Moderate Betontemperatur. Riteno 4 Beton für massige Bauteile Holcim (Süddeutschland) GmbH
Massenbeton mit Riteno und Flugasche Bei großen Bauteilstärken, wie bei Tunnelsohlen, -decken, massigen Bodenplatten oder dicken Unterkonstruktionen, besteht immer ein erhöhtes Rissrisiko wegen der Temperaturdifferenz zwischen Bauteilinnerem und der Oberfläche. Betonrezepturen mit niedriger Hydratationswärmeentwicklung sind die übliche Lösung für solche Fälle. In der Regel werden hierfür LH-Zemente (Low Heat) eingesetzt. Genauso gut, in vielen Fällen sogar besser eignen sich Betone mit Riteno (CEM II/B-T) und Steinkohleflugasche. Für massige Bauteile eignen sich spezielle Betonrezepturen mit Riteno und Flugasche sehr gut, da die Wärmeentwicklung moderat und gleichmäßig verläuft. Einige Beispiele zeigen dies ganz deutlich. Nicht nur die Zementauswahl ist entscheidend, vielmehr steuert die Nachbehandlung des Betons die Temperatur im Bauteil. Somit ist selten ein Zement mit niedriger Wärmeentwicklung (LH-Zement) nötig, eine Mischung aus Riteno und Flugasche wäre empfehlenswert. Portlandschieferzement, der eine gleichmäßigere und langsamere Festigkeitsentwicklung aufweist als ein reiner Portlandzement, bewirkt eine deutlich geringere Temperaturentwicklung. Die Mischung aus Riteno und Flugasche tendiert bei der Wärmeentwicklung in Richtung LH-Zement. Aber auch bei kühlen Außentemperaturen haben Mischungen mit Riteno und Flugasche den Vorteil, dass die Festigkeitsentwicklung spürbar schneller verläuft als bei einem Zement mit niedriger Wärme- und langsamer Festigkeitsentwicklung. Nachbehandlung ist entscheidend Auch die Rissneigung, die in erster Linie von der Temperaturspannung im Bauteil abhängt, kann über die Nachbehandlung gesteuert werden. Wärmedämmmatten sind nicht nur in der kühlen Jahreszeit und im Winter vorteilhaft, auch im Sommer bei hohen Außentemperaturen lassen solche Maßnahmen die Temperatur im Bauteil langsam und gleichmäßig verlaufen und moderat abfließen, um die Rissneigung zu verringern. Einige Beispiele zeigen, wie sich eine solche Nachbehandlung auf den Wärmefluss auswirkt. Speziell bei stark schwankenden Außentemperaturen ist die Auskühlung an der Oberfläche im Vergleich zum Kern deutlich stärker. Zemente im Vergleich An einem Beton der Festigkeitsklasse C35/45 wird deutlich gezeigt, dass mit Riteno und Flugasche geringere Betontemperaturen eingestellt werden können, als mit LH-Zement. Um die Festigkeit im Bauteil zu erreichen, benötigt man bei langsamen Zementen mit niedriger Festigkeitsklasse (32,5 N) deutlich höhere Zementgehalte als vergleichsweise mit Betonen mit CEM II/B-Zementen (32,5 R oder 42,5 N) und Flugasche. Es wurden Betone in der Konsistenzklasse F3 (oberer Bereich) hergestellt. Alle Betone erreichten Endfestigkeiten > 55 N/mm 2. Um die Temperatur messen zu können, stellte man Betonprobekörper in speziellen Styroporformen mit 15 x 15 mm her. Die Temperaturentwicklung wurde mit Messfühlern im Probekörper gemessen. In der Grafik sind die Ergebnisse dieser Temperaturmessung dargestellt. Bauteil: 15er-Betonwürfel 5 4 27 kg/m 3 CEM II/B-T 42,5 N; 9 kg/m 3 FA 29 kg/m 3 CEM II/B-T 42,5 N; 9 kg/m 3 FA 3 kg/m 3 CEM II/B-T 42,5 N; 8 kg/m 3 FA 38 kg/m 3 CEM III/B 32,5 N-LH/HS/NA 38 kg/m 3 CEM I 32,5 N-LH/HS Rezeptur: Beton C35/45 Resultat: Um mit einem CEM III/B-Zement die Festigkeitsklasse eines CEM II/B-Zements einzustellen, muss der Zementgehalt deutlich erhöht werden. Durch diesen 3 relativ hohen Zementgehalt ist die Temperaturentwikklung von CEM III/B im Verhältnis zu den Betonen mit Die Temperatur wurde an wärmegedämmten Probekörpern gemessen 2 1 Luft 24 48 72 96 CEM II/B sogar etwas höher. Dieser Versuch zeigt eine geringe Temperaturentwicklung beim Einsatz von CEM II/B Zementen mit niedrigeren Zementgehalten und zusätzlich Flugasche zur Festigkeitssteigerung und Senkung der Maximaltemperatur.
Tunnelsohle Am Beispiel der Bodenplatte eines Tunnels ist zu erkennen, dass eine spezielle wärmedämmende Nachbehandlung auch im Sommer, bei Lufttemperaturen zwischen 15 und 35 C, Wirkung zeigt. 6 5 4 3 2 1 24 48 72 96 12 144 Bauteil: Bodenplattenstärke,85 m Rezeptur: Beton C3/37 mit 29 kg/m 3 Riteno 4 + 8 kg/m 3 FA, w/z =,48 Nachbehandlung: Folie und Matten Resultat: Durch die Wärmedämmung verhält sich die Temperatur im Bauteil an allen Messpunkten fast identisch. Die Temperaturunterschiede zwischen Kern und Oberfläche sind minimal. Dadurch besteht keine Neigung zu Rissbildung durch Temperaturspannungen. Tunneldecke Es ist nicht immer möglich, eine Wärmedämmung fachgerecht aufzubringen. Das folgende Beispiel zeigt, dass die Temperaturunterschiede an einer Tunneldecke bei Zugluft doch wesentlich schwieriger einzugrenzen sind als an einem Bauteil, das komplett gedämmt werden kann. Erschwerend kam bei diesem Bauteil hinzu, dass die Außentemperaturen zwischen 15 und 2 C lagen. 6 5 4 3 2 1 24 48 72 96 12 144 Bauteil: Deckenstärke,85 1,55 m Rezeptur: Beton C3/37 mit 29 kg/m 3 Riteno 4 + 8 kg/m 3 FA, w/z =,48 Nachbehandlung: Folie und Matten (Oberseite) Resultat: Die Unterseite der Decke konnte nicht wärmegedämmt nachbehandelt werden, so dass die Temperaturdifferenz zwischen dem Kern und den Oberflächen bei rund 1 15 C lag. Die Lufttemperatur war hier deutlich tiefer, daher kühlte der Beton an den Außenseiten auch stärker aus.
Massige Bodenplatte Ohne Wärmedämmung entstehen deutlich höhere Temperaturdifferenzen, wie dieses Beispiel zeigt. Dadurch nimmt das Rissrisiko enorm zu. Die absolute Maximaltemperatur ist hierbei nicht entscheidend, wichtig ist der Unterschied der Temperaturen im Bauteil selbst. Zwischen dem Bauteilkern und den Oberflächen sollte die Temperaturdifferenz 15 C möglichst nicht überschreiten. Auch bei sehr hohen Temperaturen besteht keine Gefahr, sofern eine gleichmäßige Abkühlung gewährleistet ist. 7 6 5 4 Bauteil: Bodenplattenstärke 1,4 m Rezeptur: Beton C3/37 mit 32 kg/m 3 Riteno 4 + 3 2 1 24 48 72 96 12 144 168 192 216 24 1 kg/m 3 FA, w/z =,5 Nachbehandlung: Folie (teilweise) Resultat: Der Beton kühlt an der Oberfläche relativ schnell ab, das Rissrisiko steigt extrem. Mit einer Wärmedämmung wäre der Temperaturunterschied wesentlich geringer und läge nicht im kritischen Bereich. Bei hohen Außentemperaturen, wenn keine größere Abkühlung bei Nacht stattfindet, ist der Temperaturunterschied wesentlich geringer. Die Notwendigkeit und das Ausmaß der Nachbehandlung werden auch durch die Außentemperatur beeinflusst. 7 6 5 4 Bauteil: Bodenplattenstärke 1,4 m Rezeptur: Beton C3/37 mit 32 kg/m 3 Riteno 4 + 1 kg/m 3 FA, w/z =,5 Nachbehandlung: Folie (teilweise) 3 2 1 24 48 72 96 12 144 168 192 216 24 Resultat: Bei dieser Messung, die an einem ähnlichen Bauteil mit derselben Betonrezeptur wie durchgeführt wurde, ist der Temperaturunterschied im Bauteil relativ gering. Selbst ohne Dämmmatten besteht wegen der hohen Außentemperatur nur ein geringer Temperaturunterschied und damit weniger Rissneigung.
Parkhaus-Bodenplatte Diese Bodenplatte mit einer Stärke von 4 cm zeigt bei richtiger Nachbehandlung eine sehr moderate Temperaturentwicklung, ohne die maximalen Temperaturunterschiede von 15 C zu überschreiten. 5 4 Bauteil: Bodenplattenstärke,4 m Rezeptur: Beton C35/45 mit 32 kg/m 3 Riteno 4 + 3 6 kg/m 3 FA, w/z =,5 Nachbehandlung: Folie 2 Resultat: Hier war durch die moderaten Außentemperaturen keine wärmedämmende Maßnahme notwendig. 1 24 48 72 96 12 Die Nachbehandlung mit Folie und ständigem Wässern war ausreichend. Die Temperaturen verliefen sehr gleichmäßig und moderat. Massive Unterkonstruktion Diese extrem dicke Bodenplatte mit einer Stärke von 1,2 m zeigt bei richtiger Nachbehandlung eine sehr gleichmäßige, moderate Temperaturentwicklung mit nur sehr geringen Temperaturunterschieden. 6 5 Bauteil: Bodenplattenstärke 1,2 m 4 3 Rezeptur: Beton C35/45 mit 28 kg/m 3 Riteno 4 + 7 kg/m 3 FA, w/z =,5 Nachbehandlung: Folie und Wärmedämmung 2 1 24 48 72 96 12 144 Resultat: Auch an diesem Beispiel wird deutlich, was die Wärmedämmung für das Bauteil mit 1,2 m Stärke bewirken kann. Die Temperaturen im Bauteil verlaufen gleichmäßig an allen Messstellen, zwar auf höherem Niveau, aber ohne die Gefahr der Rissbildung durch Temperaturspannungen. Wichtig ist, die Wärmedämmung nicht frühzeitig zu entfernen und ausreichend lange nachzubehandeln. Sonst entsteht schlagartig ein hohes Temperaturgefälle!
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