Vorwort

Der Beton-Kalender 2023 behandelt im Teil 1 den Themenschwerpunkt "Wasserundurchlässige Betonbauwerke", in dem sämtliche Formen der Abdichtung wissenschaftlich und baupraktisch beschrieben sowie verschiedene Konstruktions- und Baumethoden zur Gestaltung abgedichteter Betonbauwerke erörtert werden. Themenschwerpunkt im Teil 2 ist der "Brückenbau" mit wichtigen Beiträgen für die Ingenieurarbeit und zum Grundlagenwissen für weiterführende Forschung.

Den Auftakt im ersten Teil bilden Erläuterungen und Hinweise zu den Richtlinien für wasserundurchlässige Betonbauwerke, für Österreich erarbeitet durch Fachgruppen der Österreichischen Bautechnik Vereinigung (ÖBV) und geschrieben von Alfred Hüngsberg, Schirin Vanas und Rainer Hausenberger, sowie für Deutschland vom Deutschen Ausschuss für Stahlbeton (DAfStb), verfasst von Christoph Alfes, Frank Fingerloos und Claus Flohrer.

Allgemein finden Weiße Wannen für Infrastrukturbauwerke und wasserundurchlässige Gründungsbauwerke sowie im Bereich von Kellergeschossen oder Tiefgaragen Anwendung. Bei wasserundurchlässigen Betonbauwerken kommt es neben der Betontechnologie und der Beherrschung von Trennrissen vor allem auf die Minimierung von Arbeitsfugen und die zweckmäßige Fugenausbildung an. In den Richtlinien werden die Themen der Rissbreiten, der Temperaturgradienten genauso angeschnitten wie die Bauausführung und die Instandsetzungsmaßnahmen.

Im ÖBV-Beitrag wird ein besonderes Bemessungsmodell "Weiße Wanne optimiert" erläutert, welches die Gebrauchstauglichkeit bei überwiegender Zwangsbeanspruchung durch Rissvermeidung zum Ziel hat. Dieses Bemessungsmodell "Weiße Wanne optimiert" erfordert spezielle Voruntersuchungen des Betons, deren Ergebnisse der Bemessung zugrunde gelegt werden. Dazu wird auch ein neu entwickelter Betonstandard BS 1 PLUS mit einem höheren Anteil von aufbereiteten, hydraulisch wirksamen Zusatzstoffen - AHWZ vorgestellt, welcher eine deutlich bessere CO2-Bilanz aufweist. Eine Besonderheit dieser Richtlinie besteht in der Anwendung eines optimierten Verfahrens, bei dem mittels rechnerischen Nachweises der Rissvermeidung signifikante Einsparungen in der Mindestbewehrung zur Begrenzung der Rissbreite infolge von Zwang erzielt werden können.

In der DAfStb-Richtlinie wird u. a. das Trennrissvermeidungskonzept angeführt. Dabei handelt es sich um zahlreiche Vorsorgemaßnahmen, welche eine gute Abstimmung zwischen allen Beteiligten sowie ausreichenden Planungsvorlauf, frühzeitige betontechnische Vorbereitungen und einen koordinierten Bauablauf erfordern. Auf der sicheren Seite liegend muss nachgewiesen werden, dass die charakteristische 5%-Fraktile der Betonzugfestigkeit zu keinem Zeitpunkt durch auftretende, überwiegend zentrische Zugspannungen überschritten wird. Hierfür ist eine planmäßige Vermeidung oder Verminderung von Zwang durch betontechnische, konstruktive und ausführungstechnische Maßnahmen erforderlich.

Für die baupraktische WU-Konstruktion gibt das Kapitel "Fugen und Durchdringungen bei wasserundurchlässigen Bauwerken aus Beton" von Rainer Hohmann wertvolle Hinweise. Im zweiten Abschnitt werden die verschiedenen Fugenarten erklärt und im dritten Abschnitt Hinweise zur Planung und Bauausführung von Fugen und deren Abdichtungen gegeben. Die Systeme zur Fugenabdichtung, wie Fugenbänder, beschichtete und unbeschichtete Fugenbleche sowie Kombi-Arbeitsfugenbänder und verpresste Injektionsschlauchsysteme, quellfähige Fugeneinlagen, vollflächig aufgeklebte Fugenabdichtungsbänder, Dichtrohre, Sollrissfugenschienen und Klemmkonstruktionen werden anschaulich mit Zeichnungen dargestellt. Um den Wasserdurchtritt bei Rohrdurchdringungen zu verhindern, sind spezielle Schalungsanker und Dichtungssysteme für Rohr- und Leitungsdurchführungen vorzusehen.

Die "Planung und Anwendung von Frischbetonverbundsystemen bei wasserundurchlässigen Baukonstruktionen aus Beton" werden von Thomas Freimann und Ulli Heinlein erläutert und wertvolle Hinweise gegeben. FBV-Systeme bestehen in der Regel aus einer dehnfähigen polymeren oder bituminösen Dichtschicht und einer betonseitigen Verbundschicht, welche einen mechanischen oder adhäsiven Verbund zum Frischbeton hin erzeugt. Durch diesen Verbund mit der Betonrandzone entsteht bei fachgerechtem Einbau des Systems und des Betons eine vollflächige Hinterlaufsicherheit. Selbst bei einer lokalen Beschädigung der Dichtschicht dringt das Wasser nur am Schadensort ein. Die Frischbetonverbundtechnologie sollte grundsätzlich als zusätzliche Maßnahme bei WU-Bauteilen Anwendung finden. FBV-Systeme können horizontal bei Bodenplatten und vertikal bei Wänden angeordnet werden. Die Autoren stellen im zweiten Abschnitt die aktuelle Regelwerkssituation in Deutschland und im dritten Abschnitt die Wirkungsmechanismen der FBV-Systeme dar. Ein wichtiges Thema sind die Funktionsprüfungen des Systems, welche im vierten Abschnitt ausführlich behandelt werden. Spezielle Hinweise zur Planung und zur Bauausführung für die Verarbeitung auf der Baustelle fehlen nicht. Die im Markt befindlichen FBV-Systeme unterscheiden sich in ihren Wirkungsmechanismen und Materialeigenschaften. Daher empfehlen die Autoren eine zusätzliche baubegleitende Kontrolle und vorher geplante qualitätssichernde Maßnahmen.

Jan Wörner und Hans-Werner Nordhues vermitteln aktualisiertes Wissen zum "Betonbau beim Umgang mit wassergefährdenden Stoffen". Im Beitrag werden zuerst die wesentlichen Inhalte der DAfStb-Richtlinie aus dem Jahre 2011 beschrieben. Wertvoll sind die im dritten Abschnitt ausgearbeiteten Anwendungsthemen, die beispielhaft an einer unbeschattet im Freien auf einer viskosen Gleitschicht liegenden Bodenplatte demonstriert werden. Dabei zeigt sich, dass bei einer nur 18 cm dicken besonnten Betonplatte aus C30/37 aufgrund der Temperaturgradienten keine weiteren Lasten mehr aufgenommen werden können. Die Autoren stellen dann den mehrschichtigen Aufbau mit Tragschicht, Gleitschicht, Dichtschicht vor und geben wichtige Planungs- und baupraktische Hinweise im vierten Abschnitt. Mit Ausführungsbeispielen im fünften Abschnitt wird darauf hingewiesen, dass alle möglichen Leckpfade betrachtet und Leckagen zuverlässig verhindert werden müssen.

Eine "Braune Wanne" ist eine erdberührte Stahlbetonkonstruktion, bei der an der erdberührten Seite Bentonitmatten aufgebracht werden. Die lastabtragende Funktion übernimmt ausschließlich die Stahlbetonkonstruktion, die abdichtende Funktion wird von den Bentonitmatten in Kombination mit der Stahlbetonkonstruktion übernommen. Zu diesem Thema haben Paul Brünner und Peter Brandweiner die entsprechende ÖBV-Richtlinie von 2019 erläutert und wertvolle baupraktische Erkenntnisse ausgeführt. Die Autoren geben im vierten Abschnitt Hinweise zur Auswahl der Bauweise, nämlich zwischen der Schwarzen, der Braunen und der Weißen Wanne, und erklären anhand von Praxisbeispielen die Anwendbarkeit der Braunen Wanne.

Die "Abdichtungen von Dächern und auf Bodenplatten" von Matthias Zöller ergänzen die Themenfolge zu den wasserundurchlässigen Betonbauwerken. Aufgrund der zunehmenden Diversifizierung der Anforderungen an Abdichtungen wurde die Normenreihe DIN 18531, DIN 18532-2 und DIN 18533-3 geschaffen, die sich mit den getrennten Aufgabenbereichen beschäftigt. Im zweiten Abschnitt werden spezifisch die Flachdachabdichtungen und die konstruktiven Details herausgearbeitet, während im dritten Abschnitt die Abdichtungen auf Bodenplatten mit den Vorgängen der Flüssigkeitstransporte und Diffusionsvorgänge beschrieben werden. Zusammenfassend wird festgehalten, dass Bodenplatten entweder nach der Abdichtungsnorm abgedichtet oder als wasserundurchlässige Betonkonstruktionen ausgeführt werden.

Gerade die Zwangbeanspruchungen, hervorgerufen während der Erhärtungszeit des Betons, sind in der Ingenieurpraxis ein sehr anspruchsvolles Thema. Zur Verifizierung haben Dirk Schlicke, Nguyen Viet Tue, Christina Krenn und Eva Maria Dorfmann aktuelles Wissen zum verformungsbasierten Bemessen bei der "Beurteilung der Rissgefahr infolge erhärtungsbedingter Zwangbeanspruchung" erarbeitet und im zweiten Abschnitt die aktuellen Modelle aus der Literatur beschrieben. Aufgrund der sehr geringen Zugbruchdehnung des Betons würden bei vollem Zwang (vollständige Verformungsbehinderung) und rein elastischer Betrachtung bereits bei einer Temperaturdifferenz von 10 °C bis 15 °C Risse auftreten. In der Praxis tritt jedoch aufgrund von Nachgiebigkeiten selten voller Zwang auf und die zwangkraftabbauende Wirkung des Kriechens verzögert die Rissbildung. Trotzdem ist die Ermittlung der Mindestbewehrung zur Begrenzung der Rissbreite infolge einer Zwangbeanspruchung insbesondere bei massigen Bauteilen sehr wichtig. In bestimmten Fällen kann es jedoch zielführend sein, die Rissbildung durch betontechnologische und konstruktive Maßnahmen zu vermeiden. Voraussetzung für eine erfolgreiche Anwendung der Methode "Rissvermeidung" ist jedoch, dass auch die Lastbeanspruchung in der betroffenen Richtung gering ist. Im Beitrag werden experimentelle Untersuchungen und 3D-FE-Simulationen mit speziellen Materialmodellen vorgestellt, welche die Entwicklung der...