DE4317070A1 - Verfahren zum Einbau von Betonplatten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einbau von Betonplatten durch Aufbringen von fließfähigem oder feuchtem Beton auf eine Tragschicht, beispielsweise eine Sand- oder Kiesschicht.

Beim Einbau von Betonplatten auf eine Tragschicht ent­ wickelt sich durch die Hydration (chemischer Abbinde­ vorgang des Zements) Wärme, die gegenüber der Herstel­ lungstemperatur durchaus 20 Grad C bis 30 Grad C höher liegen kann.

In der Erwärmungsphase des Betons hat die Betonplatte das Bestreben, sich auszudehnen, wird aber durch die Reibung auf der Tragschicht an der Ausdehnung gehindert und erfährt dadurch unschädliche Druckspannungen. Nach ca. 25 Stunden wird etwa die höchste Temperatur der Hydratationswärme erreicht, wobei sich die Betonplatte von diesem Zeitpunkt an wieder langsam abkühlt und nun das Bestreben hat, sich zusammenzuziehen bzw. zu verkür­ zen. Diesem Verkürzungsvorgang wirken die Reibkräfte auf der Tragschicht entgegen und erzeugen in der Betonplatte Zugspannungen, die, wenn sie überschritten werden, zu unerwünschten, manchmal sogar zu unerlaubten Rissen füh­ ren.

Aus diesem Grunde hat man in den Beton künstliche Fugen eingebracht, welche die durch den Temperaturrückgang er­ zeugten Zugspannungen ausgleichen sollen.

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrun­ de, ein Verfahren zum Einbau von Betonplatten durch Auf­ bringen von fließfähigem oder feuchtem Beton auf eine Tragschicht, beispielsweise eine Sand- oder Kiesschicht, zu schaffen, mit dem nicht nur qualitativ bessere Beton­ platten hergestellt werden können, sondern bei dem auch die bei den bisherigen Methoden vorgesehenen, einge­ schnittenen Scheinfugen entfallen.

Die Lösung der gestellten Aufgabe geschieht durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1.

Eine besondere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht nach Anspruch 2 darin, daß die Ver­ größerung der Wärmeleitfähigkeit λ der Tragschicht durch Tränken derselben mit Wasser mit einer Temperatur von ca. 12 Grad C bis 15 Grad C, also der Temperatur des Leitungswassers, erreicht wird.

Gemäß Anspruch 3 kann in einer abgewandelten Ausfüh­ rungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens die Abström­ fläche durch Verkleinern der Korngröße der Tragschicht vergrößert werden.

Anhand der Zeichnungen soll das Verfahren gemäß der Er­ findung näher erläutert werden.

In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 ein Prinzipschema einer Betonplatte im Schnitt.

Fig. 2 zeigt den Temperaturverlauf der Betontemperatur während des Abbindens.

In Fig. 1 wird von einer Betonplatte mit einer Gesamt­ länge lo ausgegangen, die im Idealfall in ihrer Mitte, also bei lo/2, ihren Festhalte- bzw. Fixpunkt Fi hat. Die Verkürzung der Betonplatte in der Abkühlphase be­ trägt

Wenn nun
(to - tu) = ΔT (2)

gesetzt wird, ergibt sich die Gleichung

In dieser Gleichung bedeutet Δl die Verkürzung der Platte bei einer Temperaturdifferenz ΔT. αt stellt den Wärmeausdehnungskoeffizienten von Beton dar, der ∼0,00001 m pro Meter Plattenlänge und 1 Grad Temperaturunter­ schied beträgt.

lo entspricht der Plattenlänge nach Fig. 2, Kurve 1, am Temperaturscheitel ca. 25 Stunden nach dem Betoneinbau.

Wenn es gelingt, das Temperaturmaximum nach Fig. 2, Kur­ ve 2, zu verringern, wird auch die Verkürzung Δl klei­ ner werden. Nach dem Gesetz von Hook beträgt die Verkür­ zung der Platte

Wenn man nun Δl aus Gleichung (3) und Gleichung (4) einander gleichsetzt, erhält man Gleichung (5)

daraus

Hieraus erhält man Gleichung (6)

σ = E · αt · ΔT (6)

Aus dieser Gleichung (6) ist leicht zu erkennen, daß bei einem kleinen ΔT, also bei geringer werdenden Tempera­ turunterschieden zwischen der Betonplatte mit der Tempe­ ratur to und der Tragschicht unterhalb der Betonplatte mit der Temperatur tu, die Spannungen ebenfalls immer geringer werden.

Eine Verringerung der Betontemperatur to ist z. B. zu erreichen, indem geeignete Zemente mit geringer Wärme­ entwicklung verwendet werden, die aber regional nicht überall zur Verfügung stehen. Es bleiben dann aber immer noch Temperaturdifferenzen, die auch bei sorgfältiger Ausführung zu Rissen in der Betonplatte führen können.

Wenn es nun gelingt, die Betontemperatur ohne Anstieg auf dem gleichen Niveau wie die Temperatur der Trag­ schicht zu halten, gibt es keine Temperaturunterschiede, keine Verkürzungen, damit auch keinen Spannungsaufbau mit nachfolgenden Rissen, wodurch eine rissebeschränken­ de Bewehrung entfallen kann. Es bleibt dann nur noch die Verkürzung aus Schwinden, die im allgemeinen durch eine gründliche Nachbehandlung bewältigt werden kann.

Da die Wahl des Zementes für die Niveaugleichheit von Beton­ temperatur und Tragschicht nicht ausreicht, geht die Er­ findung von der Überlegung aus, welche Maßnahmen getrof­ fen werden können, um Temperaturgleichheit zwischen Beton und Tragschicht zu erzielen, wobei dem sich erwär­ menden Beton die Möglichkeit gegeben wird, durch einen Wärmeabfluß in Richtung Tragschicht auf niedrigem Tempe­ raturniveau zu bleiben.

In Gleichung (7)

bedeutet λ die Wärmeleitfähigkeit der Tragschicht in Watt pro m und Grad Temperaturunterschied.

A ist die dem Wärmeabfluß zur Verfügung stehende Ab­ strömfläche.

Aus dieser Gleichung ist erkennbar, daß bei einem großen Temperaturgefälle zwischen to und tu der erwünschte Wärmeabfluß Q aus der Betonplatte in die Tragschicht verbessert wird.

Wenn nun auch die Wärmeleitfähigkeit λ verbessert wer­ den kann (großer λ-Wert bedeutet größeren Wärmeabfluß, kleiner λ-Wert bedeutet kleineren Wärmeabfluß), wird hierdurch ebenfalls der Wärmestrom in die Tragschicht erhöht.

Auch die Übertragungsfläche A läßt sich beeinflussen, wobei bei einer größeren Übertragungsfläche auch ein größerer Wärmeabfluß aus dem Beton in die Tragschicht stattfinden kann. Im allgemeinen werden auf der Trag­ schicht vor dem Betoniervorgang Polyäthylenfolien ausge­ legt. Bei dieser Lösung ist die Übertragungsfläche eines betrachteten Quadrates von 1 × 1 m = 1 m². Läßt man aber diese Polyäthylenfolie entfallen und betrachtet ebenfalls wiederum eine Fläche von 1 × 1 m², ist die Übertragungsfläche erheblich größer als 1 m², weil die spezifische Oberfläche mit kleiner werdender Korngröße der Tragschicht immer größer wird und unter Umständen sogar ein Mehrfaches von 1 m² betragen kann.

Die wünschenswerte Vergrößerung der Wärmeleitfähigkeit λ wird erreicht durch Tränkung der Kies- bzw. Sand­ tragschicht mit Wasser, wobei durch diese Maßnahme gleichzeitig der Wärmeabfluß fördernde Temperatur­ unterschied zwischen Betontemperatur to und Tragschicht­ temperatur tu vergrößert wird. Aus der einschlägigen Fachliteratur ist bekannt, daß die mittlere Temperatur einer Betonplatte im Außenbereich, betrachtet über den Jahres- bzw. Tagesverlauf, ca. 22 Grad C, im Innen­ bereich ca. 16 Grad C beträgt. Es muß demzufolge ange­ strebt werden, den Wärmeabfluß Q über die Werte to/tu, λ und A so zu steuern, daß die Betontemperaturen von Anfang an, also vom Einbau an beginnend, so nahe wie möglich bei ca. 22 Grad C bzw. bei ca. 16 Grad C liegen.

Bei der praktischen Durchführung des Verfahrens hat sich ergeben, daß die Wassertemperatur ca. 12 Grad C bis 15 Grad C betragen kann, also etwa dem Leitungswasser ent­ spricht.

Ferner beträgt die Menge des Wassers pro Quadratmeter ca. 20 l bis 30 l.

Praxisversuche haben ergeben, daß es mit dem erfindungs­ gemäßen Verfahren möglich ist, Betonplattengrößen, die in ihrer Grundrißfläche so quadratisch wie möglich sein sollen, von über 2.000 m² (Tagesbetonierleistung einer guten Betoniermannschaft) herzustellen, wobei die sonst übliche weitere Unterteilung durch geschnittene Schein­ fugen in Feldgrößen von ca. 6/6 m völlig entfallen kann und auf eine rissebeschränkende Bewehrung verzichtet werden kann.

Es handelt sich hierbei also um eine neue, qualitativ bessere und erheblich wirtschaftlichere Methode zur Her­ stellung von großflächigen, monolithischen, fugenlosen Betonfahrbahnplatten.

Bei der bisherigen Methode von Einzelfeldern ca. 6/6 m, hergestellt durch geschnittene Scheinfugen, die ca. 25 bis 30 Stunden nach dem Betonieren auf 1/3 der Beton­ dicke tief eingesägt werden und danach mit einer dauer­ elastischen Masse gefüllt werden mußten, entstanden alleine durch die Fugenherstellung mit dem nachfolgenden Verguß Kosten von um die DM 20,-/lfm Fuge, das sind ca. DM 6,60/m². Es ist bekannt, daß im späteren Ge­ brauch solche Fugen sehr schadensanfällig sind und fort­ laufende Folgekosten nicht vermieden werden können.

Die bei richtiger Plattenbemessung entfallende, oben- und untenliegende, rissebeschränkende Bewehrung von ca. 9 bis 14 kg/m² ergibt Einsparungen von DM 16,- bis DM 25,-/m².

Claims (4)

1. Verfahren zum Einbau von Betonplatten durch Auf­ bringen von fließfähigem oder feuchtem Beton auf eine Tragschicht, beispielsweise eine Sand- oder Kiesschicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Tempe­ ratur des sich erwärmenden Betons durch Erhöhung des Wärmeabflusses in Richtung auf die Tragschicht durch Vergrößern der Wärmeleitfähigkeit λ und/ oder des dem Wärmeabfluß (Q) zur Verfügung stehenden Ab­ strömfläche (A) der Tragschicht auf etwa gleichem Niveau wie die Temperatur der Tragschicht gehalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergrößerung der Wärmeleitfähigkeit der Tragschicht durch Tränken derselben mit einer Temperatur von ca. 12 Grad C bis 15 Grad C, die etwa der Temperatur des Leitungswassers entspricht, erreicht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abströmfläche (A) durch Verkleinerung der Korngröße der Tragschicht vergrößert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Wassermenge pro Quadratmeter ca. 20 l bis 30 l beträgt.