Navigation und Service

Frost-Tausalz-Widerstand von Beton in Brücken und Ingenieurbauwerken an Bundesstraßen

Frost und Tausalz beeinträchtigen die Lebensdauer von Betonbauwerken erheblich. Im Rahmen des Forschungsprojektes wurde ein Prüfverfahren zur Feststellung des Frost-Tausalz-Widerstands von Beton bei mäßiger Wassersättigung (Expositionsklasse XF2) entwickelt. Es erlaubt die Beurteilung der Leistungsfähigkeit des Betons ohne genaue Kenntnis seiner Zusammensetzung.

Das Foto zeigt eine Autobahnbrücke.Verkehr auf einer Brücke: Spritzwasser trifft Brückenkappen und Sprühebel trifft Überbau, Pfeiler und Bogen (Bild: Bundesanstalt für Straßenwesen)

Problem

Bauwerke an Bundesfernstraßen sind den unterschiedlichsten Witterungsbedingungen und im Winter zusätzlich belastenden Tausalzen ausgesetzt. Die Frost-Tausalz-Beanspruchung des Betons ergibt sich aus seiner Wassersättigung, der Tausalzbeanspruchung und aus der Temperaturwechselbeanspruchung mit Temperaturen oberhalb und unterhalb des Gefrierpunktes. Dieser so genannte Frost- und Tausalz-Widerstand des Betons hat für die Dauerhaftigkeit von Brückenbauwerken eine große Bedeutung. Durch Öffnung des europäischen Marktes und durch die rasche technische Weiterentwicklung bei Baustoffen und Bauverfahren werden in Deutschland mehr und mehr Betonausgangsstoffe verwendet, mit denen es keine Langzeiterfahrung im konstruktiven Ingenieurbau gibt. Die Entwicklung der Betonnormen DIN EN 206-1 und DIN 1045-2 (zusammengefasst im DIN-Fachbericht 100) zeigt, dass die Eigenschaft der Dauerhaftigkeit von Beton nicht mehr indirekt über Rezepturen, sondern anhand überprüfbarer Zusammenhänge beschrieben werden sollen. Die beiden DIN-Normen unterscheiden die Wirkungen von Frost und Tausalz bei mäßiger und hoher Wassersättigung (Expositionsklassen XF2 und XF4). Während es für die Beanspruchung der Expositionsklasse XF4 (hohe Wassersättigung) bereits Prüfverfahren gibt, galt das bislang nicht für die Expositionsklasse XF2 (mäßige Wassersättigung).

Untersuchungsmethode

Im Rahmen des Forschungsprojektes erfolgten Messungen im Beton von Bauwerken, die unter Verkehr liegen. Als Beispiele für Bauteile in der Expositionsklasse XF2 wurden Mittelpfeiler und Überbauten von Brücken sowie Tunnelwände, als Beispiel für die Expositionsklasse XF4 wurde eine Brückenkappe ausgewählt. Außerdem wurden Betonprüfkörper im Mittelstreifen einer Autobahn und einer vierstreifigen Bundesstraße der Witterung ausgesetzt. Die freien horizontalen Flächen (XF4) oder die vertikalen Flächen (XF2) waren zudem mit tausalzhaltigem Sprühnebel aus Straßenverkehr beaufschlagt. Die Betonprüfkörper wurden vor der Auslagerung mit dem neu entwickelten Prüfverfahren XF2 geprüft.

Ergebnisse

Durch kontinuierliche Messung des elektrolytischen Widerstands und der Temperatur im Bauwerksbeton konnten über vier Winterperioden hinweg Daten in unterschiedlichen Tiefenlagen im Beton erhoben werden. Die Daten erlauben Aussagen über den Sättigungsgrad des Betons zwischen sieben und 90 Millimeter unterhalb der frost-tausalz-beanspruchten Betonoberfläche. Die Messungen am Bauwerksbeton bilden den Sättigungsgrad des Betons sicher ab. Es konnten die schadensrelevanten Unterschiede der Beanspruchung des Betons in XF2 und XF4 dargestellt und neue Erkenntnisse zum Schädigungsprozess im Bauwerksbeton infolge Frost-Tausalz-Beanspruchung in der Expositionsklasse XF2 gewonnen werden.

Folgerungen

Im Rahmen des Projektes konnte ein Prüfverfahren für Beton in der Expositionsklasse XF2 entwickelt werden. Es ermöglicht die Beurteilung des Frost-Tausalz-Widerstands des Betons bei mäßiger Wassersättigung XF2 durch eine Laborprüfung (Lab-Performance-Verfahren). Das neue Prüfverfahren bildet die schadensrelevante Beanspruchung des Betons in den Bauwerken ab und erfasst alle relevanten Einwirkungen aus Klima und Nutzung durch Straßenverkehr. Es ermöglicht die Beurteilung eines Betons nach seiner Leistungsfähigkeit ohne genaue Kenntnis der Betonzusammensetzung, wenn die Anforderungen der Norm an die Betonausgangsstoffe erfüllt sind. Abnahmekriterien für das modifizierte CDF-Verfahren XF2 konnten jedoch noch nicht endgültig festgelegt werden. Hierzu werden weitere Untersuchungen durchgeführt.

Resistance of concrete to freezing and de-icing salts for bridges und civil engineering structures on federal roads

Frost and de-icing-salt resistance is of high importance for the durability of concrete structures on federal highways. The new standards, which are summarised in the technical DIN report, differentiate between two stress groups: frost and de-icing-salt effects at high water saturation (XF4) and at moderate water saturation (XF2).

However, it was not defined what constitutes the difference between moderate and high water saturation and what temperature and water saturation exist in the concrete of real building structures. There was also no test method for exposure class XF2. The test method should comply with the performance concept, i.e. it should make it possible to determine the capability of the concrete without a detailed knowledge of its composition. The classification of the components to exposure classes XF2 and XF4 was validated by measurements taken in the concrete of constructions.

BASt-Info als Download: 09/2009

Bestellung eines gedruckten Exemplars.

Diese Seite

© 2015 Bundesanstalt für Straßenwesen