Industrieboden für Freiflächen mit geglättetem LP-Beton

Neubau Transportbetonwerk Ulm-Donautal

23. Mai 2018

Einführung

Die SCHWENK Beton Alb-Donau betreibt vier Produktionsstandorte im Großraum Schwaben. Dazu gehören die Standorte Blaustein, Pfuhl, Kötz und Merklingen. Mit diesen Standorten konnten die Kunden in der Region mit optimalen Logistikkonzepten aus mehreren Werken, zuverlässig mit Transportbeton beliefert werden. Dieser Vorteil hat sich vor allem bei Großbetonagen bewährt.

Der Standort Blaustein befindet sich in einem Mischgebiet und sollte deshalb durch einen neuen Standort, der näher an Ulm liegt, ersetzt werden.

Nach kurzer Suche wurde SCHWENK im Donautal fündig. In zentraler Lage des Ulmer Industriegebietes konnte ein Grundstück erworben werden. Dadurch wäre die Belieferung des Ulmer Stadtgebietes noch besser zu bewerkstelligen. Somit konnte die Planung und der Bau einer hochmodernen Betonmischanlage mit Sozial- und Wartungstrakt begonnen werden.

Der Baubeginn war im September 2016. Die Turmanlage mit 30 m Höhe und 2 Ladespuren wird nach dem neuesten Stand der Entwicklungen errichtet, sodass alle möglichen Kundenwünsche und Anforderungen erfüllt werden können.

Neben der Anlage selbst, spielen bei dem Neubau die befahrenen Freiflächen eine wichtige Rolle. Der ständige LKW-Verkehr mit Anlieferungen von Ausgangsstoffen, wie Zement, Sand und Kies, Zusatzstoffe und Zusatzmittel und die Betonfahrmischer mit einem Gesamtgewicht von bis zu 40 Tonnen, stellen extreme dynamische Belastungen der Freiflächen dar. Zusätzlich ist die Beaufschlagung von Taumitteln in Verbindung mit Frost zu berücksichtigen.

Im folgenden Beitrag wird über die Erstellung der anspruchsvollen Freiflächen aus Beton berichtet.

 

Vorbereitung

Im Vorfeld der Planung für die Freiflächen stellt sich die Frage, auf Grundlage welcher Regelwerke die Betonflächen herzustellen sind. Im Grunde handelt es sich hier um einen Industrieboden mit Anforderungen an eine stark befahrene Verkehrsfläche.

Einerseits kann das DBV-Merkblatt „Industrieböden aus Beton“ [1] herangezogen werden. Weiterhin empfiehlt es sich die Regelwerke für den Straßenbau mit zu berücksichtigen. Besonders das „Merkblatt für Planung, Konstruktion und Bau von Verkehrsflächen aus Beton“ [2] der Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen (FGSV), enthält sinnvolle Hinweise zur Planung und Ausführung.

Bei der Ausführung sollte auf alle Fälle ein maschineller Einbau mittels Fertiger oder Rüttelbohle angestrebt werden. Denn dann ist es möglich, mit sehr steifen Betonen zu arbeiten, was die Anreicherung von Mörtel an der Oberfläche reduziert. Diese Mörtelanreicherung kann bei Frost-/Tausalzangriff zu Ablösungen führen.

Obwohl bei der Maßnahme eine etwa 3000 m² Fläche in Betonbauweise herzustellen war, konnte kein maschineller Einbau mittels Fertiger ausgeführt werden. Wegen den vielen Gefällewechseln und Einbauteilen, wie Entwässerungsrinnen und Schächten, musste der Einbau händisch erfolgen. Demnach sollte der Beton mit einer Alulatte abgezogen und anschließend mit der Glättmaschine geglättet werden. Abschließend wird dann ein Besenstrich aufgebracht. Das Thema Gefälle ist natürlich auch entsprechend zu beachten. Um eine Pfützenbildung zu vermeiden, sollte das Gefälle > 2 % sein. Das ist jedoch nicht immer möglich. Somit ist die Bildung einzelner Pfützen bei Niederschlägen zu akzeptieren.

Der Fugenplan mit Ausbildung und Beschreibung der einzelnen Fugen (Scheinfugen, Pressfugen, Raumfugen) muss vom Planer festgelegt und mit der ausführenden Firma besprochen werden. Zur Querkraftübertragung sollten alle Fugen verdübelt werden.

Die überwiegend quadratischen Felder können meist ohne Bewehrung ausgeführt werden, wenn der Untergrund entsprechende Tragfähigkeit aufweist. Lediglich bei nicht optimaler Plattenform, bei Einbau- und Anschlussteilen kann eine zusätzliche Bewehrung sinnvoll und erforderlich sein.

Bild 1: Bewehrte und unbewehrte Flächen einschließlich Dübel

 

In einem Gespräch mit dem Planer, Statiker, Baufirma, Einbaufirma Beton, Betonlieferant und Betontechnologe wurden die Möglichkeiten und Risiken des händischen Einbaus diskutiert. Im ersten Vorschlag wurde ein Beton mit einer Konsistenz von F4 von der Einbaufirma gewünscht, um die geforderten Ebenheiten nach DIN 18202, Tabelle 3 Zeile 3 [3] beim händischen Einbau zu erreichen. Dies kann aber zu der vorher erwähnten Mörtelanreicherung an der Oberfläche und somit zu Dauerhaftigkeitsproblemen bei Frost-/Tausalzangriff führen.

Nach langen Diskussionen hat man sich schließlich einvernehmlich auf die Konsistenzklasse F3 geeinigt. Der Beton musste pumpfähig sein. Um dann die geforderte Ebenheit der Flächen zu erreichen, sollte der Beton nach dem Abziehen mit der Alulatte zusätzlich mit einer Glättmaschine mit Telleraufsatz leicht geglättet werden. Anschließend erfolgt der Besenstrich.

Der Zeitraum zwischen Einbau und Glätten kann rezeptur- und witterungsabhängig einige Stunden dauern. Einfluss hierauf hat der verwendete Zement und die Zusatzmittel. Um den Zeitraum bis zum Glättvorgang kurz zu halten, muss hier eine enge Abstimmung mit dem Betonlieferanten erfolgen. Um trotzdem einer Austrocknung der Oberfläche vorzubeugen, wurde ein Zwischennachbehandlungsmittel vorgeschlagen.

Entscheidend ist, dass intensives maschinelles Glätten der Oberfläche unbedingt verhindert wird. Die Oberfläche sollte in einem Glättvorgang nur eingeebnet werden. Intensives Glätten kann zu einer schädlichen Veränderung des Luftporengefüges in der Oberfläche führen. Somit ergab sich für den Beton mit den Anforderungen C30/37, XC4, XD3, XF4, XM2, WA, Konsistenz F3 folgende Zusammensetzung:

Zement CEM II/A-LL 42,5 R – SCHWENK Allmendingen 360 kg/m³
W/Z Wert 0,45
Fließmittel BASF SKY 681 0,70 M.-% v. Z.
Luftporenbildner BASF 0,18 M.-% v. Z
Sand 0/2 mm 635 kg/m³
Kies 2/8 mm 461 kg/m³
Kies 8/16 mm 673 kg/m³
LP-Gehalt 5,5 %
Druckfestigkeit nach 28 Tagen i.M. 46 N/mm²

Tabelle 1: Rezeptur

 

Einbau

Die Flächen wurden Ende März/Anfang April 2017 in insgesamt 4 Abschnitten eingebaut. Bei der Übergabe auf der Baustelle wurden der Luftporengehalt und die Konsistenz sowohl vor, als auch nach der Pumpe bestimmt und notwendige Korrekturen sofort ans Transportbetonwerk übermittelt.

Bild 2: Einbau des Betons mittels Pumpe

 

Bild 3: Glättvorgang durch Glättmaschine

 

Der Glättvorgang der Oberfläche konnte, durch die Verwendung eines Zementes der Festigkeitsklasse 42,5 R in Verbindung mit einem Fließmittel auf der Basis PCE ohne verzögernde Wirkung und der Begrenzung der Konsistenz auf F3 meist schon nach 2-3 Stunden erfolgen. Trotzdem wurde nach dem Einbau und Abziehen unmittelbar das Zwischennachbehandlungsmittel aufgetragen, um ein Austrocknen der Oberfläche zu verhindern. Dies beugt auch der möglichen Bildung einer „Elefantenhaut“ vor. Ein Phänomen, was besonders bei Betonen mit W/Z Werten von < 0,45 auftreten kann. Nach dem kurzen Glättvorgang kann dann direkt der Besenstrich und danach das Nachbehandlungsmittel aufgebracht werden.

Bild 4: Aufbringen des Besenstrichs

 

Das Schneiden der Fugen muss in Abhängigkeit der Festigkeitsentwicklung erfolgen. Dies kann schon nach wenigen Stunden der Fall sein. Zu langes Warten kann zu ungerichteten Rissen führen (Bild 5).

Bild 5: Riss in Bodenplatte durch zu späten Fugenschnitt

 

Praxisprüfungen

Um die Einbauweise hinsichtlich ihrer Dauerhaftigkeit zu testen hat die SCHWENK Bauberatung gemeinsam mit dem Technologiezentrum zusätzlich eine Reihe von Versuchen durchgeführt. Neben einem CDF-Test an eigens hergestellten Probekörpern wurde auch eine separate Testfläche auf der Baustelle errichtet. Dabei wurden 4 Testfelder mit folgenden Einbausituationen hergestellt:

Fläche 1: Oberfläche abziehen, maschinell abgescheibt mit Besenstrich ohne Nachbehandlung

Fläche 2: Oberfläche abziehen, maschinell abgescheibt mit Besenstrich mit Nachbehandlung

Fläche 3: Oberfläche nur abgezogen mit Besenstrich ohne Nachbehandlung

Fläche 4: Oberfläche nur abgezogen mit Besenstrich mit Nachbehandlung

Bild 6: Probefeld mit unterschiedlicher Bearbeitung

 

Bei der Ausführung der Testfelder hat sich gezeigt, dass bei der Einbauweise ohne Glättvorgang (Fläche 3 und 4) keine akzeptable Struktur und Ebenheit der Oberfläche erzielbar ist. Dies konnte nur durch den Glättvorgang mittels Glättmaschine erreicht werden (Flache 1 und 2).

Nach 4 Wochen wurden aus den Flächen Bohrkerne entnommen und diese mittels CDF-Test geprüft.

Bild 7: Probekörper nach CDF-Test (Reihenfolge 1-4)

 

Die Ergebnisse haben gezeigt, dass alle Probekörper das CDF-Kriterium von 1500 g/m² unterschritten haben.

Abbildung 1: Vergleich der Abwitterungsraten bei verschiedenen Einbauverfahren

 

Der Glättvorgang hat keinen negativen Einfluss auf die Abwitterungsmengen. Einen größeren Einfluss scheint die Nachbehandlung zu haben.

 

Zusammenfassung

Betonflächen im Freien sind großen Beanspruchungen ausgesetzt. Neben der Verkehrsbelastung ist der Frost-/Tausalzangriff zu beachten. Wenn ein maschineller Einbau des Betons nicht möglich ist, kann alternativ ein händischer Einbau mit anschließendem kurzem Glättvorgang ausgeführt werden.

Zu beachten ist dabei, dass der Beton maximal in Konsistenz F3 eingebaut wird. Außerdem darf nur ein Glättvorgang mit Telleraufsatz erfolgen. Um den Beton zwischen Einbau und Glätten zu schützen wird empfohlen ein Zwischennachbehandlungsmittel aufzubringen.Die verwendete Rezeptur ist auf die Einbaubedingungen abzustimmen.

Durch die frühzeitige Kommunikation aller Beteiligten ist es gelungen eine Lösung zu finden, mit der alle zufrieden waren und die zu einem guten Ergebnis geführt hat. Die zusätzlichen Versuche bezüglich Frost-/Tausalzwiderstand haben gezeigt, dass die Flächen die Dauerhaftigkeitsanforderungen erfüllen. Die Flächen werden nun regelmäßig einem Monitoring unterzogen. Es ist allerdings auch wichtig, dass diese Maßnahmen eng betontechnologisch begleitet werden. An weiteren Objekten sollen nun, mit dieser Einbauweise, zusätzliche Erfahrungen gesammelt werden.

Werner Rothenbacher
Leiter Bauberatung

[1] DBV/VDZ-Merkblatt Industrieböden aus Beton. Fassung Februar 2017
[2] Merkblatt für Planung, Konstruktion und Bau von Verkehrsflächen aus Beton – Teil 1: Kreisverkehre, Busverkehrsflächen und Rastanlagen. Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen (FGSV). Ausgabe 2013
[3] DIN 18202. Toleranzen im Hochbau. Ausgabe 4/2013

Bauschild
Bauherr: SCHWENK Beton Alb-Donau GmbH & Co. KG, Ulm
Architekt: Ingenieurbüro Rudolf Baur, Biberach
Bauausführung: Kurt Motz Bauunternehmung GmbH & Co. KG, Illertissen
Betoneinbau: W+F Industriebodenbau, Ulm
Beton: SCHWENK Beton Alb Beton GmbH & Co. KG, Werk Pfuhl + Blaustein
Betontechnische Begleitung: SCHWENK Technologiezentrum Süd, Allmendingen
Zement: SCHWENK Zement KG, Lieferwerk Zementwerk Allmendingen

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