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Verfahren zum Herstellen massiger Betonteile
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für den Wasserbau Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen
massiger Betonteile für den Wasserbau, bei dem die Betonteile durch in im großen
Abstand voneinander angeordnete Spannglieder aus Spannstahl mäßig vorgespannt werden.
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Im Wasserbau kann es erforderlich sein, massige Betonteile herzustellen,
die Längen von loo m überschreiten. Beispielsweise kann die Länge einer ;iehranlage,
die im wesentlichen aus einer Sohlplatte, einer Staumauer und einem Tosbecken besteht,
einige hundert Meter betragen, wobei die Wände etwa ein bis sechs Meter dick und
die Staumauern etwa fünf bis zehn Meter hoch sind.
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In massigen Betonteilen treten nach dem Betonieren erhebliche bigen-
und Zwangspannungen auf, die zu Rißbildungen führen können und ihre Ursache in den
sich aus der Differenz zwischen der Kerntemperatur und der Oberflächentemperatur
der Betonteile ergebenden Wärmespannungen und dem Schwinden haben. Nach dem Betonieren
können sich infolge der sich entwic'{elnuen Hydratationswärme Kerntemperaturen bis
zu 65° C einstellen, so daß sich bei einer schnelleren Abkühlung der Oberflächenbereiche
erhebliche Wärmespannungen ergeben. Bei fortschreitender Abkühlung und gleichzeitig
einsetzendem Schwinden treten Randzonenrisse in dem Betonteil auf, die gegen das
Innere fortschreiten und nach einiger Zeit den ganzen Querschnitt durchsetzen.
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ach herkömmlicher Bauweise werden derartige massige Betonteile mit
schlaffer Bewehrung versehen betoniert, wobei etwa im Abstand von 10 bis 15 m Trennfugen
vorgesehen werden. Um jedoch mit schlaffer Bewehrung die Rißbildungen durch Temperatur-
und Schwindspannungen auf ein unschädliches aß zurückzuführen, ist es erforderlich,
bei hohem Bewehrungsgrad engmaschige Bewehrungsnetze zu verwenden. Der Einsatz von
großen engen von Bewehrungsstahl ist nicht nur teuer, die engmaschigen Bewehrungsnetze
machen es auch erforderlich, feinkörnige Betonmischungen mit einem höheren Zementgehalt
zu verwenden. Ein höherer Zementgehalt hat wiederum eine größere Hydratationswärme
und somit höhere Serntemperaturen zur Folge, so daß die Wärmespannungen ansteigen.
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Besonders nachteilig bei der herkömmlichen Bauweise sind die Trennfugen,
die einen erhöhten konstruktiven Aufwand erfordern und die Schwachstellen in der
Konstruktion bilden, die es verhindern, daß sich das Bauwerk als homogener Baukörper
monolithisch herstellen läßt.
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ssasserbauwerke können an ihren Oberflächen einem erhöhten Abrieb
unterliegen. Da die herkömmliche Bauweise mit schlaffer Bewehrung den hohen Einsatz
von Bewehrungsnetzen bedingt, die auch dicht unter der Oberfläche liegen, können
diese freigelegt werden, was aus Gründen des Rorrosionsschutzes unbedingt verhindert
werden muß. Nach herkömmlicher Bauweise mit schlaffer Bewehrung hergestellte Wasserbauwerke
sind daher auch im erhöhten Maße reparaturanfällig.
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Ausgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein wirtschaftliches
Verfahren zur Herstellung widers tands fähiger und abriebfester massiger Betonteile
für den Wasserbau zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs angeebenen Art
erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Rernbereich der Betonteile in an sich bekannter
reise mit einem Beton mit einem grobkörnigen zuschlag und niedrigem Zementgehalt
und die Randbereiche mit eineia Beton sit einem feinkörnigeren Zuschlag und einem
höheren Zementgehalt verfüllt werden und daß auf die Spannglieder vor Brreichen
der größten Temperaturdifferenz zwischen der Kerntemperatur und der Temperatur in
den Randbereichen etwa zu dem Zeitpunkt des Uebergangs des Betons von seinem gelartigen
in den starren Zustand eine Teilvorspannung von etwa 20 - 50% der Endvorspannung
aufgebracht wird. Mit dem erfindungsgemaßen Verfahren lassen sich einrnal die Vorteile
erzielen, die eonhardt in seinem in der Zeitschrift "Beton- und Stanlbetonbau",
1973 Seiten 128 - 133, veröffentlichten Aufsatz "Massige, große Betontragwerke bohne
schlaffe Bewahrung, gesichert durch mäßige Vorspannung" herausgestellt hat. Bei
einem gegenüber der schlaffen Bewehrung geringerem ninsatz von Spannyliedern kann
das Auftreten von Rissen besser beschränkt werden als durch die Verwendung einer
schlaffen Bewehrung. Da die Spannglieder in größerem Abstanä voneinander angeordnet
sind, kann ein grobkörniger und zeILentarmer Beton verwendet werden, dessen Einbau
durch engmaschige Eewehrungsnetze nicht behindert wird. Derartige zementarre Betone
entwickeln weniger Hydratationswärme und schwinden weniger als die beim Einsatz
einer schlaffen Bewehrung benötigten feinkörnigeren und zementreicheren Betone,
so daß die auftretenden Wärme- und Schwindspannungen schon geringer sind. Darüberhinaus
kann auch bei über loo m langen Bauwerken auf Dehnungsfugen verzichtet werden, so
daß in den meisten Fällen monolithische Baukörper hergestellt werden können.
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Die S-nylieaer sind reichlich mit Beton abgedeckt, so daß si auch
bei einem ueblichen Abrieb keiner Korrosionsgefahr ausgesetzt sind.
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bas erfindungsgemäße Verfahren sieht weiterhin vor, daß die Rand-
oder Oberflächenbereiche des massigen Betonteils mit einem Beton mit einem feinkörnigeren
Zuschlag und einem höheren Zementgehalt verfüllt werden. Lurch diesen härteren Vorsatzbeton
wird eine Oberflächenschicht geschaffen, die gegen einen >Xrieb sehr beständig
ist. Da sich im Bereich der Oberfläche kein Bewehrungsstahl befindet, kann dieser
auch bei einem abrieb der Oberflächenschichten nicht freigelegt werden, so daß keine
Korrosionsgefahr besteht und vorzeitige Reparaturen ausgeschlossen sind. Die Vorsatzbetonschichten
beeinflussen überdies den Temperaturverlauf über den Querschnitt günstig, so daß
die nach dem Betonieren auftretenden Wärmespannungen weiter vermindert werden. Da
die Randschichten gegenüber dem Kernbereich rait einem Beton mit höherem Zementgehalt
betoniert worden sind, entwickeln diese auch eine größere Sydratationswärme. Da
die im Kern entstehende, geringere Hydratationswärme nur langsam nach außen abfließt,
andererseits aber die Randschichten infolge der größeren Hydratationswärme wärmer
sind, stellt sich über den Querschnitt eine Temperaturkurve mit nur geringem Gefälle
ein. Die auftretenden Wärmespannungen sind daher auch nur geringer. Der erfindungsgemäß
verwendete Vorsatzbeton erhöht daher nicht nur die Abriebfestigkeit, sondern er
vermindert auch die auftretenden Wärmespannungen nach dem Betonieren.
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Während die Spannbetonrichtlinien vorschreiben, daß die Teilvorspannung
aufzubringen ist, wenn der Beton eine Festigkeit 2 von 180 bis 220 p/cm , also etwa
50 % seiner Endhärte, erreicht hat, ist nach einem weiteren Merkmal der erfindungsgemäßen
ivserkmalskombination vorgesehen, daß diese Teilvorspannung vor dem Auftreten des
Maximums der Temperaturdifferenz in dem Zeitpunkt des Übergangs des Betons von seinem
gelartigen in den starren Zustand aufgebracht wird.
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In diesem Zeitpunkt hat der Beton etwa eine Festigkeit von 100 bis
120 p/cm² , also etwa ein Viertel seiner Endfestigkeit erreicht. In diesem Übergangsbereich
macht sich ein Schwinden des Betons nennenswert noch nicht bemerkbar, so daß gefährliche
Schwindspannungen noch nicht vornanden sind. Andererseits ist auch das j4aximum
der Temperaturdifferenz zwischen der sich infolge der Hydratationswärme einstellenden
Rerntemperatur und den Oberflächen--eiqperaturen noch nicht erreicht, so daß auch
die Wärmespannungen noch gering sind. Durch das frühzeitige Aufbringen der Teilvorspannung
lassen sich daher Rißbildungen infolge von Temperatur- und Schwindspannungen wirksam
vermeiden. tftrd die Teilvorspannung entsprechend den betonrichtlinien aufgebracht,
wenn der Beton bereits etwa 50 2 seiner Endfestigkeit erreicht hat, ist in der Regel
das - laximum der Temperaturdifferenz bereits überschritten und hat bereits ein
erhebliches Schwinden eingesetzt, so daß sich die zu vermeidenden Risse bereits
gebildet haben.
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Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet somit nicht nur eine erwünschte
monolithische Bauweise, es läßt sich auch besonderes wirtschaftlich durchführen,
und die hergestellten Betonteile zeichnen sich durch hohe Abriebfestigkeit und Rissefreiheit
aus.
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iJach einer besonders vorteilhaften erfinderischen Weiterbildung des
Verfahrens ist vorgesehen, daß zunächst Betonteile, auf die eine Teilvorspannung
von etwa ein Viertel der rndspannung aufgebracht wird, mit einer Abschnittlänge
bis etwa 20 m hergestellt, zwischen den Betonteilen Spalten und sämtliche Betonteile
und die Spalte durchsetzende Spannglieder vorgesehen werden und daß die Spalte etwa
gleickzeitiy mit Beton verfüllt und auf die durchgehenden Spannglieder die Teilvorspannung
oder die volle Vorspannung aufgebracht wird.
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Durch die erstellung der durch Spalte voneinander getrennten Betonteile
liegen die Bewegungsmittelpunkte der einzelnen Betonteile jeweils im Bereich von
deren Mittellinien, so daß die sich aus der Sohlreibung bei der Schwindverkürzung
ergebenden Schwindspannungen geringer sind Die absoluten Werte der Längenänderungen
der Bauteile bleiben klein, was ebenfalls zu einer Reauzierung der Schwindspannungen
führt. Die in einzelnen Abschnitten betonierten Betonteile werden gleichzeitig durch
Aufbringen der Vorspannung miteinander verspannt, wenn die durch die Spalte gebildeten
Plmben zi. Beton verfüllt sind und dieser etwa ein Zehntel seiner Endfestiqlieit
erreicht hat. ach diesem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich massige Betonteile
von so großer Länge herstellen, serie ran es fugenlos bisher nicht für möglich gehalten
hat.
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Zweckräßige£eise wird dem in die Spalte verfüllten Beton ein Quellzusatz
beigegben. Die Plombe quellen infolgedessen beim Aushärten und pressen gegen die
vorbetonierten Betonteile, so daß die Vorspannwirkung noch erhöht wird.
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Nach den erfindungsgemäßen Verfahren läßt sich somit trotz der Vorbetonierung
von einzelnen Abschnitten ein einneitlicher homogener und fugenloser Baurorper erstellen.