Qualitätssicherung: Beton Planeranlass 2. November 2015 Referent: Dr. Ulrich Püschner Mitarbeiter Fachbereich Infra-Management

Erhaltung: Kontrollen & Massnahmen dauerhafte Kunstbauten QS Kunstbauten Qualität gesetzliche/kantonale Vorgaben fachgerechte Planung Umsetzung vollständige Dokumentation Erhaltung: Kontrollen & Massnahmen dauerhafte Kunstbauten

Verantwortlichkeiten - Ausgangslage Qualität = Bau allgemein Bezogen auf Beton Verantwortung Materialtechnologie BL Kantonale / gesetzliche Vorgaben CH & BL-§, Verträge, RRB, BUDE, … PHI, Normen, WAV, TPs etc. Politik und kantonale PL (kt.PL) Hält, basierend auf kantonalem Team-Wissen, WAVs etc. aktuell Fachgerechte Planung Ausschreibung (Normen, PHI, TPs, WAV, NPK…) normkonforme Ausschreibung von Beton Planer (Ingenieure) (Kontrolle durch kt.PL und kt.Fach-PL) Kontrolliert Devis, Kontrollpläne und ggf. Pläne aller kantonalen Projekte auf materialtechnologische Fragen Fachgerechte Umsetzung Ausführung Bestellung des richtigen Betons von zertifiziertem Werk Richtiger Einbau des Betons Genügend lange Nachbehandlung BL (Ingenieure) UN (Baumeister) (Kontrolle durch: ggf. OBL, kt.PL, kt.FPL) Hütet Zertifikate und Rezepturen der zugelassenen Beton-Werke Prüft Ergebnisse unterstützt kt.PLs bei Fragen Komplette Dokumenta-tion Bereinigte Pläne, Baudoku, Rezepturen Zusammenstellung der Prüfergebnisse, Ablegen der Rezepturen Planer, BL kt.FPL (Rezepturen) Liefert Rezepturen an die DAWs (direkt (Vertraulichkeit) Erhaltung Regelmässige Kontrollen und Massnahmen Massnahmen auf Betonrezepturen, Hydrophobierungsmitteln abgestimmt Kt.PL unterstützt durch kt.FPL und Externe Ingenieure Kantonales Erhaltungsmanagement, hütet BWK und KMW, berät kt. PL/Kreise Legende: CH & BL-§ schweizerisches oder kantonales Recht PHI Projekt Handbuch f. Ingenieure kt.PL Kantonale Projektleiter kt.FPL Kantonale Fach-Projektleiter

Grundlagen zur Dauerhaftigkeit von Betonbauten Strassengesetz Leistungsauftrag von 2014 2301 Strassen Leitsatz: Verkehr und Gewässer sollen fliessen - sicher und nachhaltig PHI - Version 2.0 April 2010 ProjektierungsHandbuch für Ingenieure (Quatro-Kantonal) (AG, BL, BS, SO) Projektphasen Nutzungsvereinbarung Nutzungsdauer : Sie wird definiert als Zeitspanne der Nutzung, während der die Tragsicherheit und Gebrauchstauglichkeit bei betrieblichem und eventuellem baulichen Unterhalt, ohne Erneuerung, gewährleistet ist. Sie wird Objektspezifisch festgelegt 2015 waren das für Kunstbauten: Tragkonstruktion 100 Jahre; Brüstungen 50 Jahre; Abdichtung 40 Jahre; Fahrbahnübergänge 40 Jahre; Korrosionsschutz von Stahlteilen 20 Jahre Anhang A3 SIA 262 «Betonbau» Betonsorten Minimale Bauteilabmessungen etc.

Grundlagen: Kantonaler Leistungsauftrag

Grundlagen

Gesetzliches / Grundlagen TBA Vorgaben bzgl. der Dauerhaftigkeit

Planung Wünsche & Ideen Externer (Politik & Bevölkerung) Kantonale Planung (TBA: V, K1, K2, K3, W) Weisungen und Ausführungsvorschriften (WAV) Typenpläne (T-XXX) Kantonale Lebensdauer bis 100 Jahre

I) Fachgerechte Planung Bedeutung allgemein Bezogen auf Beton Verantwortung Materialtechnologie Kanton BL Ausschrei-bung basierend auf den aktuellen Normen, PHI, TPs, WAV, NPK norm-konforme Ausschrei-bung von Beton Planer (Ingenieure) stellen bereit (Kontrolle durch kt.PL & kt.Fach-PL) Kontrolliert Devis, Kontrollpläne, ggf. Pläne auf materialtechno-logische Fragen

Kantonale Grundlagen PHI: Projektierungshandbuch für Ingenieure – Neubau und Erhaltung von Kunstbauten Version 2.0 Besonders wichtig: Anhang A3 SIA 262 «Betonbau»

PHI - Bestandteil des Ingenieurvertrags Ingenieure & Planer I) Fachplanung durch PHI - Bestandteil des Ingenieurvertrags für Beton siehe: Anhang A3

Einwirkungen auf Beton (Expositionsklassen i.w.S.) beeinflusst durch Statik Verschleiss Korrosion durch Karbonatisierung Korrosion durch Chloride Angriff durch Frost &Taumittel äusserer chemischer Angriff (Sulfat) innerer chemischer Angriff (AAR) Schwinden und vieles andere mehr Kombinationen von a)- h) Zement Zement Zement Zement Zement Zement

aus PHI bzw. T-007 beständig gegen AAR normkonforme Ausschreibung von Beton Frostangriff mit und ohne Taumittel Korrosion durch Karbonatisierung Korrosion durch Chloride beständig gegen AAR Betondecke Fundament Stützmauer aus PHI bzw. T-007

WAV 332 Betonbau - Version 4 1. Sept. 2014 Kantonale Grundlagen WAV’s WAV 332 Betonbau - Version 4 1. Sept. 2014 Weisungen und AusführungsVorschriften 300er Reihe Ausführungsvorschr. f. Bauarbeiten Typenpläne T-XXX PflH ÜEK - Version 3 / 30. Juni 2010 PflichtenHeft Überwachung und Erhaltung von Kunstbauten

Regelung im Werkvertrag Ausführung durch Unternehmer Regelung im Werkvertrag Die Dauerhaftigkeit wird in verschiedenen Punkten des Werkvertrags direkt oder indirekt geregelt: Art. 2: Bestandteile des Werkvertrags und deren Rangordnung z.B. Kantonales Recht vor SIA-Normen Art. 10: Besondere Vereinbarungen Garantiefristen (Rügefristen) 5 Jahre für Belagsarbeiten, Abdichtungen, Korrosionsschutz, Spezialfälle 3 Jahre für alle übrigen Bauarbeiten und Leistungen Nutzungsdauer 100 Jahre Garantie 5 Jahre Differenz 95 Jahre …Besonderen Bestimmungen Kap. 963 folgende: 963 Kontrollen und Qualitätsprüfungen Für die Dauerhaftigkeit von Belang: 963.200 Rückverfolgbarkeit der Materialien und Baustoffe 963.310 Beton und folgende

Im TBA Download bzw. durch kt.PL bereitgestellt Stand Kantonale Grundlagen Im TBA Download bzw. durch kt.PL bereitgestellt Stand WAV-107: Werkvertrag 04.07.13 WAV 105-1: Ausschreibungsunterlagen 21.02.12 WAV-105-2: Besondere Bestimmungen TBA BL 10.07.12 Siehe Kap. 963 folgende: 963 Kontrollen und Qualitätsprüfungen Für die Dauerhaftigkeit von Belang: 963.200 Rückverfolgbarkeit der Materialien und Baustoffe 963.310 Beton und folgende

II) Fachgerechte Umsetzung & Betontechnologie i.w.S. Bau allgemein Bezogen auf Beton Verantwortung Materialtechnologie Kanton BL Aus-führ-ung -Zertifizierte Werke -richtiger Beton -richtiger Einbau -Genügend lange Nach-behandlung BL & UN (Kontrolle durch: ggf. OBL, kt.PL, kt.FPL) Hütet Zertifikate und Rezepturen der Betonwerke Prüft Ergebnisse, unterstützt kt.PL bei Fragen

Inhalt von Beton Zement (wird immer feiner und gemischter) Gesteinskörnung (oft recycelt) Wasser (Trinkwasser) Zusatzmittel (verändern sich ständig, Luftporen) Zusatzstoffe (Pigmente, Flugasche, Müllverm. & CO2 Reduktion) Baustahl Leerrohre und andere Einlagen

IIa) Betontechnologie Inhaltsstoffe von Beton Zement Gesteinskörnung Wasser Zusatzmittel (LP) Zusatzstoffe (Farbe) Baustahl Leerrohre u.a.

Zement im Wandel der Zeit

Normen SIA 118 Allgemeine Bedingungen für Bauarbeiten SIA 118/262 Allgemeine Bedingungen für Betonbau (2004) (neue in Vernehmlassung) SN EN 206-1 2000 Beton - Teil 1: Festlegung, Eigenschaften, Herstellung und Konformität. SN EN 206-1 (SIA 162.051 ) SN EN 206-1-NE 2013 Beton - Teil 1: Festlegung, Eigensch., Herstellu. u. Konformität - Nationale Elemente NE zur Norm SN EN 206-1:2000 (SIA 162.051/NE ) SIA 262 2013 Betonbau SIA 262/1 2013 Betonbau - Ergänzende Festlegungen SIA 262.051 SN EN 206 2013 Beton - Festlegung, Eigenschaften, Herstellung und Konformität Unzählige Prüfnormen SIA 269/2 2011 Erhaltung von Tragwerken - Betonbau SIA 270 2014 Abdichtungen und Entwässerungen - Allgemeine Grundlagen und Abgrenzungen Unzählige Produktenormen Unzählige Merkblätter. SIA 2049 2014 Anforderung an neue Zemente SIA 2042 2012 Vorbeugung von Schäden durch die Alkali-Aggregat-Reaktion (AAR) bei Betonbauten SIA 2030 2010 Recyclingbeton SIA 721 2001 Bohren und Trennen von Beton und Mauerwerk - Normenspezifische Vertragsbedingungen Guter Link: http://www.sugb.ch/de/infos/aktuelle-normen Liste definitiv nicht abschliessend

Wandel vom CEM I zum CEM ?? - eine beispielhafte Auswirkung Zur Erreichung der Kyoto-Ziele – weniger CO2–Ausstoss der Zementwerke nötig Folge: weniger Klinker im Zement Folge: geringeres Potential CO2 zu binden - die Karbonatisierung schreitet schneller voran - die Dauerhaftigkeit ist gefährdet Folge: Nachweis des Karbonatisierungs-widerstands (neue Prüfung) nötig

Karbonatisierung Fakten: Chem. Reaktion der alkalischen Komponenten des Zements (NaOH, KOH, Ca(OH)2 u.a.) mit dem CO2 der Luft Auswirkung: Der pH Wert sinkt von >12.5 auf unter 9-6 Folgen: Die Passivierung des Baustahls geht verloren < pH 11-11.5 Bewehrungskorrosion möglich Verlust der Tragsicherheit

Karbonatisierung Prävention: Massnahmen am bestehenden Bauwerk: Beton ausschreiben und verwenden, der einen genügenden Karbonatisierungswiderstand aufweist (W/Z, Zementgehalt, Zementart (Klinkergehalt)) Genügende Bewehrungsüberdeckung, vernünftige Nachbehandlung Massnahmen am bestehenden Bauwerk: CO2-dichte Beschichtung, vorbetonieren – nix Vernünftiges

Literatur Karbonatisierung & Chloridwiderstand Grundlagen der Korrosion und der Potentialmessung bei Stahlbetonbauten, VSS-Bericht Nr. 510, F. Hunkeler, 1994 Einfluss der Betonqualität auf den Chlorid- und Karbonatisierungswiderstand, TFB Veranstaltung 974761/62 «Dauerhafte Betonbauwerke – unser Ziel», F. Hunkeler, 1998 Prüfung und Grenzwerte vorhanden Siehe Norm SIA 262/1 Anhang I Chloridwiderstand von Betonen Unterlage für die Sitzung der AG SIA 262 „Beton“, 17.3.2010, Traktandum 13, Dr. F. Hunkeler Chloridwiderstand von Beton 17. ibausil Weimar 23. - 26.9.2009 F. Jacobs

AAR im Kanton BL? Noch keine AAR? Abschnitt mit AAR - Leider ja

Alkali-Aggregat-Reaktion AAR - was war das noch? Alkali-Aggregat-Reaktion Fakten: alkalische Porenlösung (aus dem Zement) reagiert mit den Gesteinen im Beton. Es entsteht Silikatgel Auswirkung: Dieses quillt im Kontakt mit Wasser auf und der Beton ‘reist’ auseinander

85% der CH Gesteine potentiell reaktiv! AAR - Entwicklungen Beton Norm SIA 262/1 bzw. SN EN 206-1 neu AAR Info an CH-Fachwelt 85% der CH Gesteine potentiell reaktiv! AAR normal >30-40 Jahre 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2013 2014 2015 100 80 60 40 20 PHI schreibt AAR-beständig vor CEM II, III u.a. Kanton gibt CEM I vor Anteil [%] CEM I schnell <10 Jahre AAR-Nachweis Baujahr

AAR Massnahmen: Wahl von geeigneten Gesteinskörnungen* und darauf abgestimmten Zement Beton mit ‘AAR P2’ ausschreiben und verwenden nur Beton aus zertifizierten Betonwerken (mit AAR-Nachweis) Nachträglich: ‘basteln’, Hydrophobieren, Betonersatz, ggf. Abdichtungen – nix Vernünftiges *Recyclingmaterial ist daher heikel Bitte umsetzen: Sonst zahlen am Ende ALLE (mindestens als Steurzahler) den kurzfristigen Profit einzelner!

AAR im Kanton BL Zurzeit rund 30 Verdachtsfälle – Tendenz steigend Objekte aus den 70ger/80ger Jahren haben das meiste Potential (‘sauberer’ CEM I) Objekte, die bisher nichts zeigen – können heute, in 5 oder mehr Jahren Anzeichen zeigen Bsp. aus dem Ausland: Abbruch von Bauwerken nach nur 2 Jahren (CAN/D)

FAZIT Beton mit Qualität ist möglich Am kostengünstigsten beim Neubau Pantheon / Rom >2000 Jahre Betontechnologie Am kostengünstigsten beim Neubau Ingenieurkunst und kantonale Vorgaben anwenden und durchsetzen

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