlich möglich, führen aber neben dem Minderaufwand beim Verlegen der Bewehrung in der Regel auch zu Mehraufwand auf der Baustelle bzw. bei der Betontechnologie. Es wird empfohlen, dass dies bereits in der Entwurfsphase durch den den Bauherrn beratenden Tragwerksplaner abgewogen wird. Denn es ist im Interesse des Bauherrn, dass Minderkosten auf der einen und Mehrkosten auf der anderen Seite und die zu tragenden Risiken in ein ausgewogenes Verhältnis gebracht werden. Insofern ist eine für ihn optimale Lösung nur durch möglichst frühzeitige Kommunikation mit allen am Bau Beteiligten zu erreichen. 4

5 Berücksichtigung der Baustoffverfügbarkeiten Die aktuelle Entwicklung in der Betontechnologie hat dazu geführt, dass langsam und sehr langsam erhärtende Betone heute nicht mehr flächendeckend am Markt verfügbar sind. Daher führt die pauschale Anwendungsregel der deutschen Bemessungsnormen, nur 50 % der 28-Tage-Betonzugfestigkeit für die Ermittlung der rissbreitenbegrenzenden Mindestbewehrung bei Zwang aus Abfließen der Hydratationswärme zugrunde zu legen, immer wieder zu unverhältnismäßigen Risiken für Tragwerksplaner und Bauunternehmen. Es wird daher empfohlen, auf die Anwendung dieser 50%-Regel zu verzichten. Konsequenzen für das Regelwerk Insofern wird sich der DBV in den zuständigen Normenausschüssen dafür einsetzen, diese pauschale Anwendungsregel im Nationalen Anhang [6] des Eurocode 2 [5] zurückzunehmen und auf die allgemeinere Formulierung des Eurocode 2 für f ct,eff abzustellen. Diese lautet: f ct,eff der Mittelwert der wirksamen Betonzugfestigkeit, der beim Auftreten der Risse zu erwarten ist: f ct,eff = f ctm 3 N/mm² bei Normalbeton. Niedrigere Werte f ctm (t) dürfen angenommen werden, falls die Rissbildung vor Ablauf von 28 Tagen erwartet wird. Für den Fall nur früher Zwang aus Abfließen der Hydratationswärme liegen heutzutage die hier als niedrigere Werte f ctm (t) bezeichneten Zugfestigkeiten üblicher Betone je nach Bauteildicke etwa zwischen 0,65f ctm (3 Tage) und 0,85f ctm (7 Tage). Ausführlichere Erläuterungen und Empfehlungen für die Annahme von f ct,eff = f ctm (t < 28d) sollen begleitend in das zu überarbeitende DBV-Merkblatt Rissbildung aufgenommen werden. Vergleichbare Empfehlungen hierzu werden auch im DAfStb-Heft [555] gegeben. Schrifttum [1] BTB Praxis-Tipp: Betonauswahl bei begrenzter früher Betonzugfestigkeit. In: Transportbeton-Magazin TB-iNFO. Hrsg.: Bundesverband der Deutschen Transportbetonindustrie e.v. ( Ausgabe 53, Dezember [2] DAfStb-Richtlinie: Massige Bauteile aus Beton. Berlin: Beuth Verlag [3] DIN 1045: : Beton und Stahlbeton; Bemessung und Ausführung. [4] Meier, Andreas: Der späte Zwang als unterschätzter aber maßgebender Lastfall für die Bemessung. In: DBV-Rundschreiben 231, Dezember 2011 und Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 4, S [5] Eurocode 2: DIN EN : : Bemessung und Konstruktion von Stahlbeton- und Spannbetontragwerken Teil 1-1: Allgemeine Bemessungsregeln und Regeln für den Hochbau. [6] Eurocode 2: DIN EN /NA: : Nationaler Anhang National festgelegte Parameter Bemessung und Konstruktion von Stahlbeton- und Spannbetontragwerken Teil 1-1: Allgemeine Bemessungsregeln und Regeln für den Hochbau. [7] DIN EN 206-1: : Beton Teil 1: Festlegung, Eigenschaften, Herstellung und Konformität mit DIN EN 206-1/A1: : A1-Änderung und DIN EN 206-1/A2: : A2-Änderung. [8] DIN : : Tragwerke aus Beton, Stahlbeton und Spannbeton Teil 2: Beton; Festlegung, Eigenschaften, Herstellung und Konformität. [9] VOB/B Vergabe- und Vertragsordnung für Bauleistungen Teil B: Allgemeine Vertragsbedingungen für die Ausführung von Bauleistungen. Fassung [555] Deutscher Ausschuss für Stahlbeton e.v. (DAfStb): Erläuterungen zur DAfStb-Richtlinie wasserundurchlässige Bauwerke aus Beton. In: Heft 555 in der Schriftenreihe des DAfStb, ) Dieser Text wurde von einem Ad-hoc-Arbeitskreis erarbeitet und innerhalb der DBV-Hauptausschüsse Bautechnik, Baustofftechnik und Bauausführung abgestimmt. In der Angebotsphase sollten die ausführenden Unternehmen bei Vorliegen der eingangs genannten Hinweise auf den bautechnischen Unterlagen den Bauherrn bzw. den Tragwerksplaner darauf hinweisen, dass die Annahme 0,50f ctm zu Betonsorten führt, die am Markt nicht mehr oder nur mit besonderem Aufwand erhältlich sind. Unter Hinweis auf regional eher verfügbare Betonsorten mit mittlerer Festigkeitsentwicklung sollte dabei immer noch in der Angebotsphase die notwendige Anpassung der vom Bauherrn beigestellten Tragwerksplanung für die rissbreitenbegrenzende Bewehrung eingefordert werden. Nach Vertragsabschluss Sofern der Bauherr diesen Hinweis nicht oder nur unzureichend umsetzt, ist nach Vertragsschluss zu prüfen, ob und inwieweit der Auftragnehmer im Sinne von 4 VOB/B [9], Absatz (3) Bedenken gegen die vorgesehene Art der Ausführung wegen der Gefahr zu großer Rissbreiten anmelden muss. 5