Seminar ‚Industrieböden aus Beton‘ am 12.04.2018 in Leinfelden-Echterdingen

Bericht verfasst von Dr. Alexander Unger, Donauwörth, Fachjournalist und Autor des FUSSBODEN ATLAS®
Der Beitrag beinhaltet teils wörtliche Zitate aus den einzelnen Skripten.

Auf freundliche Einladung des Deutschen Beton- und Bautechnik-Verein e.V. befand ich mich am 12.04.2018 im Dorint-Airport Hotel Stuttgart, um über die Seminarveranstaltung ‚Industrieböden aus Beton‘ zu berichten.

Das neue DBV-Merkblatt „Industrieböden aus Beton“ – wesentliche Neuerungen
– Inhalt und Konzept
– Entwurfsgrundsätze
– Sicherheitskonzept
Dr.-Ing. Enrico Schwabach, DBV, Berlin

Zunächst wies der Referent darauf hin, dass es sich bei Industrieböden um nicht tragende Bauteile handelt, die damit auch ein niedriges Gefährdungspotential aufweisen. Die Kernthemen des alten Merkblattes blieben weitgehend unverändert, es gab Neuerungen nur im Detail. Neu ist allerdings die Einführung von Entwurfsgrundsätzen. Wenn der Bauherr einen Stahlbeton bestellt, so bestellt er in gewisser Weise auch automatisch die damit verbundenen Risse mit. Der Umgang mit den Rissen ist allerdings zu planen. Dr. Schwabach unterschied in der Folge nach unterschiedlichen Rissarten. Hier ging es einmal um Risse in Folge von zentrischem Zwang, welche durch Reibung am Untergrund oder Verformungsbehinderung entstehen. Diese grenzte er ab gegenüber Rissen, welche durch Lasten entstehen. Der Referent zeigte auf, dass sowohl Stahlbewehrungen als auch Stahlfasern erst dann aktiviert werden, wenn Risse am Entstehen sind. Weiterhin grenzte er Primärrisse in Form z.B. von Trennrissen, von Sekundärrissen in Form von z.B. Craqueléerissen ab.

Gemäß den Entwurfsgrundsätzen sind Risse

a) zu vermeiden bzw.
b) zu verteilen bzw.
c) planmäßig zu behandeln (später zu verschließen).

Hierfür gibt es konstruktive, betontechnische und ausführungstechnische Maßnahmen. Häufig entstehen Risse z.B. auch durch Temperatureinwirkungen im jungen Betonalter. Eine konstruktive Maßnahme kann z.B. darin bestehen, Betonplattenfelder mit Scheinfugenabständen <= 8,50 m klein zu halten. Technologisch kann man z.B. den w/z-Wert optimieren und die Frischbetontemperatur reduzieren, sowie geeignete Nachbehandlungen vorsehen. Nachträgliche Rissbehandlung, z.B. durch Verschluss ist ebenfalls zu planen. Das Sicherheitskonzept/Bemessung geht von einer Lebensdauer von derartigen Betonböden von < 50 Jahren aus.

Ein wesentliches Ziel von konstruktiven Anforderungen ist es, den zentrischen Zwang zu minimieren. Sehr günstig ist dahingehend z.B. ein Sandbett als Tragschicht z.B. mit einem Geotextil und einem resultierenden Reibungsbeiwert von 0,9 bis 1,10. Ebenfalls sehr günstig sind flügelgeglättete Sauberkeitsschichten mit einer zweilagigen PE-Folie, was einen Reibungsbeiwert von 0,6 bis 0,8 mit sich bringt. Noch günstiger sind in diesem Zusammenhang Teflon-Folien, die in dieser Konstellation einen Reibungsbeiwert von 0,2 bis 0,5 erbringen. Kies als Tragschicht mit einem Geotextil hat z.B. einen deutlich höheren Reibungsbeiwert von 1,4 bis 2,10. Dämmungen kann man i.d.R. mit einem Reibungsbeiwert von ca. 1,0 ansetzen.

Dr. Schwabach zeigte als nächstes auf, dass je höher die Festigkeit, desto spröder ein Industrieboden i. d. R. ist. Hier kommt es dann schneller zu Rissflankenabbrüchen bei Überfahrungen. Deswegen sollte die Festigkeit nicht unnötig hoch gewählt werden. In diesem Zusammenhang wies der Referent auf die Tabelle ‚Praxisbewährte Anforderung zur Sicherung des Verschleißwiderstandes‘ im Merkblatt hin. Hier sind je nach Beanspruchung (z.B. luftbereifte Gabelstapler) Mindestdruckfestigkeitsklassen und Anforderungen z.B. an Hartstoffschichten enthalten. w/z-Gehalte von < 0,55 hielt der Referent in diesem Zusammenhang für nicht förderlich.

Nutzungsgerechte Anforderungen an Industrieböden, Planung und Ausführung
– Anforderungen aus der Nutzung
– Planung von Industrieböden
– Dimensionierung und Bemessung von unbewehrten Industrieböden
– Einbau des Betons, Zwischenbehandlung, Oberflächenbearbeitung und Nachbehandlung
Dr.-Ing. Gerhard Stenzel, ALLVIA Ingenieurgesellschaft mbH, Maisach

Zunächst wies der Referent darauf hin, dass eine genaue Bedarfsplanung entsprechend der geplanten Nutzung erfolgen muss. Gabelstapler haben heute meist Vollgummireifen, Luftbereifung ist eher selten. Diese ist meist dort anzutreffen, wo PKWs oder LKWs die Fläche befahren. Dr. Stenzel sah insbesondere die Polyamid-Bereifung verschiedener Transportfahrzeuge als problematisch an.

Wichtig kann in diesem Zusammenhang z.B. auch der optische Eindruck der Fläche sein. Völlig optisch einheitliche Betonoberflächen ohne die typischen Marmorierungen, Wolkigkeiten sowie Craqueléerisse sind im Regelfall nicht erreichbar. Dies liegt z.B. an den Folienabdeckungen. Wo die Folie sich ansaugt, bleibt der ursprüngliche W/Z-Wert erhalten, während bei den Falten ein Teil des Anmachwassers verdunstet. Dadurch sinkt der W/Z-Wert und es entsteht eine Dunkelfärbung der Falte. Bei gewässerten oder verregneten Betonen reichert sich bei den Falten Kondenswasser an, wodurch der W/Z-Wert steigt und sich die Falte hell verfärbt.

Durch die Anordnung von Schnittfugen kann man den zentrischen Zwang und damit auch die Gefahr von Rissbildungen reduzieren. Es ist wichtig, dass die Scheinfugen möglichst früh eingeschnitten werden, bevor die Verkürzung der Platte (durch Abkühlung des Frischbetons und durch Schwinden) beginnt.

Beton auf Autobahnen wird üblicherweise mit Luftporenbildner zum Einsatz gebracht, mittlerweile werden aber höhere Betonfestigkeiten ohne künstliche Luftporen verwendet. Auf Betonautobahnen wird üblicherweise alle 5,0 m eine Fuge ausgebildet.
Als Mindestdicke sieht das DBV-Merkblatt für Industrieböden 18 cm vor. Der Referent wies darauf hin, dass insbesondere eine gleichmäßige Auflagerung auf dem Untergrund wichtig sei. Danach zeigte Dr. Stenzel die Tabelle 2 aus dem neuen DBV-Merkblatt mit unterschiedlichen Oberflächenbearbeitungen und dadurch erfahrungsgemäß erreichbaren Anforderungen an die Rutschhemmung. Mit dem Abscheiben von derartigen Betonböden lässt sich z.B. eine Rutschhemmung von R12 erreichen.

Als nächstes zeigte Dr. Stenzel die vielseitigen Beanspruchungen von Industrieböden auf. Problematisch sind z.B. plötzliche Temperaturveränderungen. Flächen im Außenbereich sind davon insbesondere betroffen. In diesem Zusammenhang kann intensive Sonneneinstrahlung auf einer noch sehr kalten Platte ebenso zu Schäden führen wie ein kühler Gewitterregen auf einer aufgeheizten Betonplatte.

Große und schwere Maschinen auf derartigen monolithischen Betonplatten sollten einen eigenen Sockel und eine Abfugung zur restlichen Platte erhalten. Manchen Besuchern aus dem Publikum war nicht bewusst, dass zu einem späteren Zeitpunkt durchfeuchteter Beton durchaus quellen kann, wobei das real resultierende Quellmaß üblicherweise unterhalb der Schwindverformungen liegt. Es kommt in diesem Zusammenhang eher zu Verformungen bei ungleicher Durchfeuchtung der oberen zur unteren Schicht. Kommt es zu Expansionen des Betons, die behindert werden, so sind hier üblicherweise nicht Risse die Folge, da Beton Druck gut aufnehmen kann. Es kommt eher zu Verschiebungen. Gleiches gilt z.B. auch für schwimmende Zementestriche, die auf Grund von Randfugenverschlüssen in ihrem Ausdehnungsverhalten behindert sind. Auch hier kommt es meist nicht zur Entstehung von Rissen.

Als Schwindmaß für monolithische Betonplatten unterstellte der Referent einen Wert zwischen ca. 0,4 und 0,5 mm pro m.

Während Betonplatten, die im Winter im Freien bei geeigneten Temperaturen hergestellt werden, meist weniger problematisch sind, kommt es häufig zu Schäden bei solchen, welche im Sommer bei hohen Temperaturen innerhalb von Hallen eingebaut werden. Hohe Betontemperaturen von ca. 35 Grad Celsius führen zu einem starken zentrischen Zug beim Abkühlung und Schwinden, was in letzter Konsequenz zu Rissen führen kann. Der Referent empfahl, die Frischbetontemperatur auf <= 25 Grad Celsius zu beschränken. Zudem zeigte Dr. Stenzel auf, dass es aus seiner Sicht bei Freiflächen sinnvoll ist, Scheinfugen zu verdübeln, wie man dies auch im Autobahnbau vorsieht. Bei beheizten monolithischen Betonplatten empfahl er, spätestens nach 40 m eine richtige Dehnfuge einzubauen. Scheinfugen sollten oberseitig angefast werden, um ein besseres Überfahren ohne Gefahr von Ausbrüchen zu ermöglichen.

In Bezug auf die Dimensionierung hängt die Nutzungsdauer von monolithischen Betonplatten ausschließlich von ihrer Festigkeit und Dicke ab, wenn ein gleichmäßiger Untergrund vorhanden ist. Dünne Platten haben i.d.R. auch eine etwas geringere Lebensdauer. Daraufhin verglich der Referent verschiedene Konstruktionsarten wie unbewehrter Beton, Stahlfaserbeton, Stahlbeton und Spannbeton. Die Verwendung von Kunststofffasern im Beton sah der Referent als problematisch, da diese wie auch Luftporen i.d.R. eine Verschlechterung der Tragfähigkeit mit sich bringen. In unbewehrtem Beton und Stahlfaserbeton sind Fugen zur Reduzierung des zentrischen Zuges erforderlich. Bei Stahlbeton ist eine Rissbreitenvereinbarung zu treffen. Spannbeton sah der Referent als Exot an, der heute meist nur noch bei Spezialbauwerken Verwendung findet und bei besonders hohen Anforderungen wie z.B. an die Dichtigkeit.

Wichtig war für Dr. Stenzel, dass eine Baufirma immer die Planung und insbesondere die Detailplanung der Fugen („Fugenplan“) vom Bauherrn anfordert, da sie sonst im Zweifelsfall selbst planerisch tätig ist und in die Gewährleistung hierfür einsteigt.

Im Anschluss zeigte der Referent ein Negativbeispiel in einem Baumarkt auf, in welchem die Betonscheinfuge direkt unter dem Oberlichtband platziert wurde. Hier kam es durch die Aufheizung im Fugenbereich zu einer Aufschüsselung und Unebenheiten jenseits der Fuge. Es ist insofern anzuraten, solche Fugen nicht unter derartigen Oberlichtbändern zu platzieren.

In Bezug auf das Bettungsmodul sagte Dr. Stenzel, dass XPS-Schäume i.d.R. immer steifer sind als der Untergrund. Sie sollten lediglich nicht auf zu dicke Splitt-Schichten verlegt werden.

Zweilagig bewehrte, fugenlose Bodenplatten sah der Referent immer dann als zweckmäßig an, wenn die Bodenplatte beschichtet werden soll, die Bodenplatte wasserundurchlässig sein soll oder besonders hohe Lasten aufnehmen muss. Beim Einfahren mit dem LKW darf sich die fertiggestellte Tragschicht kaum sichtbar zusammendrücken. Sie soll gemäß DBV-Merkblatt eine Ebenheit von +/- 20 mm gegenüber der Soll-Höhenlage aufweisen.

Beurteilung von Industrieböden
– Risse
– Toleranzen
– Erscheinungsbild
– Baugrund
Dr.-Ing. Lutz Pisarsky, DBV, Hamburg

Nach allgemeinen Hinweisen zum Ist- und Sollzustand von derartigen Industrieböden zeigte der Referent einen Fall auf, bei welchem zu tiefe Pfützen im von der Seite bewitterten monolithischen Betonboden bemängelt wurden. Problematisch war, dass keine konkrete Zeile nach DIN 18 202 vereinbart war. Hier ist es letztlich eine juristische Auslegungssache, ob hier eine bestimmte Ebenheit geschuldet war. Aus dem Publikum kam der Hinweis, dass ohne Planung eines geeigneten Gefälles Pfützen ohnehin nicht völlig vermieden werden können, auch wenn die Ebenheitsanforderungen erfüllt sind.

In einem anderen Fall war ebenfalls die Vertragsgrundlage unklar. Es war einerseits eine rechnerische Rissbreitenbegrenzung von 0,20 mm gefordert und andererseits in den Vorbemerkungen erwähnt, dass der Betonboden rissfrei sein soll. Hier empfahl Dr. Pisarsky solche technischen Widersprüche unbedingt vor Ausführung zu klären.

Als nächstes zeigte Dr. Pisarsky einen Fall auf, bei dem gerichtete Risse senkrecht zur Längsrichtung einer Halle in der Betonplatte festgestellt wurden. Die Betonplatte war umlaufend an eine Frostschürze und zudem in Hallenlängsrichtung an massive Einzelfundamente angebunden. Dabei waren die senkrecht zur Hallenlängsrichtung geschnittenen Scheinfugen ohne Wirkung, weil sie jeweils zwischen den Einzelfundamenten und nicht dazwischen angeordnet wurden.

Bei der Beurteilung von Rissen wies der Referent darauf hin, dass wabenförmig verlaufende Risse häufig eine Folge von Frühschwinden sind. Je größer die Waben, desto größer i.d.R. die Risstiefe. Bei 10 bis 30 mm großen Waben ist meist nur eine Risstiefe von 1 bis 2 mm zu erwarten.

Ein besonderer chemischer Angriff ist die Einwirkung von Fruchtsäure auf derartige Böden, wobei Dr. Pisarsky speziell vor Äpfeln in diesem Zusammenhang warnte. Hier hatte er schon mit einigen Schadensfällen zu tun, bei denen die Apfelfruchtsäure die obere Randzone des monolithischen Bodens angelöst hatte.

Der Referent schloss seine Ausführungen mit einem Fall, bei dem es in einer Halle zu breiten Rissen, die parallel mit geringem Abstand zu einer Hallenwand verliefen, gekommen war, verbunden mit einem Knick in der Bodenplatte senkrecht zum Rissverlauf. Auslöser war in diesem Zusammenhang eine nicht ausreichend verdichtete Auffüllung im Hallenuntergrund.

Entwurf und Bemessung von Industrieböden aus Stahlfaserbeton
– statisches System
– Berechnungsmethoden
– Betonzusammensetzung/Leistungsklassenversuche
– Überwachung und Prüfung
Dipl.-Ing. Markus Schulz, Schulz Concrete Engineering GmbH, Hamm

Der Referent zeigte zunächst das Materialverhalten von unbewehrtem Beton, Stahlbeton und Stahlfaserbeton auf.

Bei Überlastung des Betons kommt es zu einem plötzlichen Versagen und einem breiten Riss. Beim Stahlbeton kommt es nach dem Riss im Beton durch die Aktivierung des Stahls zu einem duktilen Tragverhalten. Risse werden begrenzt, anstatt weniger großer Risse werden viele kleine Risse erzeugt. Beim Stahlfaserbeton wird die Zugfestigkeit nicht verbessert, allerdings kommt es nach der Rissbildung zu einem weiteren Tragverhalten durch die Endhaken der Stahlfasern. Man kann insofern auch hier von einem duktilen Verhalten sprechen. Allerdings bringt die Stahlfaser nichts zur Abtragung des zentrischen Zuges bzw. Zwangs. Dies liegt daran, dass hier kein durchgehendes Bewehrungselement vorhanden ist, sondern sich die Stahlfasern zwischen der Gesteinskörnung (eingebettet im Zementleim) befinden. Sie können auch keine definierte Rissbreitenbegrenzung bei Belastung auf Zug erbringen. Ihr Hauptvorteil liegt in der Nachrisszugfestigkeit. Günstig ist in diesem Zusammenhang, dass sie sich in Betonböden oder Estrichen horizontal ausrichten und damit eine statische Wirkung in Richtung der Hauptbelastungsachse haben bzw. dahingehend eine wirksame Rissversatzbewehrung erbringen. Kommt es zum Riss, so verteilt die Stahlfaser die Risse durchaus in einem gewissen Rahmen in zahlreiche dünne Risse (aber eben nicht definiert).

Im Anschluss zeigte der Referent einen Fall auf, bei welchem in einer monolithischen Betonplatte im Randbereich zahlreiche Risse entstanden waren, jedoch in den Mittelbereichen diese nicht anzutreffen waren. Hier lag es daran, dass eine Mattenbewehrung am Rand eingelegt und an das Fundament angeschlossen wurde.

Dipl.-Ing. Schulz erläuterte nachfolgend die verschiedenen Normen und Regelwerke, vor allem in Bezug auf die Verwendung von Stahlfasern. Bei den Leistungsklassen wies er darauf hin, dass dünnere Stahlfasern leistungsfähiger sind, aber möglicherweise schwerer verarbeitet werden können. Längere Fasern sind besser als kürzere, da sie besser verankern und das Zuschlagskorn besser überspannen. Weiterhin sah der Referent einen wesentlichen Gesichtspunkt in der Betonfestigkeit selbst, was z.B. durch die Zugabe von Splitt erreicht werden kann. Je mehr Stahlfasern zur Verwendung kommen, umso höher ist natürlich in letzter Konsequenz auch die Wirkung. Wichtig ist auch die Endverankerung der Fasern. Weiterhin sah es der Referent als beachtenswert an, dass dem Beton ausreichend Feinanteile beigegeben werden.

Im Anschluss zeigte Herr Schulz die Schnittkraftermittlung und Bemessung anhand von elastischen Verfahren, nicht linearen Verfahren und plastischen Verfahren auf. Als wichtige Konstruktionsregel sah der Referent die Tatsache, dass bei Bauteilen aus Stahlfaserbeton der Gefahr der Rissbildung in Folge von Zwang wirksam begegnet werden sollte (z.B. durch reibungsmindernde Maßnahmen). Wenn als Folge von Spannungskonzentrationen Rissbildungen zu befürchten ist, so empfahl Herr Schulz die Anordnung einer zusätzlichen Stabstahlbewehrung. Zudem zeigte der Referent auf, dass es bei der Verwendung von verzinkten Stahlfasern im Mörtel mit chromatreduziertem Zement zur Entstehung von Wasserstoff kommen kann. Bei dieser Reaktion lagert sich der gasförmige Wasserstoff, bevorzugt porenförmig an der Grenzfläche zwischen der Zinkschicht und dem umgebenden Beton an.


Bild: Vortragssaal mit Publikum im Dorint-Airport Hotel
Quelle: Dr. A. Unger

Bookmark and Share