Entwässerungssysteme aus UHPC

Für extreme Einsatzbedingungen in der Praxis –

Die Entwicklung hochfester und ultrahochfester Betone wird nun seit einigen Jahren in der Fachwelt diskutiert und vorangetrieben. Mit der Kurzbezeichnung UHPC (Ultra-High-Performance-Concrete) bezeichnet man Betone, deren Werkstoffeigenschaften deutlich oberhalb der Normgrenzen, zum Beispiel der DIN EN 206-1, liegen. Betonsorten aus UHPC bieten vielfältige Ansätze für neue und filigranere Konstruktionen mit hoher Tragfähigkeit und schlankeren Querschnitten. Neben zahlreichen theoretischen Expertisen und damit verbundenen Forschungsvorhaben gewinnen auch praktische Anwendungen immer mehr an Bedeutung. Brückenbauwerke, Fassadenelemente oder Treppenläufe mit deutlich reduzierten Querschnitten sind in den letzten Jahren erfolgreich umgesetzt worden. Meist handelte es sich jedoch um projektbezogene Anwendungen mit wissenschaftlichem Hintergrund. Über die zielsichere Herstellung von UHPC-Bauteilen in industrieller Serienfertigung ist bisher noch wenig bekannt, obwohl sich auch hier vielversprechende Lösungsansätze mit UHPC ergeben.

Das Grundprinzip der Herstellung von Hochleistungsbetonen beruht auf dem Ansatz der Minimierung von Kapillarporen im Betongefüge durch eine sehr kompakte Packung von Feinststoffen in Verbindung mit einem sehr niedrigen Wasser/Zement-Wert. Neben den klassischen Bestandteilen einer herkömmlichen Betonmischung werden bei UHPC noch andere Feinstoffe (zum Beispiel Silikatstäube, Steinmehl oder ähnliches) und geeignete Zusatzmittel beigemischt um eine möglichst hohe Gefügedichte zu erreichen.
Auf diese Weise lassen sich Druckfestigkeiten im Bereich 100 bis 200 N/mm² erzielen. Jedoch hat die Fachwelt inzwischen erkannt, dass sich aus der Druckfestigkeit allein nur begrenzte Ansätze für den Einsatz in der Praxis ableiten lassen. Insbesondere die Sprödigkeit der ursprünglichen UHPC-Betone ergab Probleme, die hauptsächlich zu einer erhöhten Rissneigung und damit verbundenen negativen Auswirkungen geführt hat. Aus diesem Grund legt die zeitgemäße UHPC-Forschung mehr Aufmerksamkeit auf die Entwicklung von UHPC-Betonen mit optimierten Werkstoffeigenschaften, bestehend aus hoher Druckfestigkeit, hoher Biegezugfestigkeit und reduziertem Elastizitätsmodul. Diese UHPC-Betone zeichnen sich durch eine hohe Dichtheit und Dauerhaftigkeit aus und eignen sich daher auch hervorragend für die Herstellung von Betonfertigteilen für den Tief- und Straßenbau.

An Entwässerungssysteme aus Beton- und Stahlbeton werden in der Praxis eine Vielzahl von Anforderungen gestellt. Sie müssen dicht, dauerhaft und für statische und dynamische Las-ten ausgelegt sein. Insbesondere die sehr lange Abschreibungsdauer im Bereich des kommunalen Kanalbaus fordert Bauteile mit einer Lebensdauer von mehr als hundert Jahren. Bauteile aus Beton- und Stahlbeton sind bereits ohne UHPC in der Lage den Großteil dieser Anforderungen zu erfüllen, jedoch gibt es Grenzen im Bereich der chemischen Beständigkeit und der statischen Tragfähigkeit. Bei der Herstellung solcher Fertigteile aus UHPC ergeben sich neue Ansätze, die zu deutlich verbesserten Eigenschaften des Endproduktes beitragen können. Zunächst ist UHPC wegen seiner kompakten Gefügestruktur praktisch dicht gegenüber Flüssigkeiten, Gasen und Chloriden, sodass neue Anwendungen im Bereich betonaggressiver Umgebungen möglich werden. Auf der anderen Seite ergeben sich für Bauteile aus UHPC-Betonen neue Berechnungsansätze im Bereich der statischen Bemessung und damit Vorteile durch schlankere Bauteile beziehungsweise geringere Wandstärken. Bei Rohren können auf diese Weise schwierige Einbausituationen mit sehr geringer oder sehr großer Überdeckung ohne aufwändige Zusatzmaßnahmen (zum Beispiel Betonauflager) realisiert werden. Auch für Bauteile mit hoher Beanspruchung durch dynamische Belastungen aus Verkehr (beispielsweise auf Flughäfen) bieten UHPC-Fertigteile vielversprechende Ansätze.

Anhand mehrerer Beispiele aus der Praxis berichtet der Vortrag über den Einsatz von UHPC-Betonen zur Herstellung von Fertigteilen, Rohren und Entwässerungsrinnen für anspruchsvolle Projekte mit besonderen Anforderungen.

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