Koban, Michael

Sagmeister, Bernhard

German

Hydraulic Engineering Repository

Conference Paper, Published VersionSagmeister, Bernhard; Koban, MichaelVerschleissfeste Schutzschichten aus UHPCDresdner Wasserbauliche MitteilungenZur Verfügung gestellt in Kooperation mit/Provided in Cooperation with:Technische Universität Dresden, Institut für Wasserbau und technischeHydromechanikVerfügbar unter/Available at: https://hdl.handle.net/20.500.11970/106328Vorgeschlagene Zitierweise/Suggested citation:Sagmeister, Bernhard; Koban, Michael (2019): Verschleissfeste Schutzschichten aus UHPC.In: Technische Universität Dresden, Institut für Wasserbau und technische Hydromechanik(Hg.): Komplexe Planungsaufgaben im Wasserbau und ihre Lösungen. DresdnerWasserbauliche Mitteilungen 62. Dresden: Technische Universität Dresden, Institut fürWasserbau und technische Hydromechanik. S. 365-372.Standardnutzungsbedingungen/Terms of Use:Die Dokumente in HENRY stehen unter der Creative Commons Lizenz CC BY 4.0, sofern keine abweichendenNutzungsbedingungen getroffen wurden. Damit ist sowohl die kommerzielle Nutzung als auch das Teilen, dieWeiterbearbeitung und Speicherung erlaubt. Das Verwenden und das Bearbeiten stehen unter der Bedingung derNamensnennung. Im Einzelfall kann eine restriktivere Lizenz gelten; dann gelten abweichend von den obigenNutzungsbedingungen die in der dort genannten Lizenz gewährten Nutzungsrechte.Documents in HENRY are made available under the Creative Commons License CC BY 4.0, if no other license isapplicable. Under CC BY 4.0 commercial use and sharing, remixing, transforming, and building upon the materialof the work is permitted. In some cases a different, more restrictive license may apply; if applicable the terms ofthe restrictive license will be binding.Technische Universität Dresden  Fakultät Bauingenieurwesen Institut für Wasserbau und Technische Hydromechanik 42. Dresdner Wasserbaukolloquium 2019 Komplexe Planungsaufgaben im Wasserbau und ihre Lösungen       C2  Saal 3  Verschleissfeste Schutzschichten aus UHPC Bernhard Sagmeister Michael Koban   UHPC zeichnet sich durch eine hohe Dichte und geringe Porigkeit des Zement-steines aus. Dadurch steigt nicht nur die Druckfestigkeit des Betons. Die Frost-Tausalz Beständigkeit wird drastisch erhöht und die Abriebfestigkeit deutlich ver-bessert. Der Widerstand gegen Karbonatisierung sowie gegen das Eindringen von Chloriden steigt.  sehr teu-er ist, bietet es sich an nur eine äußere, vorgesetzte Opferschicht aus diesem hochwertigen Material zu fertigen und im Inneren der Bauteile Standardbeton nach Norm zu verwenden.  Auf diese Art und Weise wird geschickt die derzeit noch erforderliche Zustim-mung im Einzelfall für derartige Sonderbetone vermieden.  Im Betrag werden die Rezeptur und ihre Eigenschaften beschrieben. Die Ergeb-nisse der Prüfungen der Dauerhaftigkeit und der Abriebfestigkeit werden be-schrieben.  Am Beispiel einer fertiggestellten Baumaßnahme (Wehranlage an der Röder in Zabeltitz bei Großenhain) werden die eingesetzten Fertigteile und Halbfertigteile vorgestellt und beschrieben. Die Erfahrungen im Rahmen der Planung, Aus-schreibung und Bauausführung werden vorgestellt und bewertet 1 Einleitung Ultra High Performance Concrete oder kurz UHPC zeichnet sich durch eine ho-he Dichte und geringe Porigkeit des Zementsteines aus. Dadurch steigt nicht nur die Druckfestigkeit des Betons. Die Frost-Tausalz Beständigkeit wird drastisch erhöht und die Abriebfestigkeit deutlich verbessert. Der Widerstand gegen Kar-bonatisierung sowie gegen das Eindringen von Chloriden steigt. Da UHPC mit Mate ch Fasergehalt) sehr teuer ist, bietet es sich an nur eine äußere, vorgesetzte Opferschicht aus diesem hochwertigen Ma-terial zu fertigen und im Inneren der Bauteile Standardbeton nach Norm zu ver-wenden. Auf diese Art und Weise wird geschickt die derzeit noch erforderliche Zustimmung im Einzelfall für derartige Sonderbetone vermieden. 366 Verschleissfeste Schutzschichten aus UHPC    Der im Beitrag beschriebene Beton wird mit dem seit 10 Jahren bewährtem Bin-demittel Nanodur Compound 5941 der Firma Dyckerhoff GmbH hergestellt. Bei diesem Bindemittel wird nicht Silikastaub, Metakaolin oder Flugasche einge-setzt, sondern es werden gesichtete und genau dosierte, feinstgemahlene Ze-mentpartikel verwendet um die Sieblinie bis in den Nanobereich zu optimieren. In der Bindemittelvormischung sind alle feinen Bestandteile, so z.B. auch Quarzmehle enthalten, so dass das verarbeitende Fertigteilwerk nur ein freies Silo benötigt um die UHPC-Mischung herzustellen. Durch die Vormischung der trocknen Bestandteile im Werk ist jeder handelsüb-liche Mischer, sogar ein Freifallmischer, zur Herstellung von UHPC geeignet.  2 Rezepturen und Eigenschaften Die Nanodur-Standardrezeptur, ihre Zusammensetzung, Eigenschaften, Beson-derheiten sowie Herstellung und Anwendung wird ausführlich in [1] vorgestellt. Die labormäßigen Untersuchungen bezüglich der Dauerhaftigkeit im Rahmen des Forschungsprojektes Olaf II [2] und der TU Kaiserslautern [3] fanden an folgenden Rezepturen der Tabelle 1 statt. In Tabelle 2 sind die Prüfergebnisse an Probekörpern (ohne Stahlfasern) bezüglich der Dauerhaftigkeit angegeben.  Tabelle 1 untersuchte Rezepturen Inhaltsstoff Einheit Rezeptur mit Grauze-ment nach [2], Tabelle 4 Rezeptur mit Weißze-ment nach [3] Tabelle 4.6 Nanodur Com-pound 5941 grau oder weiß kg/m³ 1050 1042 Quarzsand 0/2 kg/m³ 392 426 Basaltsplitt 2/5 oder 1/3 kg/m³ 845 882 Wasser kg/m³ 152,5 160 PCE Fließmittel kg/m³ 12,4 20,3 Schwindreduzierer kg/m³ - 8,0   Dresdner Wasserbauliche Mitteilungen, Heft 62  42. Dresdner Wasserbaukolloquium 2019 Komplexe Planungsaufgaben im Wasserbau und ihre Lösungen  367     C2  Saal 3 Tabelle 2 Ergebnisse Dauerhaftigkeit Inhaltsstoff Rezeptur mit Grauze-ment nach [2], Tabelle 4 Rezeptur mit Weißzement nach [3] Tabelle 4.6 Carbonatisierungstiefe nach 70 Tagen Lagerung bei 4 % CO2 0 mm - Carbonatisierungstiefe nach 180 Tagen Lage-rung bei 2 % CO2 - 1,85 mm Migrationskoeffizient Dcl Clorideindringwiderstand nach BAW Merkblatt 1,1 x 10-13 m²/s 6,2 x 10-13 m²/s Frost-Tausalz-Widerstand CDF Verfah-ren mit 28 Wechsel 90 g/m² nicht untersucht Frostwiderstand CIF Verfahren mit 56 Wech-sel Keine innere Schädi-gung, kein Abfall des dyn. E-Moduls nicht untersucht  Die Carbonatisierungstiefe ist extrem gering. Der Migrationskoeffizient ist min-destens um den Faktor acht kleiner als der als zulässig erachtete Grenzwert von 5,0 10-12. Die Abwitterung beim CDF Test ist 16-mal kleiner als der als unkri-tisch betrachtete Grenzwert von 1.500 g/m². Der relative dynamische E-Modul an Probekörpern mit 56 Frost-Tau-Wechseln (CIF-Verfahren) zeigt keinen fal-lenden Wert, zulässig wäre dies bis auf 80%.  An einer leicht abweichenden Rezeptur gemäß Tabelle 3 wurden am Wilhelm-Dyckerhoff-Institut in Wiesbaden Abriebversuche nach DIN 51108, Prüfverfah-ren nach Böhme durchgeführt. Gemessen wurde der mittlere Volumenverlust nach einer 25-tägigen Vorlagerung in unterschiedlichen Medien an jeweils 3 Probekörpern.        368 Verschleissfeste Schutzschichten aus UHPC    Tabelle 3 Abriebfestigkeit Inhaltsstoff Einheit Rezeptur Abriebversuche Nanodur Compound 5941 grau kg/m³ 1048 Quarzsand 0/2  kg/m³ 426 Basaltsplitt 2/5  kg/m³ 879 Wasser kg/m³ 154,5 PCE Fließmittel  kg/m³ 13,9 Schwindreduzierer kg/m³ 6,0 Volumenverlust nach Vorla-gerung in Normklima 20°/65%  cm³/50cm² 9,3 Volumenverlust nach Vorla-gerung in Wasser cm³/50cm² 10,4 Volumenverlust nach Vorla-gerung in Ethylalkohol cm³/50cm² 11,58 Der Grenzwert für die strengste Widerstandsklasse 4 gemäß EN 12748-2 ist ein industriell hergestellten Zuschlag durigid (siehe auch [1]), kann der Volumen-verlust nach Böhme auf Null gebracht werden. Diese Gesteinskörnung ist so hart, dass der Beton die metallene Böhme-Scheibe abschleift und zerstört.  3 Anwendung Wehranlage In Zabeltitz befindet sich eine barocke Gartenanlage. Zur Wasserhaltung in den umfangreichen Teichanlagen gibt es ein komplexes System an Wehren, welche das Gewässer Röder aufstauen. Zabeltitz ist ein Ortsteil der sächsischen Stadt Großenhain an der Nordgrenze des Landkreises Meißen. Das Kleine Gabelwehr Zabeltitz befindet sich südlich von Zabeltitz und bildet die Kreuzung des Elligastbaches mit der Großen Röder. Es besteht aus je einer Wehranlage am linken und rechten Ufer der Großen Röder sowie einem Düker-bauwerk über welches der Elligastbach unter dieser hindurch geführt wird.  Bei dem hier vorgestellten Bauvorhaben handelt es sich um die am linken Ufer der Großen Röder gelegenen Wehranlage. Diese befand sich auf Grund zurück-liegender Hochwasserereignisse und insbesondere des Hochwassers von 2013 in Dresdner Wasserbauliche Mitteilungen, Heft 62  42. Dresdner Wasserbaukolloquium 2019 Komplexe Planungsaufgaben im Wasserbau und ihre Lösungen  369     C2  Saal 3 einem nicht mehr standsicheren und betriebsfähigen Zustand. Zudem bestanden erhebliche Defizite hinsichtlich der aktuellen technischen Anforderungen an Stauanlagen.  Abbildung 1: Übersicht Bauort    Abbildung 2: Kleines Gabelwehr Zabeltitz, Oktober 2014, Koban+Schuckert Ingenieurge-sellschaft mbH Das Planvorhaben sieht die Errichtung einer dreifeldrigen, unterströmten Holz-schützenwehranlage mit massiver Tragkonstruktion aus Stahlbetonzwischen-pfeilern und -widerlagern sowie einem mechanischem (handbetriebenem) Zahn-stangenantrieb vor.   370 Verschleissfeste Schutzschichten aus UHPC       Abbildung 3: Kleines Gabelwehr Zabeltitz, aus Richtung Unterwasser, Dezember 2018, INROS LACKNER SE  Als Besonderheit wurden bei dem Bauvorhaben im Bereich der Wasserwechsel-zonen verschleissfeste Bauteile aus UHPC eingeplant. Diese Bauteile wurden vorgesehen für: - Schwellenbereiche Bodenplatte, Anschluss Schütztafeln Bodenplatte - Wangen und Pfeiler im Ober- und Unterwasser  Abbildung 4: Kleines Gabelwehr Zabeltitz, Formteile, 2018, INROS LACKNER SE   Dresdner Wasserbauliche Mitteilungen, Heft 62  42. Dresdner Wasserbaukolloquium 2019 Komplexe Planungsaufgaben im Wasserbau und ihre Lösungen  371     C2  Saal 3    Abbildung 5: Kleines Gabelwehr Zabeltitz, Formteile, 2018, INROS LACKNER SE  Im Rahmen der Baudurchführung wurde der folgende Ablauf geplant und umge-setzt: - Planung und Lieferung von Fertigteilen aus UHPC (siehe Abbildung 5), Fertigteile mit rauher Oberfläche und Anschlussbewehrung für Ortbeton-anschluss - Einbau der Fertigteile in Schalung und Bewehrung der Ortbetonbauteile (siehe Abbildung 4+5) - Verguss der Fertigteile im Rahmen des Ortbetoneinbaus  Wichtige Punkte bei der Baudurchführung waren dabei: - sorgfältiger Transport + Lagerung der Fertigteile - nivellierter Einbau der Fertigteile in Schalung + Bewehrung - Sicherung während des Ortbetoneinbaus   372 Verschleissfeste Schutzschichten aus UHPC    Vorteile für das Bauwerk: - Maßhaltige Bauteile für Einlaufbereiche, Minimierung des Schalaufwan-des der Ortbetonherstellung - hohe Dauerhaftigkeit des Betonbauwerks im Bereich der üblicherweise kritischen Stellen (=Wasserwechselzonen, Ecken, Einlaufbereiche, Berei-che lokal hoher Fließgeschwindigkeit) - keine zusätzlichen Schutz- oder Verschließschichten wie z.B. Bleche o.ä. erforderlich - Möglichkeit der Wartung + Instandhaltung (=hydraulische Bindemittel)  Ausblick: - aktuell noch keine langjährige regionale Erfahrung bzgl. der erwarteten Vorteile - regelmäßige Ortstermine und Dokumentationen sind seitens IL geplant 4 Literatur [1] Sagmeister B.: Maschinenteile aus zementgebundenem Beton. Beuth Verlag, Berlin 2017 [2] Dyckerhoff GmbH: Betonuntersuchungen im Rahmen des OLAF-II Projektes. BMBF Förderkennzeichen 03X0066B, 2012 [3] Müller S.: Zur Auslegung von innovativen Betonkollektorelementen für solarthermische Parabolrinnenkraftwerke. Schriftenreihe Bauingenieurwesen der Technischen Universität Kaiserslautern, Kaiserslautern, Heft 22, Dissertation, 2016   Autoren: Dr.-Ing. Bernhard Sagmeister   Durcrete GmbH Am Renngraben 7  65549 Limburg an der Lahn   Mail: sagmeister@durcrete.de Michael Koban  INROS LACKNER SE Schweizer Str.3b 01069 Dresden   Mail dresden@inros-lackner.de 

Verschleissfeste Schutzschichten aus UHPC

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Verschleissfeste Schutzschichten aus UHPC

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