Stahlfaserbetone in der Praxis E-Book

Monika Helm

• Herausgeber: Verlag Bau+Technik
• Kategorie: Fachliteratur
• Sprache: Deutsch

Veröffentlichungsjahr: 2014

Beschreibung

Stahlfasern verleihen Beton Eigenschaften, die seine Gebrauchstauglichkeit weiter verbessern und weitere Einsatzbereiche erschließen können. Hersteller und Verarbeiter benötigen spezielles Fachwissen über den Umgang mit diesem Baustoff. Das Buch vermittelt alle für Planer, Hersteller und Verarbeiter wichtigen Erkenntnisse aus der Praxis. Die im März 2010 erschienene und 2011 bauaufsichtlich eingeführte DAfStb-Richtlinie "Stahlfaserbeton" regelt die Anforderungen für den Betonhersteller und den Verwender von Stahlfaserbeton. Das Buch ist eine wichtige Arbeitshilfe für Hersteller und Verwender und zeigt, wie ein Stahlfaserbeton regelgerecht hergestellt, verarbeitet und geprüft wird. Der Einsatz von Stahlfaserbeton sollte aber bereits bei der Planung berücksichtigt werden. Der Planer erhält in diesem Werk Informationen, welche Parameter von Herstellung und Verarbeitung beim Entwurf eines Bauteils berücksichtigt werden müssen und welche Informationen der Betonhersteller benötigt. Dazu gehören auch die Einstufung nach Leistungsklassen und die daraus resultierenden Anforderungen. Dargestellt und erläutert werden die Schnittstellen zwischen allen Beteiligten: Planer, Betonhersteller und Bauunternehmen. Das Buch berücksichtigt dabei nicht nur die Ausgabe 03/2010 der DAfStb-Richtlinie "Stahlfaserbeton", sondern auch den Entwurf der Überarbeitung der Richtlinie mit Stand 07/2012 (Neu erschienen in 11/2012 mit kleinen Abweichungen). In diesen Entwurf wurden praktische Erfahrungen im Umgang mit der Richtlinie eingearbeitet. Außerdem wurde der Entwurf an die Bemessung gemäß Eurocode 2 (DIN EN 1992-2-2 NA) und an den Stand der Überarbeitung der EN 206 (02/2012) angepasst.

Leseprobe

Monika Helm

Stahlfaserbetone in der PraxisHerstellung, Verarbeitung,Überwachung

VLB-Meldung

Helm, Monika:

Stahlfaserbetone in der Praxis

Herstellung, Verarbeitung, Überwachung

Düsseldorf: Verlag Bau+Technik GmbH, 2013

ISBN 978-3-7640-0560-3eISBN 978-3-7640-0561-0

©      by Verlag Bau+Technik GmbHGesamtproduktion: Verlag Bau+Technik GmbH,Postfach 12 01 10, 40601 Düsseldorfwww.verlagbt.de

Druck: B.o.s.s Druck und Medien GmbH, 47561 Goch

Monika Helm

Stahlfaserbetone in der Praxis

Herstellung, Verarbeitung, Überwachung

Die Inhalte und Lösungsvorschläge in diesem Buch sind nach bestem Wissen zusammengestellt. Hinsichtlich der Anwendung der Inhalte kann vom Autor jedoch keine Gewähr übernommen werden. Das Buch ersetzt nicht die projektbezogene Planungsleistung. Sie entbindet nicht von der Pflicht zur Prüfung der Normvorgaben und ihrer Gültigkeit für den jeweiligen Anwendungsfall. Die Anwendung der Inhalte und Lösungsvorschläge berechtigt zu keinerlei Regressansprüchen gegenüber dem Autor.

Inhaltsverzeichnis

Die wichtigsten verwendeten Formelzeichen

1    Einleitung

2    Einleitung zur DAfStb-Richtlinie „Stahlfaserbeton“

2.1    Allgemeines

2.2    Aufbau der DAfStb-Richtlinie „Stahlfaserbeton“

2.3    Anwendungsbereiche

3    Geschichtlicher Abriss

4    Anwendungsgebiete

5    Übersicht der verwendbaren Fasern

5.1    Allgemeines

5.2    Faserarten

5.3    Normative Grundlagen

5.3.1   Systeme der Konformitätsbescheinigung

5.3.2   Übereinstimmungszeichen

5.4    Stahlfasern

5.4.1   Formen

5.4.2   Wirkung der Fasern im Beton

5.4.3   Prüfungen der Fasern

5.4.4   Kennzeichnung der Stahlfaser

5.4.5   Werkseigene Produktionskontrolle für Stahlfasern beim Hersteller

5.5    Kunststofffasern

6    Stahlfaserbeton

6.1    Eigenschaften (Expositionsklassen, Korrosion, Rissbildung)

6.2    Ausgangsstoffe

6.3    Leistungsfähigkeit der Stahlfaserbetone

6.4    Festlegung des Betons

6.4.1   Beton nach Eigenschaften

6.4.2   Beton nach Zusammensetzung

6.4.3   Beton mit Stahlfasern

6.5    Festlegungen bei Stahlfaserbeton

7    Prüfungen bei Faserbetonen

7.1    Prüfung des Fasergehalts

7.2    Prüfung des Fasergehalts am Frischbeton

7.2.1   Auswaschversuch nach DAfStb-Richtlinie

7.2.2   Induktives Verfahren gemäß DAfStb-Richtlinie [15], [16]

7.2.3   Fasergehaltsbestimmung nach DIN EN 14721

7.2.4   Fasergehalt gemäß Richtlinie „Faserbeton“ der Österreichischen Vereinigung für Beton- und Bautechnik e.V. [62]

7.2.5   Fasergehalt am Festbeton gemäß SIA 162/6 „Stahlfaserbeton“ des Schweizerischen Ingenieur- und Architekten-Vereins [76]

7.2.6   Fasergehaltsbestimmung bei faserverstärkten Spritzbetonen nach DIN EN 14488-

7.2.7   Weitere Verfahren zur Ermittlung des Fasergehalts

7.2.8   Zusammenfassung zur Fasergehaltsbestimmung bei Frischbeton

7.3    Prüfungen des Fasergehalts am Festbeton

7.3.1   Induktives Prüfverfahren zur Fasergehaltsbestimmung am Festbetonen

7.3.2   Fasergehalt im Festbeton gemäß DIN EN 14721

7.3.3   Fasergehalt gemäß Richtlinie „Faserbeton“ der Österreichischen Vereinigung für Beton- und Bautechnik e.V. [62]

7.3.4   Fasergehalt am Festbeton gemäß SIA 162/6 „Stahlfaserbeton“ des Schweizerischen Ingenieur- und Architekten-Vereins [76]

7.3.5   Fasergehalt bei faserverstärkten Spritzbetonen nach DIN EN 14488-7

7.3.6   Zusammenfassung zur Ermittlung des Fasergehalts am Festbeton

7.4    Prüfungen zur Faserorientierung

7.5    Nachrissbiegezugfestigkeit

7.5.1   Nachrissbiegezugfestigkeitsprüfung nach DAfStb-Richtlinie „Stahlfaserbeton“ [15], [16]

7.5.2   Äquivalente Biegezugfestigkeit und Biegezugfestigkeit nach Richtlinie „Faserbeton“ der Österreichischen Vereinigung für Beton- und Bautechnik e.V. [62]

7.5.3   Belastungsversuche nach SIA 162/6 „Stahlfaserbeton“ des Schweizerischen Ingenieur- und Architekten-Vereins [76]

7.5.4   Biegefestigkeiten nach DIN EN 14488-3 bei Spritzbetonen

7.5.5   Zusammenfassung zur Ermittlung nach Biegezugfestigkeiten

7.5.6   Fehlerquellen bei der Auswertung der Kurvenverläufe

8    Erstprüfung für Stahlfaserbetone

8.1    Allgemeine Hinweise

8.2    Mischungsberechnung

8.3    Umfang der Erstprüfung

8.3.1   Frischbetoneigenschaften bei der Erstprüfung

8.3.2   Festbetoneigenschaften bei der Erstprüfung

8.4    Festlegung der Leistungsklassen

8.5    Interpolation und Extrapolation zur Ermittlung von Erstprüfergebnissen

8.6    Zusammenfassung „Erstprüfung“

9    Herstellung von Stahlfaserbeton

9.1    Ausstattung einer Mischanlage

9.1.1   Lagerung der Ausgangsstoffe

9.1.2   Mischer

9.1.3   Dosiereinrichtungen

9.2    Werkseigene Produktionskontrolle

9.3    Konformitätskontrolle

9.4    Preislisten

10   Verwendung

10.1  Bestellung

10.2  Lieferung

10.3  Verarbeitung auf der Baustelle

10.4  Qualitätssicherung

11   Anwendungen

11.1  Vergleich der Regelungen in Deutschland, Österreich und der Schweiz

11.2  Stahlfaserbeton mit besonderen betontechnologischen Anforderungen

11.3  Einsatzmöglichkeiten bei Betonen im Geltungsbereich des Wasserhaushaltsgesetzes (WHG)

11.4  Fertigteile nach Norm

11.5  Beton nach den ZTV's

11.6  Stahlfaserspritzbeton

11.7  Weitere Anwendungen

Anhang ABeispiel für eine Leistungserklärung

Anhang BBestimmung der Leistungsklassen mit sechs Biegebalken bei L2/L1 < 0,7 (Beispiel 1)

Anhang CBestimmung der Leistungsklassen mit neun Biegebalken bei L2/L1 < 0,7 (Beispiel 2)

Anhang DBestimmung der Leistungsklassen mit neun Biegebalken bei L2/L1 > 0,7 (Beispiel 3)

Anhang EBestimmung der Leistungsklassen mit sechs Biegebalken bei L2/L1 > 1,0 (Beispiel 4)

Anhang FInterpolation bei gleichem Beton und unterschiedlicher Fasermenge

Literaturverzeichnis

Verwendete Normen

Quellennachweis der Bilder

Die wichtigsten verwendeten Formelzeichen

mittlerer Stahlfasergehalt in kg/m3

BZ

Biegezugfestigkeitsklasse

Cf

Fasergehalt der Probe in kg/m3

d

mittlerer Faserdurchmesser in mm

dm

mittlerer Faserabstand in mm

Dmax

Größtkorn der Gesteinskörnung in mm

F0,5,i

Kraft in N bei einer Durchbiegung von 0,5 mm

F3,5,i

Kraft in N bei einer Durchbiegung von 3,5 mm

fck, cube

charakteristische Mindestdruckfestigkeit von Würfeln in N/mm2

fck, cyl

charakteristische Mindestdruckfestigkeit von Zylindern in N/mm2

feq, ctk, i

charakteristischer Wert der äquivalenten Zugfestigkeit für Verformungsbereich i in N/mm2

feq,ctm,i

äquivalente mittlere Zugfestigkeit zur Einstufung in die Faserbetonklassen für Verformungsbereich i in N/mm2

feqkui

Mindestwert der charakteristischen äquivalenten Biegezugfestigkeit in N/mm2

ffflk,i

charakteristische Nachrissbiegezugfestigkeit für Verformungsbereich i in N/mm2

ffcflm,i

mittlere Nachrissbiegezugfestigkeit für Verformungsbereich i in N/mm2

ffctO, Li

Grundwert der zentrischen Nachrissbiegezugfestigkeit für Verformungsbereich i in N/mm2

ffct0, s

Grundwert der zentrischen Nachrissbiegezugfestigkeit bei Verwendung von Stabstahl in N/mm2

ffct0, ui

Grundwert der zentrischen Nachrissbiegezugfestigkeit bei Verwendung des Spannungsblocks in N/mm2

fftk.fi

charakteristische Biegezugfestigkeit in N/mm2

Fi

Faserbetonklasse i

g

Gesteinskörnungsmenge in kg

G

Faserbetonklasse für Gebrauchstauglichkeit

i

Balkennummer

ks

Fraktilenfaktor

L ffcflm,Li

Mittelwert der logarithmierten Einzelprüfergebnisse ffcfl,Li,i für Verformungsbereich i in N/mm2

l, b, h

Abmessungen der Probekörper in mm

lf

Faserlänge in mm

Li

Leistungsklasse i

Ls

Standardabweichung der logarithmierten Einzelprüfergebnisse

mf,i

Stahlfasergehalt der Teilprobe i in kg

Mf,i

Masse der Stahlfaser der Teilprobe i in kg

mf,min

Mindestmenge des Stahlfasergehalt in kg/m3n

n

Probenanzahl

p

Luftporenanteil in dm3

sf

Stahlfasermenge in kg

T

Faserbetonklasse für Tragfähigkeit

U…

Injektionsspannung in V

Vc

Volumen der Probe in m3

Vd

Volumen der Frischbetonprobe in m3

Vf

Nominalwert des Fasergehalts in kg/m3

Vfb,i

Volumen des einzelnen Teilproben in m3

VGesamt

Volumen des Probekörpers in m3

VWasser

Volumen des zugegebenen Wassers in m3

w

Wassermenge in kg

z

Zementmenge in kg

β

Beiwert zur Ermittlung der Grundwerte der zentrischen Nachrisszugfestigkeit

βLi

Beiwert zur Ermittlung des Grundwertes der zentrischen Nachrisszugfestigkeit des Stahlfaserbetons in Leistungsklasse i bei Verwendung der vollständigen Spannungs-Dehnungslinie

βu

Beiwert zur Ermittlung des Grundwertes der zentrischen Nachrisszugfestigkeit des Stahlfaserbetons bei Verwendung des rechteckigen Spannungsblocks sowie bei Verwendung von Betonstahlbewehrung im Grenzzustand der Tragfähigkeit

βs

Beiwert zur Ermittlung des Grundwertes der zentrischen Nachrisszugfestigkeit des Stahlfaserbetons im Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit bei Verwendung von Betonstahlbewehrung

δi

Durchbiegung nach DBV-Merkblatt „Stahlfaserbeton“ in mm

δii

Durchbiegung nach DAfStb-Richtlinie „Stahlfaserbeton“ in mm

Kv

Beiwert zur Berücksichtigung des Variationskoeffizienten

λ

Schlankheitsgrad der Faser

ρg

Rohdichte der Gesteinskörnung in kg/dm3

ρsf

Rohdichte der Stahlfasern in kg/dm3

ρw

Rohdichte des Wassers in kg/dm3

ρz

Rohdichte des Zements in kg/dm3

1    Einleitung

Aus dem ursprünglichen Drei-Stoff-System des Betons mit Gesteinskörnungen, Zement und Wasser ist durch Hinzukommen von Zusatzmittel und Zusatzstoffen ein Fünf-Stoff-System geworden.

Legt man Bewehrungsstahl in den Beton, wird aus dem unbewehrten Beton bewehrter Beton bzw. Stahlbeton. Heute können dies Stahlfasern bei einer Reihe von Anwendungen sein, d.h. eine „Stahleinlage“ kann direkt in den Betonmischer oder Fahrmischer gegeben werden, sodass die Bewehrung mit dem Fahrmischer auf die Baustelle kommt. Eine geniale Idee, die aber noch nicht in vollem Umfang genutzt wird, im Vergleich zu anderen Betonen. Für den Hausbauer werden die Vorteile von Stahlfaserbeton als „fertig armierter Beton“ u.a. in [57] beschrieben.

Die DAfStb-Richtlinie „Stahlfaserbeton“ [16] hat lange auf sich warten lassen, ist seit dem Jahre 2011 bauaufsichtlich eingeführt und kann angewendet werden. Die Anforderungen, die sich für den Betonhersteller und den Verwender von Stahlfaserbeton ergeben, werden in den folgenden Ausführungen zusammengefasst und erläutert.

Die Ausführungen sollen Herstellern und Verwendern Hinweise geben und zeigen, welche Schritte unternommen werden müssen, um einen Stahlfaserbeton nach DAfStb-Richtlinie anbieten und einsetzen zu können.

Auch der Planende erhält Informationen darüber, wie beim Stahlfaserbeton Betonhersteller und Anwender arbeiten und welche Informationen der Betonhersteller benötigt, sodass ein Stahlfaserbeton nach DAfStb-Richtlinie „Stahlfaserbeton“ hergestellt, geliefert und eingebaut werden kann. Denn bereits in der Planungsphase werden Entscheidungen getroffen, die wichtige Grundlagen für den Einsatz eines Stahlfaserbetons nach DAfStb-Richtlinie sind.

Dargestellt und erläutert wird die Schnittstelle zwischen allen Beteiligten: Planer, Betonlieferant und Bauunternehmen. So sollte es mithilfe des vorliegenden Buchs möglich werden, dass Betonlieferanten – wenn Stahlfaserbetone unter Angabe von Leistungsklassen ausgeschrieben sind – Beton mit den entsprechenden Eigenschaften anbieten können, ohne den Ausschreibenden nach den Stahlfasermengen zu fragen, die dem Beton zuzugeben sind.

Die Ausarbeitungen in diesem Buch basieren auf der DAfStb-Richtlinie „Stahlfaserbeton“ Ausgabe 03/2010. Berücksichtigt wurde ebenfalls der Entwurf der Überarbeitung der Richtlinie mit Stand 07/2012 [15]. Dieser Entwurf ist im Bemessungsteil dem Eurocode 2 (DIN EN 1992-1-1 NA) angepasst und die Teile 2 und 3 sind in einigen Details korrigiert worden, die sich aus der praktischen Umsetzung der Richtlinie des Jahres 2010 ergeben haben und auch den Bearbeitungsstand der Überarbeitung der EN 206 (02/2012) berücksichtigen.

2    Einleitung zur DAfStb-Richtlinie „Stahlfaserbeton“

2.1   Allgemeines

Die Normenwerke für Beton wie die DIN EN 1992-1-1, die DIN EN 206-1, die DIN EN 13670 sowie die entsprechenden nationalen Anwendungsnormen der DIN 1045 ff und die weiterführenden Richtlinien des Betonbaus beziehen sich auf die Entwicklung der letzten Jahrzehnte in der Betontechnik. So begann die nennenswerte Zugabe von Zusatzstoffen erst in den sechziger Jahren, doch durch findige Ideen und dann folgende intensive Forschungstätigkeit wurden die Möglichkeiten – u.a. Flugasche dem Beton zuzugeben – deutlich ausgeweitet. Zunächst waren dazu allgemeine bauaufsichtliche Zulassungen sowohl für die Flugasche als auch für die Betonzusammensetzung erforderlich. Heute gehört der Einsatz von Betonzusatzstoffen zum Alltag in der Betontechnologie und bedarf nur noch in Ausnahmefällen bauaufsichtlicher Zulassungen, da viele Erfahrungen aus der Praxis in die Normung des Betonbaus eingeflossen sind, z.B. in DIN EN 450 ff.