"…..Rauigkeit von Fugen.“

Die Bachelorarbeit von Herrn Uwe Schenk beschäftigt sich unter anderem mit den Zusammenhängen einer regelkonformen, rauen Arbeitsfugenoberfläche und der wasserundurchlässigen Fugenabdichtung.

 Besonders interessant sind die Überlegungen zur Verwendung von Betonoberflächen-Entaktivierer. Diese stellen eine attraktive Alternative zu herkömmlichen Methoden des Aufrauens dar.  

 

In Auszügen :

 

 

".......5.3 Arbeitsfugen in den Tunnelbauwerken

Die Tunnelblöcke werden durch Arbeitsfugen in der Sohle/Wand und Wand/Decke voneinander
getrennt und durch unbeschichtete Fugenbleche mit den Abmessungen, Breite 300 mm und Dicke 2 mm abgedichtet. Für die Ausbildung der Fuge gelten die Regelungen der ZTV-ING, das DBV-Merkblatt sowie die DAfStb-Richtlinie.

 

5.3.1 Ausführungsbesonderheiten

Arbeitsfugen (AF) sind arbeitsbedingte Trennflächen zwischen Bauteilen. Sie entstehen beim Betonieren in mehreren, zeitlich aufeinanderfolgenden Abschnitten und sind aufgrund des Bauablaufs unvermeidlich. Arbeitsfugen können Schwachstellen in wasserundurchlässigen Bauteilen sein. Anforderungen an Arbeitsfugen werden in der DIN 1045, den DAfStb-Richtlinien und dem DBV-Merkblatt beschrieben. Arbeitsfugen sind so auszubilden, dass alle dort auftretenden Beanspruchungen aufgenommen werden können und ein ausreichender Verbund der Betonschichten sichergestellt ist.

Das bedeutet, das Arbeitsfugen rau ausgebildet werden müssen. Hierzu formuliert die DIN 1045 verschiedene Rauigkeitsstufen (siehe hierzu Kapitel 6.1). Bei wasserundurchlässigen Bauwerken ist neben der Beschaffenheit der Fugenoberfläche die Dichtheitdes Betons von besonderer Bedeutung. Um eine dichte Fuge herstellen zu können, muss der Beton beiderseits der Fuge, also im ersten und zweiten Betonierabschnitt, ein wasserundurchlässiges Gefüge haben.1045, den DAfStb-Richtlinien und dem DBV-Merkblatt beschrieben.


Arbeitsfugen sind so auszubilden, dass alle dort auftretenden Beanspruchungen aufgenommen werden können und ein ausreichender Verbund der Betonschichten sichergestellt ist.  Das bedeutet, das Arbeitsfugen rau ausgebildet werden müssen. Hierzu formuliert die DIN 1045 verschiedene Rauigkeitsstufen (siehe hierzu Kapitel 6.1).
Bei wasserundurchlässigen Bauwerken ist neben der Beschaffenheit der Fugenoberfläche die Dichtheit des Betons von besonderer Bedeutung.

Um eine dichte Fuge herstellen zu können, muss der Beton beiderseits der Fuge, also im ersten und zweiten Betonierabschnitt, ein wasserundurchlässiges Gefüge haben.
Das setzt voraus, dass der Beton auch in der Aufkantung besonders sorgfältig verdichtet werden muss. Entscheidend für eine erfolgreiche Abdichtung ist also das Zusammenwirken der Fugenoberfläche, der Fugeneinlage und einem
wasserundurchlässigen Beton. Durch die Grafik, Abbildung 56, soll die Abhängigkeit hervorgehoben werden. Neben der Rauigkeit und der Wasserundurchlässigkeit werden bei Bauwerken in Sichtbetonqualität Ansprüche an das Aussehen gestellt. Sie werden aus optischen Gründen durch Dreikantleisten oder Trapezleisten voneinander getrennt

Für die Ausführung bedeutet das im Einzelnen:  Arbeitsfugen müssen die auftretenden Kräfte und Beanspruchungen aufnehmen können, z.B. durch raue, griffige Oberflächen.
 Arbeitsfugen in WU-Bauwerken sind wasserundurchlässig auszubilden.  Arbeitsfugen in Sichtbetonflächen sind sauber auszuführen und geradlinig zu begrenzen. Einbringen und Verdichten des Betons in der Aufkantung Bevor der Beton in die Aufkantung eingebracht wird, ist das Fugenblech auf Verschmutzung und Beschädigung zu überprüfen.

Die Betonierbarkeit einer Aufkantung ist abhängig vom Bewehrungsgrad und der Wandstärke. Damit der Beton in die Aufkantung eingebracht und ausreichend verdichtet werden kann, schreiben das DBVMerkblatt
und die DAfStb-Richtlinie einen Mindestabstand der Anschlussbewehrung zum Fugenblech von ≥ 50 mm vor.
Der Beton in der Aufkantung ist so einzubauen und zu verdichten, dass er das Fugenblech vollständig und hohlraumfrei umhüllt. Durch die eingebrachte Rüttelenergie hat der Beton das Bestreben unter die Aufkantung in bzw. auf die Bodenplatte zu laufen.
Häufig wird deshalb die notwendige Verdichtungsarbeit in der Aufkantung vernachlässigt, was zu einem undichten Betongefüge führen kann. Durch eine vor die Aufkantung gelegte Holzbohle wird der Betonaustritt unter der Aufkantung reduziert. Häufig ist eine Anreicherung von Zementschlämme auf der Betonoberfläche in der Arbeitsfuge zu beobachten. Die poröse Oberfläche kann, wenn sie nicht durch geeignete Maßnahmen entfernt wird, zu Undichtigkeiten führen.

Grund für die Anreicherung ist die Wirkungsweise der Rüttelflasche. Abb. 58: Auswirkung der Rüttelenergie.
Mit der Rüttelenergie werden die im Frischbeton enthaltenen Luftporen nach außen verdrängt und steigen entlang der Aufkantungsträger und Fugenbleche an die Oberfläche der AF. Dabei fördern sie auch Überschusswasser und Zementschlämme nach oben. Um dem entgegen zu wirken, ist es wichtig, den Beton vor dem Einbau auf seine Konsistenz zu überprüfen.

Die Abbildung 58 auf Seite 58 soll verdeutlichen, was beim Verdichten mit einem Innenrüttler in der Aufkantung passiert.


 

Arbeitsfugen rau ausbilden

Die Regelausführung sollte eine zusätzliche Abdichtung der Arbeitsfuge sein. Eine
zusätzliche Abdichtung kann mit Verlängerung des Wasserumlaufweges durch raue
Fugenflächen in der Arbeitsfuge erfolgen. Die rauen Flächen dichten nach dem Labyrinthprinzip,
gemeinsam mit dem Wirkungsprinzip der Fugeneinlage und dem Beton
die Fuge ab.
Die Anschlussfugen in der Aufkantung werden auf der Baustelle mit einem Hochdruckreiniger angeraut. Gleichzeitig wird auch die Zementschlämme
entfernt.
Die Anrauung und das Entfernen der Zementschlämme wird direkt am Tag nach der
Betonage ausgeführt. Werden die Wasserstrahlarbeiten zu einem späteren Zeitpunkt
ausgeführt kann die Oberfläche nur durch zeitintensive Bearbeitung angeraut
werden.

6. Maßnahme zur Verbesserung der Betonoberflächenrauigkeit

Auf der Baustelle werden die Arbeitsfugen mit einem Hochdruckreiniger angeraut. Die Rauigkeit der Fuge ist vom Zeitpunkt der Bearbeitung abhängig. Ein zufriedenstellendes Ergebnis wird nur dann erreicht, wenn die Fuge am Tag nach der Betonage bearbeitet wird. Bereits nach 24 Stunden Abbindezeit des Betons kann die geforderte Rauigkeit nur noch durch zeitintensive Wasserstrahlarbeiten erreicht werden.

Die genannten Schwierigkeiten haben dazu beigetragen, nach anderen Lösungen der Fugenbearbeitung zu suchen. Eine Möglichkeit bietet der Einsatz eines Betonoberflächen-Entaktivierer. Die Beschaffenheit der Fugenoberfläche trägt wesentlich zur erfolgreichen Abdichtung in wasserundurchlässigen Bauwerken bei. Die Möglichkeiten der
Bearbeitung wurden in Kapitel 5.3.3 aufgezählt und beschrieben.

Eine Alternative sind die von der Firma Hebau angebotenen Produkte zur Betonoberflächenbearbeitung. Der Einsatzschwerpunkt von Betonoberflächen-Entaktivierer liegt in der Herstellung von Waschbetonoberflächen.
Für die Bearbeitung von Arbeitsfugen können die Produkte CSE-Entaktivierer und RSEAufrauhlack eingesetzt werden. Durch die Aufrauhung der Oberfläche wird die Adhäsionsfähigkeit von anbetonierten Flächen gesteigert.
Nach Kontaktaufnahme per Mail hat die Firma Hebau die CSE-Entaktivierer nova 400 und multitop 400 kostenlos für Baustellenversuche zur Verfügung gestellt. Der Hersteller wirbt damit, dass mit seinen Produkten die Oberflächenrauigkeit gesteigert und die Kosten um bis zu 90 % gesenkt werden können.

Materialbeschreibung:
CSE-nova und CSE-multitop sind lösemittelfreie, auf Zitronensäure basierende flüssige Betonoberflächen-Entaktivierer. Die chemischen Wirkstoffe verhindern ein Erhärten des Zementleims. Die Tiefenwirkung ist abhängig vom Produkt.
Sie beginnt mit der Feinstauswaschung von 0,3 mm und endet bei der Grobauswaschung von circa 7mm. In Abbildung 60 ist eine Übersicht dargestellt.

 

 

 

 Das Material kann auf der Schalungsseite, man spricht dann von Negativ-Anwendung oder direkt auf den Frischbeton, der sogenannten Positiv-Anwendung, aufgetragen werden.

Das Material muss bei der Positiv-Anwendung vor Erstarrungsbeginn des Frischbetons aufgetragen werden.


Die Auswaschung erfolgt in einem Zeitfenster von 24 bis 72 Stunden. Dadurch ist das Material gut geeignet, um zum Beispiel die Arbeitsfugen von am Freitag betonierten Abschnitten montags auszuwaschen.

Die Wirkstoffe im Entaktivierer werden bei der Reaktion mit dem Beton verbraucht und sind im Auswaschwasser nicht mehr auffindbar. Durch diese Eigenschaft kann das Material auch in Wasserschutzzonen eingesetzt werden.

 

6.1 Definition der Oberflächenrauigkeit


Damit raue Arbeitsfugen ausgebildet werden können, müssen die in der DIN 1045 aufgeführten Rauigkeitsstufen bekannt sein. Die DIN formuliert für Arbeitsfugen folgende Rauigkeitsstufen:


 sehr glatt:
- Oberfläche gegen Stahl, Kunststoff oder glatte Holzschalung betoniert.
- Unbehandelte Fugenoberfläche bei Verwendung von Beton im ersten
Betonierabschnitt mit fließfähiger bzw. sehr weicher Konsistenz.


glatt
- Oberfläche abgezogen
- Oberfläche im Gleit- bzw. Extruderverfahren hergestellt
- Oberfläche nach dem Verdichten ohne weitere Behandlung


rau:
- Oberfläche mit mindestens 3 Millimeter durch Rechen erzeugte Rauigkeit mit ungefähr 40 Millimeter Abstand
- freilegen der Gesteinskörnung durch Hochdruckwasserstrahlen

 

verzahnt:

wenn die Geometrie der Verzahnung den Angaben der DIN 1045 entspricht.

Die Oberflächenrauigkeit wird im DAfStb-Heft 525 definiert. Für eine Zuordnung in die Kategorie rau sollte als mittlere Rautiefe (RT) nach dem Sandflächenverfahren von Kaufmann RT ≥ 1,5 Millimeter gemessen werden.
Das Sandflächenverfahren wird im Feldversuch in Kapitel 6.5 genauer beschrieben. Oft wird die oben angesprochenezusätzliche Sicherung der Arbeitsfuge in Leistungsbeschreibungen oder Leistungsverzeichnissen aufgeführt.

 

6.2 Baustellenversuch


Bei der Herstellung von Bauabschnittsfugen ist darauf zu achten, dass die anbetonierte Fläche einen guten Haftverbund mit der bereits fertiggestellten Fläche eingehen kann. In einem Versuch werden an Probeflächen die Oberflächen-Betonentaktivierer CSE 400 nova und CSE 400 multitop aufgetragen. Nach Auswertung der Probeflächen soll das
Material an den Bauabschnittsfugen Sohle/Wand auf Eignung getestet werden.

 

6.3 Ziel des Versuchs

Ziel des Baustellenversuchs ist es, Bauteil Abschnittsfugen so aufzurauen, dass sie in die Kategorie „rau“ nach DIN 1045 Teil 3 Bauausführung Abschnitt 10.3.6, wie in Kapitel 6.1 beschrieben, zugeordnet werden können. Außerdem soll der Versuch zeigen, ob sich das Material zum Entfernen von angereicherter Zementschlämme in der Arbeitsfuge
eignet.

.6.4 Aufbau des Versuchs
Für die Durchführung des Versuchs werden neben den Oberflächen-Entaktivierer folgende Hilfsmittel benötigt:

Hilfsmittel:

  •  CSE Betonentaktivierer oder RSE Aufrauhlack
  •  Drucksprühflasche mit einer Düse Ø 0,25 Millimeter
  •  Umfüllbehälter
  •  Messbecher
  •  Quirl oder Rührstock
  •  Waage
  •  Gefäß zur Bestimmung des Sandvolumens
  •  trockener Quarzsand der Körnung 0,1 bis 0,5 mm
  •  Hartholzscheibe Ø 50 mm
  •  Meterstab oder Schieblehre
  •  Schutzbrille und Handschuhe

 6.5 Versuchsdurchführung


Um sich mit den CSE-Oberflächen Entaktivierer vertraut zu machen wurden für den ersten Einsatz Probeflächen angelegt. Die Fläche besteht aus vier Quadraten von je 1,2 m². Mit einer Drucksprühflasche wird eine Fläche mit CSE 400
Nova und eine mit CSE 400 multitop dünn und gleichmäßig eingesprüht. Die beiden anderen Flächen bleiben unbehandelt .

 

In der Abbildung 62 sind die lila eingefärbten Flächen deutlich zu erkennen. Der Versuch ist so ausgelegt, dass nach 24
Stunden eine behandelte und eine unbehandelte Fläche ausgewaschen wird.
Nach 24 Stunden wurde die mit CSENova behandelte Probefläche und eine unbehandelte Fläche mit Wasser gestrahlt. Die Strahlarbeiten dauerten 45 Sekunden an der behandelten und circa 5 Minuten und 25 Sekunden am unbehandelten Werkstück. Das Ergebnis ist deutlich in der Abbildung 63 zu erkennen.

 

In der mit 1 gekennzeichneten Teilfläche ist die Zementschlämme im Oberflächenbereich entfernt und das Korngerüst freigelegt. Auf der rechten mit 2 gekennzeichneten Fläche ist die Zementschlämme noch gut erkennbar und das Korngerüst liegt deutlich weniger frei.

Nach 48 Stunden wurden die beiden anderen Probestücke bearbeitet. Das Ergebnis der mit CSE- multitop behandelten Fläche (Nr. 3) ist fast identisch mit dem Werkstück Nummer 1. Ein Zeitunterschied bei den Strahlarbeiten ist nicht messbar.

Die Aufrauhung der Fläche 4 war im Vergleich zur Fläche 2 noch schwieriger und zeitintensiver.
Die Strahlarbeiten sind nach sieben Minuten abgebrochen worden.

 

 

Behandlung der Bauteil-Abschnittsfugen Sohle Wand Block 42 und 40: An den Arbeitsfugen Sohle/Wand der Blöcke 42 und 40 wird der flüssige Betonentaktivierer getestet, um festzustellen, ob sich die Wirkung mit der Dicke der Bauteile ändert.
Vorweg kann gesagt werden, dass dies nicht der Fall ist.
Der Auftrag ist dünn und gleichmäßig auf die Fugen aufgebracht worden. Der Versuch ist so ausgelegt, dass die Oberflächen nach 24 Std., 48 Std. und nach 72 Std. ausgewaschen werden. Die Auswaschung nach 24 Std. und 48 Std. ist nicht wie an den Probeflächen mit einem Hochdruckreiniger ausgeführt worden.

Ein Wasserschlauch, mit einer Spritzdüse bestückt, wurde für die Auswaschung verwendet. Obwohl die Leistung nicht annähernd an die eines Hochdruckreinigers reicht, überzeugen die Auswaschergebnisse. Mit Spannung wurden die Ergebnisse der 72 Std. alten Arbeitsfuge erwartet. Erste Versuche mit dem Wasserschlauch konnten nicht völlig überzeugen. Der eingesetzte Hochdruckreiniger, der auf 80 bar gedrosselt wurde, lieferte auch nach 72 Stunden Abbindezeit sehr überzeugende Ergebnisse.

 

Die optischen Eindrücke der Fugenoberflächen sind in allen drei Versuchsflächen als positiv zu bewerten. Die Oberflächenrauigkeit wird in Kapitel 6.6 ermittelt.


6.6 Nachweis der Rauigkeit

Oberflächenrauheit:
Die Oberflächenrauheit von Betonoberflächen kann durch die Anwendung verschiedener
Verfahren erfasst werden. Folgende Verfahren finden Anwendung:

 Sandflächenverfahren nach Kaufmann

3D Lasermessung
 Messung mit einem 3D-Gigitalisierer
In dieser Arbeit wird für die Ermittlung der Rautiefe das Sandflächenverfahren nach
Kaufmann angewendet. Dieses einfach zu handhabende Verfahren liefert als Information
die mittlere Rautiefe (RT).

Versuchsbeschreibung:

Feiner, trockener Quarzsand der Körnung 0,1 bis 0,5 Millimeter mit bekanntem Volumen
bildet die 1. Kenngröße und wird auf die relevante Prüffläche gegeben.

Berechnung der 1. Kenngröße:

Der Behälter hat einen Durchmesser von 49 mm und eine Tiefe von 49 mm
V = A x h
A = 49² x 3,14 / 4 = 1.884,785 mm²
V = 1884,785 x 49 = 92.354,465 mm³

Das Prüfvolumen wird mit einer Hartholzprüfscheibe Ø 50 Millimeter so lange kreisförmig
verteilt, bis alle Vertiefungen ausgefüllt sind und sich kein Sand mehr verteilen lässt.

Der Durchmesser der entstandenen kreisförmigen Sandfläche wird mit einer Schieblehre
oder einem Meterstab gemessen. Der so bestimmte Durchmesser ist die zweite Kenngröße zur Berechnung der Rautiefe.
Ein Ergebnis setzt sich immer aus mindestens drei Einzelmessungen zusammen. Nach folgender Formel wird die mittlere Rautiefe nach Kaufmann berechnet.

RT = 4xV / 3,14 x d²

Die Auswertung wird beispielhaft für eine mit CSE Entaktivierer und ohne Entaktivierer
behandelte Arbeitsfuge, nach oben genannter Formel berechnet. Alle anderen Ergebnisse
werden in den Anlagen ausgewiesen.

Berechnung der 1. Kenngröße:
V = d² x 3,14 x h / 4
V = 49 ² x 3,14 x 49 / 4
V = 92.354,465 mm³

Messergebnisse der 2. Kenngröße (behandelte Arbeitsfuge) d1 = 255 mm
d2 = 245 mm
d3 = 260 mm
Berechnung mit der Formel nach Kaufmann:
RT1 = 4x 92.354,465 / 3,14 x 255² = 1,81 mm
RT2 = 4x 92.354,465 / 3,14 x 245² = 1,96 mm
RT3 = 4x 92.354,465 / 3,14 x 260² = 1,74 mm
RTi.M = 1,73 mm behandelte Arbeitsfuge

Messergebnisse der 2. Kenngröße (unbehandelte Arbeitsfuge) d1 = 340 mm
d2 = 330 mm
d3 = 345 mm
Berechnung mit der Formel nach Kaufmann:
RT1 = 4x 92.354,465 / 3,14 x 340² = 1,02 mm
RT2 = 4x 92.354,465 / 3,14 x 330² = 1,08 mm
RT3 = 4x 92.354,465 / 3,14 x 345² = 0,98 mm
RTi.M = 1.03 mm unbehandelte Arbeitsfuge

Eine Gegenüberstellung der Ergebnisse macht deutlich, dass die Auswaschung der
Betonoberflächen nach einer Abbindezeit von 24 Std. unterschiedliche Rauigkeiten ergeben.

Im folgenden Kapitel 6.7 werden alle Versuchsergebnisse gegenübergestellt.

 6.7 Zusammenfassung und Auswertung der Versuchsergebnisse

In diesem Kapitel werden die Ergebnisse des Baustellenversuchs zusammengefasst und gegenübergestellt. Darüber hinaus werden der Umgang mit dem Material sowie die Verarbeitbarkeit geschildert.
Umgang und Verarbeitbarkeit des Materials:

Der Auftrag des Oberflächen-Entaktivierer ließ sich mit einer normalen 1 Liter Drucksprühflasche problemlos auf die Betonoberfläche auftragen. Nach gründlicher Reinigung der Flasche und der Düse kann diese auch für weitere Anwendungen eingesetzt werden. Hierzu sei erwähnt, dass die Flasche eigentlich nur für den Hausgebrauch bestimmt
ist. Bei der Verarbeitung ist aufgefallen, dass selbst bei geringerer Dosierung noch gute Oberflächenrauigkeiten nach dem Auswaschen erreicht werden.

Auswertung der Ergebnisse:
Nach Berechnung der mittleren Rautiefe werden die Ergebnisse mit der Forderung nach DIN 1045 verglichen. Außerdem wird der Zeitpunkt der Auswaschung hervorgehoben sowie der Zeitaufwandswert der Auswaschung ermittelt. Die Berechnungen der mittleren Rautiefen sind in Formblätter als Anlage beigefügt.


Auswertung der mittleren Rautiefe [RT] für die angelegte

Probefläche  Bauteil betoniert am:CSE- Entaktivierer       Zeitpunkt der            Auswaschung RT in             Forderung nach                                                                                                                                                                             DIN 1045 erfüllt
Probefl. 1      30.05.2011               CSE 400 nova            nach 24 Std.                      1,84 ≥ 1,5                                 ja
Probefl. 2      30.05.2011               nein                            nach 24 Std.                      1,03 ≥ 1,5                                 nein
Probefl. 3      30.05.2011               CSE 400 multitop        nach 48 Std.                      1,74 ≥ 1,5                                 ja
Probefl. 3      30.05.2011               nein                            nach 48 Std.                       0,79 ≥ 1,5                                 nein

 

 

Auswertung der Auswaschdauer


Bauteil      betoniert am:     CSE -Entaktivierer    Zeitpunkt der  Auswaschung     Auswaschdauer         Aufwandswert
                                                                                                                                                                        in Min./m²
Probefl. 1 30.05.2011         CSE 400 nova               nach 24 Std.                                   50 Sek.                      0,7
Probefl. 2 30.05.2011              nein                          nach 24 Std.                                    5 Min.                       4,17
Probefl. 3 30.05.2011         CSE 400 multitop           nach 48 Std.                                  50 Sek.                       0,7
Probefl. 4 30.05.2011              nein                          nach 48 Std.                                   7 Min.                       5,83

 

Auswertung der mittleren Rautiefe:

Raue Arbeitsfugen nach den Vorgaben der DIN 1045 sind mit den Betonoberflächen-Entaktivierer CSE 400 nova und CSE 400 multitop sehr gut herstellbar.

Auswertung der Auswaschdauer:
Die Auswaschdauer pro m² ist bei den mit CSE-Entaktivierer behandelten Flächen von 0,7 min/m² identisch. Ein Zeitunterschied der Auswaschung ist nicht feststellbar. Die Firma Hebau begründet den nicht messbaren Zeitunterschied damit, dass die Oberflächen mit einem Hochdruckreiniger ausgewaschen wurden. Nach Information des Technikers reicht ein Wasserschlauch, der an einer Hauswasseranschlussleitung angeschlossener ist, aus.

Bei den nicht behandelten Flächen macht sich der Zeitunterschied von 24 Stunden in der Bearbeitungszeit bemerkbar. Sie beträgt 4,17 min/m² und nach 48 Stunden 5 min/m². Die Ergebnisse der Probeflächen sind nur theoretische Werte und geben nicht die Baustellenbedingungen wieder. Deshalb wurde der Versuch, nach Rücksprache mit der örtlichen Bauüberwachung, auf Arbeitsfugen im Bereich der Sohle/Wand ausgeweitet.

Die in der Tabelle aufgeführten Ergebnisse sind an Bauteilfugen, unter Baustellenbedingungen
ermittelt und ausgewertet worden. Die Berechnung wird in der Anlage 2 und 3 aufgeführt.

Auswertung der mittleren Rautiefe [RT] für die Arbeitsfugen Sohle/Wand 

Bauteil                   betoniert am:            CSEEntaktivierer      Zeitpunkt der Auswaschung   RT in mm     Forderung  nach DIN
                                                                                                                                                                      1045 erfüllt
AF Block 40 Süd     14.06.2011                 CSE 400 multitop       nach 24 Std.                      1,7 ≥ 1,5               ja
AF Block 40 Nord    14.06.2011                 CSE 400 nova           nach 48 Std.                      1,58 ≥ 1,5             ja
AF Block 38 Süd                                              nein                     nach 24 Std.                      1,04 ≥ 1,5           nein
AF Block 38 Nord                                             nein                     nach 48 Std.                       0,89 ≥ 1,5          nein
AF Block 42Süd      17.06.2011                 CSE 400 multitop        nach 72 Std.                      1,58 ≥ 1,5             ja
AF Block 42 Süd     17.06.2011                 CSE 400 multitop        nach 72 Std.                      1,6 ≥ 1,5               ja
AF Block 42 Nord    17.06.2011                      nein                       nach 72 Std.                      0,71 ≥ 1,5           nein
AF Block 42 Nord    17.06.2011                      nein                       nach 72 Std.                      0,71 ≥ 1,5           nein

Die Auswertung der Tabelle zeigt deutlich, dass an den Arbeitsfugen der Blöcke 40 und 42 die mittlere Rautiefe den Vorgaben der DIN 1045 entspricht. Sie lassen sich in die Kategorie „rau“ (RT ≥ 1,5 mm) zuordnen. Ausgewaschen wurden die Fugen des Tunnelblocks 40 mit einem Wasserschlauch, der an einer Hauswasseranschlussleitung angeschlossenen
war. Für die Blöcke 38 und 42 ist ein kleiner Hochdruckreiniger mit einer Betriebsleistung von 80 bar eingesetzt worden.

An den nicht mit CSE 400 behandelten Flächen lassen sich geringere mittlere Rautiefen nachweisen. Bei allen Arbeitsfugen ist nach der Auswaschung keine Zementschlämme  mehr zu erkennen.

Auswertung der Auswaschdauer

Bauteil   betoniert am:    CSE –Entaktivierer    Zeitpunkt der Auswaschung   Auswaschdauer in Minuten    Aufwandswert
                                                                                                                                                                              in min/m²
Bl. 40 Süd   14.06.2011 CSE 400 multitop            nach 24 Std.                                      8                                    0,84
Bl. 40 Nord 14.06.2011 CSE 400 nova                 nach 48 Std.                                    10                                    1,05
Bl. 38 Süd                        nein                              nach 24 Std.                                    46                                    4,84
Bl. 38 Nord                       nein                              nach 48 Std.                                    52                                    5,47
Bl 42 Süd    17.06.2011    CSE 400 multitop          nach 72 Std.                                   15                                     1,58
Bl 42 Nord   17.06.2011      nein                            nach 72 Std.                                   57                                       6

Die Fläche einer Arbeitsfuge beträgt im Mittel circa 9,5 m². Die Zeitaufwandswerte sind in Minuten pro Quadratmeter errechnet.


Bei Betrachtung der Ergebnisse fällt auf, dass bei Verwendung von Betonoberflächen- Entaktivierer die Qualität der Arbeitsfugen verbessert wird.

Dies spiegelt sich in der erreichten mittleren Rautiefe bei gleichzeitiger Entfernung der Zementschlämme wieder.
Ein weiterer großer Vorteil der CSE-Produkte ist die schnelle Auswaschung der Fugenoberfläche ohne einen Hochdruckreiniger einsetzen zu müssen. Lediglich bei Fugenauswaschungen nach 72 Stunden ist die Auswaschung mit Hochdruckreiniger zu empfehlen.


Versuche haben aber gezeigt, dass die Auswaschung auch mit einem Gartenschlauch gelingt.

Zusammenfassung:
Die verwendeten Betonoberflächen Entaktivierer CSE 400 nova und CSE 400 multitop eignen sich sehr gut für die Anrauung von Bauabschnittsfugen. Die ausgewerteten Versuche belegen, dass die mit CSE Entaktivierer behandelten Fugen eine hohe mittlere Rautiefe bei nur geringem Arbeitsaufwand erreicht wird. Für die Baustelle lassen sich auf einfache Weise hochwertige Arbeitsfugen erzeugen, die in Ergänzung mit den verwendeten Fugeneinlagen wesentlich zur Wasserundurchlässigkeit beitragen. Vergleicht man die ermittelten Zeitaufwandswerte der Blöcke 42 Süd und 42 Nord ist die Zeitersparnis deutlich zu erkennen.

Wird der Wert von Block 42 Nord mit 6 min/m² zu 100 %, gesetzt beträgt die Zeitersparnis von Block 42 Süd mit 1,58 min/m² circa 74 %. Die vom Hersteller angegebene Zeitersparnis von 90 % wird nicht ganz erreicht Die in den Baustellenversuchen ermittelten Werte weichen nicht weit voneinander ab. Eine Annäherung der Werte ist bei regelmäßiger Anwendung der CSE-Produkte zu erwarten.

Neben der Qualitätsverbesserung und der Zeiteinsparung fällt durch die Auswertung weiter auf, dass sehr viel Wasser eingespart werden kann wenn die behandelten Arbeitsfugen mit einem Hochdruckreiniger ausgewaschen werden. Hier beträgt die Einsparung ebenfalls 74 %.

Damit werden Ressourcen geschont. Die Baustelle führt den sparsamen Umgang mit Wasser im KLIMA-CHECK auf.

7. Zusammenhang zwischen rauen Arbeitsfugen und der Wassereindringtiefe


In Kapitel 5.3.1 wurde herausgestellt, dass Voraussetzung für eine wasserundurchlässige Arbeitsfuge das Zusammenwirken von Fugeneinlage, WU-Beton und einer rauen Fugenoberfläche ist.


Raue Arbeitsfugen dichten zusätzlich zum Dichtelement durch Verlängerung des Wasserumlaufweges
nach dem Labyrinth-Prinzip eine Arbeitsfuge ab.


Die Wassereindringtiefe in die Arbeitsfuge wird folglich durch die Oberflächenrauheit bestimmt.

 

7.1 Ermittlung der Wassereindringtiefe im Laborversuch

In Anlehnung an die DIN 1045 Teil 3 wird in einem Laborversuch an zwei nachgestellten
Arbeitsfugen die Wassereindringtiefe ermittelt. In der DIN 1045 Teil 3 ist die Wassereindringtiefe
im direkten Nachweis wie folgt beschrieben.
 Probekörper 7 Tage drucklos unter Wasser lagern.
 Probekörper in Prüfrichtung einspannen und 72 h lang einem konstanten Wasserdruck
von 5 bar aussetzen.
Die Wassereindringtiefe ist ein Maß für den Widerstand von Festbeton gegen Eindringen
von drückendem Wasser, ermittelt bei der Prüfung auf Wasserundurchlässigkeit.

7.2 Ziel des Versuchs
In der firmeneigenen Baustoffprüfstelle in Essen wurden zwei Betonwürfel mit nachgestellter Arbeitsfuge auf ihre Wassereindringtiefe überprüft. Die Oberflächen der AF waren unterschiedlich rau ausgebildet. Ziel des Versuchs war es nachzuweisen, dass die Wassereindringtiefe in rauen Arbeitsfugen geringer ist als in weniger rauen Arbeitsfugen.

7.3 Aufbau des Versuchs
Für die Versuchsdurchführung werden neben den auf der Baustelle hergestellten Probekörpern folgende Hilfsmittel benötigt:

 

  •  Würfelformen 200mm x 200mm x 100 mm
  •  Ausbreittisch für die Ermittlung des Frischbetonausbreitmaß
  •  Rüttelplatte zum Verdichten der Proben
  •  Klimakiste
  •  Betonoberflächen-Entaktivierer
  •  Drucksprühflasche
  •  Prüfstation zur Ermittlung der Wassereindringtiefe
  •  Druckprüfpresse zum Spalten der Proben


7.4 Versuchsdurchführung


Für den Versuch wurden zwei Probekörper mit nachgestellter Arbeitsfuge hergestellt.
Eine Arbeitsfuge ist mit CSE-Betonentaktivierer behandelt worden. Die Oberfläche wurde nach 24 Std. mit einem Wasserschlauch ausgewaschen. Die Eigenschaft der Oberfläche konnte der Kategorie rau zugeordnet werden.
Die Oberfläche der zweiten Probe wurde nach 24 Std. mit einer Drahtbürste angeraut, gleichzeitig ist dabei die Zementschlämme entfernt worden.

In einer Klimakiste sind beide Proben 7 Tage unter Wasser gelagert worden.
Die Probekörper wurden anschließend im Baustofflabor in eine WU-Prüfstation eingespannt
Abbildung 68 und einem Wasserdruck für die Dauer von drei Tage ausgesetzt.

Begonnen wurde die Prüfung für ein Tag mit 5 bar (50 mWs) und für die darauffolgenden beiden anderen
Tagen mit 1, 5 bar (15 mWs). Der Versuch dauerte so wie in der DIN 1045 Teil 3 festgelegt 3 Tage.

 

7.5 Versuchsergebnis

Der Kurzzeitversuch hat ergeben, dass die beiden Proben unterschiedliche Wassereindringtiefen aufweisen.
Nach dem Spalten der Probekörper entlang der nachgestellten Arbeitsfuge wurde die maximale Wassereindringtiefe sichtbar.
Die Messung hat bei der mit CSE-Entaktivierer behandelten AF, Abbildung 69, eine Eindringtiefe von 14 mm ergeben. Bei der AF ohne CSE-Entaktivierer ,Abbildung 70,ist eine Eindringtiefe von 45 mm gemessen worden.

Der Versuch zeigt deutlich, dass raue Arbeitsfugen eine geringere Wassereindringtiefe aufweisen als weniger raue Arbeitsfugen. 

 

8. Fazit
Nur eine sorgfältige und ganzheitliche Betrachtung von der Planung bis zur handwerklichen Ausbildung der Fuge kann auf lange Sicht eine wasserundurchlässige Konstruktion sicherstellen.

Mit der DAfStb-Richtlinie „Wasserundurchlässige Bauwerke aus Beton“ hat die Verantwortung
des Planers deutlich zugenommen.

Die Bachelorarbeit zeigt deutlich die Schwierigkeiten mit der Fugenausbildung, die an Beispielen in dieser Arbeit aufgeführt worden sind.

Hierbei zeigt sich, dass die eingesetzten Abdichtungssysteme von hoher Qualität und für die Fugenbeanspruchung ausreichend bemessen worden sind. Probleme treten allerdings immer wieder durch die schlechte Betonierbarkeit der Bauwerke, hervorgerufen durch die Bewehrungsführung, auf. Die Oberflächenrauigkeitnach DIN 1045 kann nur durch zeitintensive Wasserstrahlarbeiten erreicht werden.


Zur Erhöhung der Oberflächenrauigkeit ist ein Versuch mit Oberflächen-Beton- Entaktivierer auf der Baustelle ausgeführt worden.
Die Auswertung dieses ersten Versuches hat deutlich gezeigt, dass sich die Arbeitsfuge mit einem äußerst geringen Aufwand entsprechend der DIN Forderung anrauen lässt.

Darüber hinaus zeigt ein zweiter Versuch, das raue Arbeitsfugen wesentlich zur Dichtheit des Gesamtsystems beitragen.
Der zweite Versuch könnte mit dem Ziel weiter ausgebaut werden, zukünftig auf Abdichtungssysteme zu verzichten."

 Unser Dank gilt Herrn Schenk für die freundliche Genehmigung.

Gerne bieten wir Ihnen dieses und weitere Hebau-Produkte an! Wir freuen uns auf Ihre Anfrage.

Philipp Mathies