CEM III/A 42,5 N-LH/(SR)/NA Eigenschaften und Anwendungsmöglichkeiten Betonseminar Leipzig 03.02.2015 Dipl.-Ing. Roland Mellwitz

Wozu benötigen wir einen weiteren Zement? Zementsortiment Werk Bernburg CEM I 32,5 R

CEM II/A-S 52,5 R

CEM I 42,5 R

CEM II/A-S 52,5 R (sb)

CEM I 42,5 R-SR3

CEM II/B-M (S-LL) 42,5 R-AZ

CEM I 42,5 N (sd)

CEM III/A 32,5 N-LH/NA

CEM I 52,5 R

CEM III/A 42,5 N-NA

CEM I 52,5 N

CEM III/A 42,5 N

CEM I 52,5 N-NA

CEM III/B 32,5 N-LH/SR/NA

CEM I 52,5 N (bs) CEM I 52,5 R (bs)

Neu: CEM III/A 42,5 N-LH/(SR)/NA

CEM II/A-LL 32,5 R CEM II/A-LL 42,5 N CEM II/A-LL 42,5 N (ez) 03.02.2015 © SCHWENK Zement KG

20 Zemente + Spezialbindemittel ATZ, Dipl. Ing. Roland Mellwitz

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Neufassung der ZTV-W (Ausgabe 2012) Wasserbauwerke aus Beton und Stahlbeton LB 215 ZTV-W LB 215

Teil 1: Bemessung und Konstruktion Teil 2: Beton Teil 3: Bauausführung

folgende Zemente dürfen verwendet werden: alle CEM I versch. CEM II alle CEM III/A und alle CEM III/B

in vielen Ausschreibungen wird zusätzlich "NA" und sogar "SR" vom Planer gefordert alle Zemente für massige Bauteile müssen die Eigenschaft "LH" besitzen 03.02.2015 © SCHWENK Zement KG

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Neufassung der ZTV-W (Ausgabe 2012) Luftporenbeton mit CEM III/A

Für XF3 müssen LP-Betone zum Einsatz kommen !!! Mindestluftporengehalt lt. DIN EN 206-1 Tab 2.2 Fußnote f XF3 und XF4 - Betone sind einer Frostprüfung nach BAW-MFB zu unterziehen

Grenzwert für einen CEM III/A – Zement HÜS-Gehalt:

36-65 % ≤ 50% bei LP-Beton ≥ 45% für SR-Eigenschaft (laut Zulassung DIBt)

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Widerstand gegen Alkali-Kieselsäure-Reaktion (AKR) Zulässiges Na2Oeq für Zementeigenschaft "NA" Nach ZTV-W sind entsprechende Maßnahmen zu ergreifen, wenn GK mit alkalilöslicher Kieselsäure nicht sicher auszuschließen ist

Tabelle 1 - DIN 1164-10 "…Zement mit niedrigem wirksamen Alkaligehalt" 03.02.2015 © SCHWENK Zement KG

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Widerstand gegen Sulfatangriff (SR) Allgemeine Bauaufsichtliche Zulassung für CEM III/A 42,5 N-LH/(SR)/NA Die Bestätigung des Sulfatwiderstandes des Zementes erfolgt über das Deutschen Instituts für Bautechnik Zulassungsprüfung wird durchgeführt vom VDZ Düsseldorf

Warum das DIBt? • CEM III – Zemente sind sulfatbeständig bei einem HÜS-Gehalt ≥ 66% • Nachweis mit dem SVA Verfahren

Schwenk Lösung: Allgemeine Bauaufsichtliche Zulassung des CEM III/A 42,5 N-LH/SR/NA 03.02.2015 © SCHWENK Zement KG

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Widerstand gegen Sulfatangriff (SR) Allgemeine Bauaufsichtliche Zulassung für CEM III/A 42,5 N-LH/(SR)/NA SVA Verfahren: Messung der sulfatbedingten Dehnungen SVA Probekörper

Flachprismen 10 x 40 x 160 mm

Sulfatlösung (NaSO4)

29.800 mg SO4/l

Wechsel der Lösung

alle 14 d

Vergleichslagerung

Ca(OH)2 Lösung

Vorlagerung w/z Wert des Mörtels Prüftemperatur Prüfdauer Prüfkriterium

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bis 14 d in Ca(OH)2-Lösung 0,50 20°C/5°C 91 d Dehnungsdifferenz max. 0,5 mm/m ATZ, Dipl. Ing. Roland Mellwitz

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Neufassung der ZTV-W (Ausgabe 2012) Wasserbauwerke aus Beton und Stahlbeton LB 215 max. Bauteiltemperatur und max. Betondruckfestigkeit fcm;28d (Bauteilabmessung ≥ 0,80 m):    

Schleusensohle Schleusensohle Schleusensohle Schleusenkammerwand

XC1/XC2 XC1/XC2 + XA1 XC1/XC2 + XA2 XC1…4 + XF3

53°C 56°C 61°C 61°C

/ / / /

41 N/mm² 43 N/mm² 46 N/mm² 46 N/mm²

Betontemperaturen an der Einbaustelle:  max. +30°C Bauteilabmessungen < 0,8 m  max. +25°C Bauteilabmessungen ≥ 0,8 m und Planiebereiche

Bauteiltemperatur = TBeton + Tqadiab,7d Tbeton … Frischbetontemperatur Tqadiab,7d … quasiadiabatische Temperaturerhöhung im Beton 03.02.2015 © SCHWENK Zement KG

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Die maximale Bauteiltemperatur – weitere Einflussgrößen

Tqadiab , 7 d

z  H Zement  QBeton

Tqadiab,7d

… quasiadiabatische Temperaturerhöhung im Beton

z

… Zementmenge in kg/m³

HZement

… Hydratationswärme des Zementes in kJ/kg (LH ≤ 270 J/g)

QBeton

… Wärmekapazität/(m³Beton) in kJ/(m³·K)

QBeton

= Rohdichte Beton [kg/m³] * 1,1 kJ/(kg·K) = 2350 * 1,1 = 2590 kJ/(m³·K)

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Gesamthydratationswärmeentwicklung Zement Gegenüberstellung verschiedener Zemente 350

Hydratationswärme [J/g]

300

250

CEM III/A 42,5 N-LH/(SR)/NA QH = 248 J/g

CEM III/A 42,5 N QH =281 J/g

Grenzwert für LH ≤ 270 J/g CEM I 42,5 R-SR 3 QH = 291 J/g

200

150 CEM III/B 32,5 N-LH/SR/NA QH = 203 J/g

100

CEM III/A 32,5 N-LH/NA QH = 235 J/g

50

0 0

12

24

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36

48

60

72

84 Zeit [h]

96

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108

120

132

144

156

168

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Normeigenschaften des CEM III/A 42,5 N-LH/(SR)/NA

Grenzwerte für die Eigenschaften HÜS-Gehalt: 36-65 % ≤ 50% bei LP ≥ 45% für SR (laut Zulassung DIBt)

Na2O-Äqu.:

≤ 0,95%

LH :

≤ 270 J/g

Druckfestigkeit:

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2d ≥ 10,0 MPa 28d ≥ 42,5 MPa 28d ≤ 62,5 MPa Seite 11

Normeigenschaften des CEM III/A 42,5 N-LH/(SR)/NA

Dichte: 3,05 Mg/m³ 03.02.2015 © SCHWENK Zement KG

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Weitere Eigenschaften CEM III/A 42,5 N-LH/(SR)/NA Farbmessung im L*a*b* - Farbraum

Farbvergleich verschiedener Hochofenzemente

Farbwerte L*a*b*

CEM III/A 42,5 NLH/(SR)/NA

CEM III/A 42,5 N

CEM III/A 32,5 N- CEM III/B 32,5 NLH/NA LH/SR/NA

L*

65,4

69,5

71,1

78,9

a*

0,4

0,3

0,4

0,4

b*

10,1

10,1

9,3

7,8

Helligkeitswert

Einfluss – Einsatz SR-Klinker (dunkel) und Zunahme HÜS-Anteil 03.02.2015 © SCHWENK Zement KG

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Weitere Eigenschaften CEM III/A 42,5 N-LH/(SR)/NA Reissrahmenprüfung nach Springenschmidt Parameter

Zeit in h

Temperatur in °C

Spannung in N/mm²

Druckspannung Beginn

0,5

21,8

-0,01

Maximalwert Druckspannung

24,5

28,3

-0,32

Maximalwert Temperatur

23,5

28,3

-0,32

Zug-Nullspannung

44

25,2

0

Abkühlbeginn

96

20,2

0,49

109,5

8,8

1,69

Rissbildung (TRR)

Rissempfindlichkeitsklasse nach Springenschmidt Risstemperatur im Regelversuch

Rissempfindlichkeit

Klasse

bis 10

gering

A

11 bis 16

mittelmäßig

B

17 bis 22

hoch

C

über 22

sehr hoch

D

in °C

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Festigkeitsentwicklung im Vergleich C25/30 F3 (z=320 kg ; w/z=0,56) 60

Detail bis 7d

40 35 30 20 10 0 0

7

14 21 28 35 42 49 56 63 70 77 84 91

Betondruckfestigkeit in N/mm²

Betondruckfestigkeit in N/mm²

50

Prüfzeit in d CEM III/A 42,5N

30 25 20 15 10 5 0 0

CEM III/A 42,5N-LH/SR/NA

1

2

3

4

5

CEM III/A 32,5N-LH/NA CEM III/A 42,5N

CEM III/B 32,5N-LH/SR/NA

6

7

Prüfzeit in d

CEM III/A 42,5N-LH/SR/NA CEM III/A 32,5N-LH/NA CEM III/B 32,5N-LH/SR/NA

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Festigkeitsentwicklung im Vergleich C35/45 F3 (z=380 kg ; w/z=0,46) 80

60

Detail bis 7d

50 50

40 30 20 10 0 0

7

14

21

28

35

42

49

56

63

70

77

84

Prüfzeit in d

91

Betondruckfestigkeit in N/mm²

Betondruckfestigkeit in N/mm²

70

40 30 20 10 0

CEM III/A 42,5N

0

1

2

3

4

CEM III/A 42,5N-LH/SR/NA

5

6

7

Prüfzeit in d

CEM III/A 32,5N-LH/NA

CEM III/A 42,5N

CEM III/B 32,5N-LH/SR/NA

CEM III/A 42,5N-LH/SR/NA CEM III/A 32,5N-LH/NA CEM III/B 32,5N-LH/SR/NA

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Beton nach ZTV-W

C 30/37 XC4; XF3 (LP+FM)

360 kg /m³ CEM III/A 42,5 N-LH/(SR)/NA

w/z. = 0,45 ; 16 mm GK Festbeton

Frischbeton Konsistenz Betontemp. Dichte frisch LP-Gehalt

5 min 500 23,7 2260 6,7

45 min 440 23,5 2290 6,0

mm °C kg/m³ %

AVA* A300 ̅L̅

1,6 0,266

1,5 0,241

% mm

Druckfestigkeit in N/mm² Nachmischung 2d 12,6 15,7 7d 24,0 30,7 28 d 42,9 42,9 56 d 48,5 48,5

Grenzwertdiskussion

Frostprüfungen CF/CIF

28d _ 28 FTW (Wasser) 56d _ 28 FTW (Wasser)

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338 g/m² 178 g/m²

0,98 0,99

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LP-Gehalt A300 L̅ fc,28d

≥ 5,5% ≥ 1,8% ≤ 0,20 mm ≤ 46 N/mm²

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Beton nach ZTV-W

C 35/45 XC4; XF3 (LP+FM)

370 kg /m³ CEM III/A 42,5 N-LH/(SR)/NA Frischbeton

w/z. = 0,42 ; 16 mm GK Festbeton

Konsistenz Betontemp. Dichte frisch LP-Gehalt

5 min 470 22,3 2290 6,9

45 min 420 2310 6,0

mm °C kg/m³ %

AVA* A300 ̅L̅

4,2 0,097

5,4 0,069

% mm

Druckfestigkeit in N/mm² 2d 7d 28 d 56 d

Frostprüfungen

15,7 32,6 47,4 54,1

Grenzwertdiskussion

CF/CIF

28d _ 28 FTW (Wasser) 56d _ 28 FTW (Wasser)

141 g/m² 218 g/m²

0,98 0,94

CDF/CIF

28d _ 28 FTW (Salz)

1053 g/m²

0,97

LP-Gehalt A300 L̅ fc,28d

≥ 5,5% ≥ 1,8% ≤ 0,20 mm ≤ 46 N/mm²

Achtung: bei Einsatzkombination LP+PCE – auf genügend Mikroluftporen achten 03.02.2015 © SCHWENK Zement KG

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Seite 18

Massiges Bauteil mit CEM III/A 42,5 N-LH/(SR)/NA C30/37 F3 XC4; XA1; XF1 (Variantenvergleich) Nachbehandlung

50 0,40

45

Festigkeitsverhältnis r=fcm,2 / fcm,x x=28;56 und 90

40

Betondruckfestigkeit in N/mm²

0,36 0,34

35 30 25 20 15 10 5

0,31

0,30

0,30

0,29

0,27 0,24 0,21 0,19

0,20

0,10

0,00 r 2/28

0

r 2/56

r 2/90

0 7 14 21 28 35 42 49 56 63 70 77 84 91

Prüfzeit in d

Rez. 1 20°C 300/60 Rez. 1 10°C 300/60 Rez. 2 20°C 280/70 03.02.2015 © SCHWENK Zement KG

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Windpark Mahlwinkel erste Baustellenerfahrungen Fundamente für Windkraftanlagen ca. 600 m³ Beton je Fundament in 2 Bauabschnitten betoniert

Beton: C30/37 F3 16+32 mm GK XC4; XF1; XA1; XD1; WA 03.02.2015 © SCHWENK Zement KG

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Seite 20

Windpark Mahlwinkel Temperaturmessungen im Bauteil

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Seite 21