Internationale Baustoff- und Silikattagung Ibausil
Fragen der Dauerhaftigkeit im Mittelpunkt
Büchel, Rainer
Schon vor der Wiedervereinigung war die im Dreijahresrhytmus stattfindende Ibausil in Weimar ein Treffpunkt für Fachleute aus Ost und West. Auch unter der Leitung von Prof. Dr.-Ing. Jochen Stark und Dr.-Ing. H.-B. Fischer, Sekretär des Tagungskomitees, ist ein Schwer-punkt der Veranstaltung die Wissensvermittlung zwischen Ost- und Westeuropa geblieben. So kamen Ende September 677 Teilnehmer aus 37 Ländern nach Weimar zur 14. Internationalen Baustoff- und Silikattagung. Die Themen der Vorträge spiegelten die in der Fachwelt in den vergangenen Jahren geführten Diskussionen wider und beschäftigten sich in der Hauptsache mit Fragen der Dauerhaftigkeit mineralisch ge-bundener Baustoffe (Bild 1). Der folgende Bericht kann nicht alle rund 150 Vorträge wiedergeben, sondern muss sich auf Zusammenfassun-gen der für die Leser der Zeitschrift beton wichtigsten Neuigkeiten beschränken. – Ein umweltfreundlicher Baustoff – Zement und Beton sind umweltverträgliche Baustoffe. Dies ist die Schlussfolgerung aus dem Vortrag von Dr. Martin Schneider, For-schungsinstitut der Zementindustrie, Düsseldorf. Sowohl in der Herstellungsphase als auch in der Nutzungszeit schneiden Beton und Zement im Vergleich mit anderen Baustoffen sehr gut ab. Dr. Schneider ging auch auf die vor allem in der Öffentlichkeit kontrovers geführte Dis-kussion über die Verwendung von Abfällen als Sekundärbrennstoff ein. Er führte anschaulich vor (Bild 2), dass bei der Verbrennung der Ab-fälle in Müllverbrennungsanlagen zusätzliche Emissionen entstehen. Die Verwertung im Zementofen ist daher als Beitrag zum Umwelt-schutz zu betrachten. – Schon seit längerer Zeit beschäftigen sich sowohl die Zementhersteller als auch die Zementverbraucher mit dem Thema "Zemente mit individualisierten und besonderen Eigenschaften". Prof. Sprung geht davon aus, dass auch in Zukunft überwiegend "normale" Zemente zum Einsatz kommen, da hier das Preis-Leistungs-Verhältnis günstiger ist. Die technische Ausstattung deutscher Zementwerke lässt aber die Her-stellung besonderer, individualisierter Zement zu. So ist es durch die Mahltechnik möglich, Partikelfeinheit und Kornverteilung so einzu-stellen, dass Festigkeit, Wasseranspruch und Verarbeitbarkeit optimiert werden. Unter den Zementen mit besonderen Eigenschaften sind NW-, NA- und HS-Zemente einzuordnen (Tafel 1). – Prof. R. D. Hooton, Toronto, berichtete von dem Verhalten eines Hüttensand-Silicastaub-Portland-Ternär-Zements. Der Silicastaub wird im Zementwerk zugegeben, der Hüttensand erst dem Beton. Ein mit diesem Zement hergestellter Straßenbeton soll sich als sehr dauerhaft er-wiesen haben. – Faserbewehrter Beton – Mit dem Einfluss verschiedener Typen und Mengen von Glasfasern oder Stahlfasern auf die Verarbeitbarkeit von SCC (Self Compacting Concrete) beschäftigte sich ein Versuchsprogramm an der TU Delft, von dem Dipl.-Ing. Steffen Grünewald berichtete. Große Unterschiede ergaben sich dabei durch die Verwendung unterschiedlicher Glasfasertypen. Auch die Zugabe von Stahlfasern beeinflusst das Fließvermögen des SCC. Die Versuche ergaben einen vom Typ abhängigen, maximalen Fasergehalt, bei dem der SCC noch alle Anforderungen an das Fließvermögen erfüllt. Aber auch beim Unterschreiten ist davon auszugehen, dass bei der Verwendung von faserverstärktem SCC der Ab-stand der Bewehrungsstäbe vergrößert werden muss, um ein Blockieren zu verhindern. – Von verschiedenen Vorteilen einer textilen Bewehrung mit triaxialer Struktur konnte Dr. Helmut Zscheile, Chemnitz, berichten. In der Nähwirktechnik und der Kettenwirktechnik liegen die Rovings in jeweils getrennten Ebenen und in gestreckter Form vor, was zu höheren Riss- und Bruchlasten führt. Die Schussfäden können in beinahe jedem beliebigen Winkel eingetragen werden. Des Weiteren können die Fa-sern auf die wirklich beanspruchten Bereiche konzentriert werden. Zscheile sprach deshalb davon, dass es nun möglich sei, für die jeweilige Beanspruchung maßgeschneiderte Bewehrungsstrukturen herzustellen. – Überprüfbare Dauerhaftigkeit – Beim Neubau des Kühlturms für das Kohlekraftwerk Niederaußem kam ein innovatives betontechnologisches Konzept zum Einsatz, über das Prof. Dr.-Ing. Bernd Hillemeier vortrug (beton berichtete bereits ausführlich). Dieses Konzept ermöglicht es, trotz des großen chemischen Angriffsgrades auf eine Beschichtung zu verzichten. Um das Funktionieren des Konzepts zu überprüfen, wird ein Bauwerksmonitoring durchgeführt, das Prof. Dr.-Ing. Ludger Lohaus vorstellte. Ziel ist es, sowohl Oberflächenschädigungen als auch Tiefenschädigungen zu er-fassen. Die Überwachung im laufenden Betrieb wird durch den Einbau verschließbarer Öffnungen in der Kühlturmschale erreicht. Durch je-de dieser Öffnungen hat man Zugriff auf je zwei mobile Probeplatten auf der Innenseite des Kühlturms, die dem gleichen chemischen An-griff ausgesetzt sind wie die Schalenoberfläche selbst. Je eine der Platten wird im Labor mit einem definierten Riss versehen. Über Anoden-leiter wird gemessen, wie tief die aggressiven Medien in diesen Riss bzw. den ungeschädigten Beton eindringen. In die Kühlturmschale selbst sind ebenfalls Anodenleiter eingelassen. Die Aggressivität des Kondensats wird anhand des Wassers bestimmt, das an der Innenschale auf verschiedenen Höhen aufgefangen wird. Zusätzlich werden ständig Temperaturänderungen, Veränderungen der Eigenfrequenz und die auftretenden Windgeschwindigkeiten aufgezeichnet. Um die Verlässlichkeit der Überwachungsmaßnahmen zu gewährleisten, beschränkt man sich auf einfache, robuste Methoden. – Hochleistungsbetone – Die Entwicklung des Betons ist mit dem hochfesten Beton nicht am Ende angelangt. In Labors ist schon die Herstellung Ultrahochfester Be-ton (UHPC) mit Druckfestigkeiten von 300 N/mm² gelungen. Prof. Dr.-Ing. Michael Schmidt wies aber darauf hin, dass dieser Entwicklung durch die Herstelltechnik Grenzen gesetzt sind. So wird es wahrscheinlich nur mit der im Fertigteilwerk vorhandenen Technik möglich sein, Druckfestigkeiten von 200 N/mm² zielsicher herzustellen. Nur dort sei auch die Möglichkeit zur ausreichenden Nachbehandlung sicherge-stellt (Bild 3). – Mit den Möglichkeiten, Selbstverdichtenden Transportbeton herzustellen, beschäftigte sich Dipl.-Ing. Anke Ebel, Ratingen. Sie hält die Herstellung grundsätzlich für möglich, trat jedoch dem Eindruck entgegen, dass es sich dabei um ein unempfindliches Produkt handelt, mit dem jeder problemlos umgehen kann. Es handelt sich im Gegenteil um ein betontechnologisch und verarbeitungstechnisch anspruchsvolles Verfahren. – Frost- und Frost-Tausalz-Widerstand – Seit einigen Jahren ist das Bestreben zu erkennen, vermehrt Kompositzemente einzusetzen, um so u.a. die CO2-Emissionen zu reduzieren. Neben den traditionell weit verbreiteten Hochofenzementen stoßen nun auch Portlandkalksteinzemente in immer mehr Anwendungsbereiche vor. Dass dies ohne nachteilige Folgen für die Dauerhaftigkeit - auch im Straßenbeton - möglich ist, zeigten Untersuchungen von Prof. Dr.-Ing. H.-S. Müller, Karlsruhe. So verhalten sich die Festbetoneigenschaften bei CEM I und CEM II-Zementen ähnlich, die Frischbetoneigen-schaften des CEM II-Betons können sogar als günstiger bezeichnet werden. Bohrkerne aus einem Straßenbeton (Autobahn A5 bei Bruchsal), der mit einem CEM II/B-S hergestellt wurden, zeigen bisher keine Mängel oder Schäden. Ein endgültiges Urteil kann allerdings erst nach längerer Liegedauer abgegeben werden. Bei seinen Untersuchungen stellte Müller aber fest, dass es beim kapillaren Wassersaugen deutliche Unterschiede bei Portlandkalksteinzementen verschiedener Hersteller gibt. – Dr.-Ing. Volker Hartmann, Ulm, stellte aufgrund der Beobachtungen über die Dauerhaftigkeit von Portlandkalksteinzement fest, dass damit hergestellte Betone für alle Einsatzbereiche geeignet sind und durch die besseren Frischbetoneigenschaften in einigen Bereichen auch Vorteile gegenüber CEM I-Betonen haben können. – Gleiches stellte Dr.-Ing. Horst-Michael Ludwig, Karlstadt, auch für die Portlandhüttenzemente fest. Er betonte die Einsatzfähigkeit auch bei Brückenkappen, die einer besonders hohen Frost-Tausalz-Beanspruchung unterliegen. Dabei ist jedoch zu beachten, dass der z.B. für Brückenkappen erforderliche Frost-Tausalz-Widerstand bei zu hohen Hüttensandgehalten, wie etwa bei einem CEM III/B NW/HS, nicht mehr gegeben ist. Dr.-Ing. Norbert Ehrlich, Bernburg, berichtete von dem Bau der Saalebrücke Beesedau und der Bodebrücke Neugattersle-ben. Bei beiden Brücken wurde die Brückenkappe je einer Richtungsfahrbahn mit einem CEM II/B-S-Beton hergestellt. So ergibt sich eine direkte Vergleichbarkeit der Dauerhaftigkeit mit den aus CEM I-Betonen hergestellten Brückenkappen. Nach neun Monaten Liegedauer wurden erste Untersuchungen an den Bauteilen und an Probeblöcken durchgeführt. Die Ergebnisse lassen auch in Zukunft keine negativen Ergebnisse bezüglich der Dauerhaftigkeit erwarten. – Prof. Dr.-Ing. Max Setzer, Essen, beleuchtete die Mechanismen, wie eine Schädigung des Betons durch Frost entsteht. Bekannt ist, dass expandierendes Eis zu Abplatzungen führt und das Betongefüge sprengt oder zumindest schädigt. Dazu ist aber ein bestimmter, kritischer Sättigungsgrad erforderlich, der in normalen Betonbauteilen auch nach langem isothermen kapillaren Saugen nicht erreicht wird. Der kriti-sche Sättigungsgrad wird erst durch Frost-Tau-Wechsel erreicht. Die Vorgänge erläuterte Setzer am Model der Mikroeislinsenpumpe. Die Randbedingungen werden aus seiner Sicht bisher nur vom CDF/CIF-Prüfverfahren richtig erfasst, so dass nur mit diesem Prüfverfahren pra-xisrelevante Ergebnisse zu erwarten seien. – Die Art und Schwere der Schäden an Betonen durch Frost-Taumittel-Angriffe hängt wesentlich von der Art der verwendeten Taumittel ab. So stellte Dr. Oliver Wowra, Essen, fest, dass die innere und äußere Schädigung durch Magnesiumacetat außerordentlich gering ist. – Mit dem Zusammenhang zwischen Karbonatisierungstiefe und Frost-Tausalz-Widerstand beschäftigte sich Dipl.-Ing. Petra Schröder, Aachen. Besondere Berücksichtigung fand dabei die Verwendung von Flugasche. Schröder stellte fest, dass der Einfluss der verwendeten Zementart auf die Karbonatisierungstiefe des Betons größer ist als der der Flugaschemenge. Grundsätzlich ist der Frost-Tausalz-Widerstand von karbonatisiertem Beton geringer als der von nicht karbonatisiertem Beton. Betone mit Portlandzement weisen bei Zugabe von Steinkoh-lenflugasche geringere Abwitterungsraten auf. Mit steigendem Hüttensandgehalt steigen auch die Abwitterungsraten. Die Zugabe von Fluga-sche verbessert und verschlechert hier das Verhalten nicht. Bei ihren Untersuchungen konnte Schröder beobachten, dass sich die metastabi-len Phasen Vaterit und Aragonit während der Frost-Tausalz-Einwirkung nicht in schwach kristallines Calcit umwandeln. Dies schließt sie demgemäß als weitere Ursache für die hohen Abwitterungsraten von Betonen mit hüttensandreichen Zementen weitgehend aus. – Sulfat, Ettringit und Sulfatwiderstand – Ettringit ist in nicht wärmebehandeltem Beton nicht die Ursache von Rissen, sondern die Folge. Zu diesem Schluss kommt Dr.-Ing. Katrin Bollmann (Bild 4) aufgrund ihrer Beobachtungen. Die Risse haben andere Ursachen. Das Ettringit bildet sich nur bevorzugt in solchen Ris-sen. Das bei der Hydratation entstehende Ettringit kann den Beton, der zu diesem Zeitpunkt noch plastisch ist, nicht schädigen. Später ent-stehendes Ettringit füllt in erster Linie Hohlräume wie Luftporen. Daraus folgt, dass nicht der Zement als innere Sulfatquelle Schuld an den beschriebenen Schäden hat. Der gleichen Ansicht ist auch Dr. K. L. Scrivener, Lyon, aufgrund eigener Untersuchungen. Sie beschrieb genau die Umstände, die zu Schäden durch Ettringittreiben führen. Dazu gehören u.a. eine Wärmebehandlung über 70°C, Feuchtezufuhr und das Bilden von Ettringit aus Calciummonosulfoaluminaten und Sulfat. – In bestimmten Fällen ist auch der Sulfatwiderstand entscheidend für die Dauerhaftigkeit eines Betons. Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Brames-huber beschäftigte sich mit den betontechnologischen Einflüssen auf den Sulfatwiderstand und mit den dazugehörigen Prüfverfahren. Er kommt u.a. zu dem Schluss, dass mit dem Flachprismenprüfverfahren erst nach einer Beaufschlagungsdauer von mehr als 90 Tagen eine Dif-ferenzierung von sulfatbeständigen und nicht sulfatbeständigen Zementen möglich sei. Er beobachtete eine signifikante Verbesserung des Sulfatwiderstands durch den Austausch von Portlandzement durch Steinkohlenflugasche. Auch wenn bei ungünstigen Zement/Flugasche-Kombinationen und bei voller Anrechnung der Flugasche auf den Wasserzementwert die Dehnung infolge Sulfattreiben bei Prüfterminen vor 90 Tagen stärker zunimmt als bei reinen Portlandzementen, käme die Schädigung nach kurzer Zeit zum Stillstand. Referenzproben aus rei-nen Portland- und Portlandhüttenzementen seien zu diesem Zeitpunkt durch Sulfattreiben schon völlig zerstört. Noch besser schnitten Kom-binationen aus Steinkohlenflugasche und HS-Zementen ab. Brameshuber schlägt vor, die Beaufschlagungsdauer beim Flachprismenprüfver-fahren auf 180 Tage zu verlängern und eine zulässige Sulfatdehnung von 0,8 mm/m zu definieren. Zusatzstoffe sollten gemäß der DAfStb-Richtlinie zur Verwendung von Flugaschen nach DIN EN 450 im Betonbau angerechnet werden. – Dipl.-Ing. D.-M. Mulenga, Weimar, kommt bei seinen Untersuchungen ebenfalls zu dem Ergebnis, dass der Sulfatwiderstand eines Be-tons mit normalem Portlandzement oder Portlandkalksteinzement deutlich erhöht wird, wenn man Steinkohlenflugasche oder Kalksteinmehl zugibt. Gibt man jedoch einem Beton mit HS-Portlandzement Kalksteinsteinmehl oder Steinkohlenflugasche zu, verschlechtert sich der Sul-fatwiderstand drastisch. Als "hochsulfatbeständig" erwiesen sich unter den untersuchten Bindemittelzusammensetzungen nur CEM I 42,5 R-HS und Hochofenzemente. – Alkali-Kieselsäure-Reaktion – In der Fachwelt haben sein einiger Zeit Fälle von schädlicher Alkali-Kieselsäure-Reaktion (AKR) außerhalb des regionalen Geltungsbereichs der entsprechenden DAfStb-Richtlinie für Diskussionen gesorgt und teilweise zu Überreaktionen geführt. Dr. Ernst Freyburg, Weimar, ver-suchte mit seinem Vortrag zur Versachlichung der Diskussionen beizutragen. Dazu dient u.a. die Entwicklung von Prüfverfahren zur Beur-teilung der Reaktivität von Zuschlägen, die bisher als nicht alkaliempfindlich galten. – Er stellte fest, dass auch Stressquarze, Kieselschiefer, Kieselkalk, Grauwacke, Porphyr und Granit - wenn auch wenig - reaktiv sind. Löslichkeitsversuche zeigten, dass eine Reduzierung des pH-Wertes in der Lösung die AKR-Gefährdung deutlich vermindert. Da Beton mit CEM II/B-S-Zementen um 1,5 bis 2,0 niedrigere pH-Werte haben, ist bei vermuteter Gefährdung der Einsatz solcher Zemente in Erwägung zu ziehen. – Dipl.-Min. Elke Schäfer schilderte die Untersuchungen am Forschungsinstitut der Zementindustrie in Düsseldorf zum Einfluss verschie-dener Zementbestandteile auf den Alkaligehalt der Porenlösung eines Betons. Der Austausch von Portlandzementklinker durch Puzzolane oder Hüttensand verringert in der Regel den Alkaligehalt. Dabei sind die Einflüsse auf die Natrium- und Kaliumkonzentration unterschied-lich. Die Untersuchungen werden fortgesetzt. Ebenfalls am Forschungsinstitut der Zementindustrie werden Tastversuche zum Einfluss der Zugabe von Flugasche, Silicastaub und Metakaolin auf die AKR durchgeführt. Als Zuschlag kamen ein Kies mit Opalsandstein aus Nord-deutschland sowie als inertes Material Rheinkiessand aus dem Raum Düsseldorf zum Einsatz. Als Zement wurde ein CEM I 32,5 eingesetzt. Es werden Probekörper sowohl in der Nebelkammer als auch im Außenbereich gelagert. Erste Untersuchungen zeigen, dass die Dehnung der in der Nebelkammer gelagerten Probekörper mit puzzolansichen Zusatzstoffen geringer ist als die der Probekörper ohne solche Zusatzstoffe. Die im Freien gelagerten Balken zeigen diese Reduzierung jedoch nicht. Die Dehnungen traten hier nur verzögert auf. Dünnschliffe der au-ßen gelagerten Probekörper mit puzzolanischen Zusatzstoffen zeigten Schädigungen durch AKR. Diese Beobachtungen lassen vermuten, dass die 40°C-Nebelkammerlagerung nicht die Ergebnisse einer Außenlagerung wiederspiegelt; sie sollte daher immer durch eine Außenla-gerung ergänzt werden. Dr.-Ing. Eberhard Siebel kann aufgrund der bisherigen Ergebnisse den Einsatz puzzolanischer Stoffe zur Vermei-dung von AKR-Schäden nicht empfehlen. –
Beitrag herunterladen

Ein Login ist zur Zeit leider nicht möglich.

oder alternativ ohne Konto:

Beitrag kaufen (€24,-)
beton 11/2000 ab Seite 654
Herausgeber des Artikels:
beton
Verlag Bau+Technik GmbH
Steinhof 39
40699 Erkrath
Tel: 0211 92499-0
Fax: 0211 92499-55