Frisch- und Festbetonprüfungen.

Betonprüfungen_def
4.6.2009
12:18 Uhr
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Frisch- und
Festbetonprüfungen.
Holcim (Süddeutschland) GmbH
D-72359 Dotternhausen
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Telefax +49 (0) 7427 79-248
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Betonprüfungen auf der Baustelle
Betonherstellung
Anzahl und Menge der Produktionskontrollen bei der Herstellung des
Betons sind in der DIN EN 206-1
und der DIN 1045-2 festgelegt.
Betonübergabe
Mit der Übergabe des Betons geht
auch die Verantwortung für den
Beton vom Produzenten an den
Bestellenden über.
Prüfungen auf der Baustelle
Der Beton wird gemäß DIN 1045-3
in drei Überwachungsklassen (ÜK)
eingeteilt. Bei Beton der ÜK 1
reicht eine augenscheinliche Prüfung. Wird Beton der ÜK 2 und 3
eingebaut, muss die Überwachung vom Bauunternehmen
sowie von einer anerkannten
Überwachungsstelle durchgeführt
werden. Der Prüfumfang ist in der
DIN 1045-3 festgelegt.
Der Inhalt dieses Flyers basiert auf folgenden Normen, in denen sich weiterführende Angaben
zu den einzelnen Prüfungen und den vertraglichen Vereinbarungen finden
Norm
Bezeichnung
DIN EN 206-1
Beton – Teil 1: Festlegungen, Eigenschaften, Herstellung und
Konformität
DIN 1045-1
Bemessung und Konstruktion
DIN 1045-2
Deutsche Anwendungsregeln zu DIN EN 206-1 »Beton«
DIN 1045-3
Bauausführung
DIN 1045-4
Ergänzende Regeln für Herstellung und Überwachung von Fertigteilen
DIN 1048-1
Prüfverfahren für Beton – Teil 1: Frischbeton
DIN EN 12 350
Prüfung von Frischbeton
DIN EN 12 390
Prüfung von Festbeton
DIN EN 12 504
Prüfung von Beton im Bauwerk
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Prüfungen sind wichtig
Betonlieferung
Bei der Übernahme des Betons auf
der Baustelle ist der Lieferschein
zu prüfen und der Beton optisch
zu kontrollieren. Gegebenenfalls
ist eine Annahmeprüfung vorzunehmen.
Frischbetonprüfungen
Frischbeton sollte immer geprüft
werden, um kostengünstig qualitative Fragen zu klären:
• Entspricht der bestellte dem
gelieferten Beton?
• Erfüllt der Beton die geforderten
Eigenschaften (Steuergrößen)?
• Muss die Rezeptur angepasst
werden?
Festbetonprüfungen
An vor der Betonage hergestellten
Würfeln werden die Druckfestigkeiten zu verschiedenen Zeitpunkten, die Dichte und nach Bedarf
weitere Eigenschaften geprüft.
Damit lassen sich auch Frisch- und
Festbetonwerte vergleichen und
notwendige Rückschlüsse ziehen.
Spezifikation in der Ausschreibung
• Frisch- und Festbetonkontrollen
sind entsprechend der Überwachungsklassen zu prüfen.
• Prüfumfang und Prüfhäufigkeit
sind der DIN 1045-3 zu entnehmen.
• Bei Absprache von erhöhtem
Prüfaufwand sind die Zusatzkosten
für den Prüfaufwand festzulegen.
Kurz: so wenige wie möglich, aber
so viele Prüfungen wie nötig.
Bemerkungen
• Beton der ÜK 1 ist nur in Zweifelsfällen zu prüfen. Eine Annahmeprüfung ist jedoch immer sinnvoll.
• Frischbetonprüfungen sind unerlässlich, um keinen ungenügenden Beton einzubauen und um
frühzeitig auf die Qualität des
Festbetons schließen zu können.
• Der Wassergehalt oder w/zWert des Frischbetons ist für fast
alle späteren Festbetoneigenschaften von höchster Bedeutung.
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Frischbeton, Probenahme
Weiterführende Angaben: DIN EN 12 350-1
Begriffe
• Einzelprobe: Mit einem einzigen
Schaufelstich entnommene Betonmenge
• Stichprobe: Anzahl von Einzelproben, einem Teil der Mischerfüllung oder Betonmasse entnommen und gründlich durchgemischt
• Sammelprobe: Betonmenge aus
einer Anzahl von Einzelproben, die
gleichmäßig über die Mischerfüllung oder die Betonmasse entnommen und gründlich durchgemischt wurden.
Verfahren
Anhand des Probenahmeplans
sind Stich- oder Sammelproben zu
entnehmen. Die Gesamtmenge
der Proben muss mindestens das
1,5-Fache der für die Prüfungen
benötigten Menge betragen.
Einzelproben werden mit der Probenahmeschaufel dem Mischer
oder der Betonmasse entnommen
und in einem geeigneten Behälter
aufbewahrt.
Bei Sammelproben sollen weder
vom ersten noch letzten Teil der
Betonlieferung Proben entnommen
werden. Es sollen an mindestens
5 bezüglich Tiefe und Ort unterschiedlichen Stellen Einzelproben
entnommen werden. Diese lokal
repräsentative Probenahme gilt
auch bei der Entnahme aus frei
fallenden Betonströmen.
Die Proben sind jederzeit gegen
Verunreinigung, Wasseraufnahme
bzw. -verlust und extreme Temperaturen zu schützen.
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Frischbeton, Ausbreitmaß
Weiterführende Angaben: DIN EN 12 350-5
Prüfeinrichtung
• Tischplatte bis zum Anschlag
heben und frei fallen lassen (Bild 2)
130 mm
Konus
200 mm
m = 16 kg
40 mm
700 x 700 mm
Lagerung: eben und fest
Prüfung
• Ausbreittisch, Konusinnenseite
und alle Geräte feucht abwischen
• Frischbeton mit Schaufel in
zwei gleich hohen Lagen einfüllen
• Jede Lage mit 10 Stößen des
Holzstampfers (40 x 40 mm) verdichten
• Abziehen der Betonoberfläche
mit Stampfer und Reinigen der
Tischplatte rund um den Konus
• 30 Sekunden warten und innerhalb von 3 bis 6 Sekunden Konus
vertikal abheben (Bild 1).
1
2
Dauer je Vorgang:
2–5 Sekunden
Anzahl Wiederholungen: 15
• Zwei zueinander senkrecht stehende Durchmesser d1 und d2
messen (Bild 3), Ausbreitmaß F bestimmen und auf nächste 10 mm
aufrunden.
• Entsteht kein kompakter Kuchen
oder liegen einzelne Körner neben
dem Kuchen, ist die Prüfung zu
wiederholen.
Faustregel
Ein um 10 mm größeres Ausbreitmaß F bedeutet:
Wassergehalt ≈ + 5 kg/m3
Druckfestigkeit ≈ –1 bis –3 N/mm2
3
F=
d1 + d2
2
d1
d2
200 mm
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Frischbeton, Verdichtungsmaß (Walz)
Weiterführende Angaben: DIN EN 12 350-4
160 ± 25
• Rütteltisch oder Innenrüttler
(Rüttelflasche) mit einem Durchmesser von 25 bis 40 mm.
Prüfung
• Behälter innen feucht abwischen und auf feste, ebene
Unterlage stellen
• Mit der Kelle abwechselnd über
alle vier Kanten des Behälters
Frischbeton lose einfüllen (Bild 1)
1
2
• Den überstehenden Beton mit
einem Lineal in einer Sägebewegung abstreichen (nicht verdichten)
• Beton verdichten, bis keine
Volumenverringerung mehr festzustellen ist (Bild 2)
• Abstich je in der Mitte der Seitenflächen auf 1 mm genau messen
(Bild 3) und Mittelwert s berechnen
• Das Verdichtungsmaß C ergibt
sich wie folgt:
400
C=
(auf 2 Stellen genau)
400– s
Faustregel
Ein um 0,1 kleineres Verdichtungsmaß C bedeutet:
Wassergehalt ≈ + 15 kg/m3
Druckfestigkeit ≈ – 3 bis – 8 N/mm2
3
S
400 mm
90 ± 10
110 ± 20
Prüfeinrichtung
• Stabiler, prismatischer Behälter
mit quadratischer Grundfläche
von 200 x 200 mm und 400 mm
Innenhöhe
• Kelle mit ebener Fläche:
200
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Frischbeton, Setzmaß
Weiterführende Angaben: DIN EN 12 350-2
Prüfung
• Die ganze Prüfung ist ohne
Unterbruch innerhalb von zweieinhalb Minuten auszuführen
• Innenfläche des Kegelstumpfs
feucht abwischen
• Frischbeton in drei gleich hohen
Lagen einbringen, ohne den Kegelstumpf zu verschieben (Bild 1)
• Jede Lage über ihre ganze Dicke
(bis zur Oberfläche der tieferen
Lage) mit 25 Stößen des Stahlstabs verdichten (Bild 2)
1
2
• Den überstehenden Beton in
einer Sägebewegung mit dem
Stahlstab abstreichen und Unterlage reinigen
• Kegelstumpf sorgfältig (ohne
Drehen) senkrecht innerhalb von
5 bis 10 Sekunden hochziehen
• Messen der Setzung des Betons
auf 10 mm genau (Bild 3).
• Zerfällt der Betonkegel, ist die
Prüfung zu wiederholen.
Faustregel
Ein um 10 mm größeres Setzmaß S
bedeutet:
Wassergehalt ≈ + 2 bis + 3 kg/m3
Druckfestigkeit ≈ – 0,5 bis
– 1,5 N/mm2
3
100
S
300 mm
Prüfeinrichtung
• Stabiler, 300 mm hoher Kegelstumpf mit einem unteren Innendurchmesser von 200 mm und
einem oberen von 100 mm
• 600 mm langer Stahlstab mit
abgerundeten Enden und einem
Durchmesser von 16 mm
• Feste, ebene und nicht saugende Unterlage (z.B. Blech).
200
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05.09.2,5 O
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Verkaufspreis € 4,-
Frischbeton, Konsistenz
Die Konsistenz äußert sich in der
Verarbeitbarkeit, der Verdichtungswilligkeit und der Weichheit des
Betons.
Sie ist mit einer der drei beschriebenen Methoden zu bestimmen.
Konsistenzklassen nach DIN EN 206-1 und DIN 1045-2.
In Deutschland angewandte Prüfmethoden und
Konsistenzbeschreibung
Ausbreitmaß
Klasse Wert [mm]
F1*
F2
F3
F4
F5
F6*
≤ 340
350 bis 410
420 bis 480
490 bis 550
560 bis 620
≥ 630
Verdichtungsmaß
Klasse
Wert
C0*
C1
C2
C3
≥ 1,46
1,45 bis 1,26
1,25 bis 1,11
1,10 bis 1,04
Klasse
S1
S2
S3
S4
S5*
Setzmaß
Wert [mm]
10 bis 40
50 bis 90
100 bis 150
160 bis 210
≥ 220
Konsistenzbeschreibung
sehr steif
steif
plastisch
weich
sehr weich
fließfähig
sehr fließfähig
* Wegen fehlender Empfindlichkeit der Prüfverfahren nicht zu empfehlen.
Eine allgemein verbindliche Korrelation zwischen den Konsistenzklassen existiert nicht, jedoch
hat die Praxis eine annähernde Gleichwertigkeit gezeigt.
DIN EN 206-1 lässt als weitere Konsistenzklasse auch die Setzzeitklasse nach Vébé zu. Ihre
Anwendung ist in Deutschland aber unüblich.
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Frischbeton, Luftgehalt
Weiterführende Angaben: DIN EN 12 350-7
Prüfeinrichtung
Zwischen je einem mit Beton und
Druckluft gefüllten Behälter wird
Druckausgleich hergestellt. Der
wegen der Luftporen im Beton
resultierende Druckabfall lässt
sich am Manometer des Luftporentopfs (Bild 1) als Luftgehalt
des Betons ablesen.
Prüfung
• Betonprobe in drei Schichten in
Behälter einfüllen und jede
Schicht vollständig verdichten
• Dichtungsflächen reinigen, Deckel aufsetzen und festschrauben
• Über eines der Ventile Wasser
einfüllen, bis am anderen Ventil
Wasser blasenfrei austritt (Bild 2)
• Beide Ventile schließen
• Mit Luftpumpe Normdruck aufbringen
1
2
• Daumenventil kurz betätigen
(Bild 3), um Druckluft in den Topf
zu lassen
• Den Luftgehalt am Manometer
auf 0,1% genau ablesen.
Anwendungsbereich
Das beschriebene Verfahren gilt
für Frischbeton mit normaler Gesteinskörnung und einem Dmax
bis 63 mm.
Nicht anwendbar sind die Verfahren für andere Gesteinskörnungen
(leichte oder poröse Gesteinskörnung usw.).
Faustregel
Ein um 1 Volumenprozent höherer
Luftgehalt bedeutet:
Druckfestigkeit ≈ – 2 bis – 3 N/mm2
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Frischbeton, Wassergehalt
Weiterführende Angaben: DIN 1048-1
Prinzip
An einer Frischbetonprobe wird
im Darrverfahren durch scharfes
und rasches Trocknen der Masseverlust bestimmt. Aus dem Masseverlust wird der Wassergehalt berechnet.
Prüfung
• Frischbetonprobe (ca. 5 kg für
einen Dmax 32) entnehmen
• Frischbeton mit Ablesegenauigkeit von 1 g wiegen: mb,h (Bild 1)
• Beton rasch und scharf unter
dauerndem Rühren so lange trocknen, bis keine Klumpen mehr vorhanden sind (≤ 20 Min.). Eine über
die Probe gehaltene Glasplatte
darf nicht mehr beschlagen
• Trockene Probe erkalten lassen
und mit Ablesegenauigkeit von 1 g
wiegen: mb,d
1
Prüfergebnis
Der Wassergehalt mb,w der Frischbetonprobe errechnet sich mit
Hilfe der Rohdichte des Frischbetons (ρ) wie folgt:
mb,w = ρ
mb,h – mb,d
mb,h
in kg/m3
mb,w Wassergehalt der Probe in g
mb,h Betonmasse feucht in g
mb,d Betonmasse trocken in g
Die Rohdichte ρ ermittelt sich aus
dem Quotienten von Masse und
Volumen der Betonprobe; sie ist
auf 10 kg/m3 genau anzugeben.
Anmerkung
Es sind zwei Prüfungen durchzuführen.
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Festbeton, Herstellung und
Lagerung der Prüfkörper
Weiterführende Angaben: DIN EN 12 390-1 und -2
Prüfkörperherstellung
Der Beton ist vor dem Einfüllen in
die Prüfkörperform erneut zu mischen. Das Einbringen muss in mindestens zwei Schichten ≤ 100 mm
erfolgen. Der Beton ist sofort nach
dem Einbringen jeder Schicht vollständig mit der Rüttelflasche oder
auf einem Rütteltisch zu verdichten (Bild 1).
Die Prüfkörper sind sofort zu
kennzeichnen bzw. zu beschriften
(Bild 2).
Die DIN EN 206-1 empfiehlt, die
charakterische Druckfestigkeit an
Würfeln mit einer Kantenlänge
von 150 mm oder an Zylindern
mit einem Durchmesser von 150
mm und einer Höhe von 300 mm
zu ermitteln.
1
2
Lagerung der Prüfkörper
• Die Prüfkörper sind während
mindestens 16 Stunden und
höchstens 3 Tagen bei 20 ± 5 °C in
der Form zu belassen. Sie sind dabei gegen Stöße und Austrocknen
(Sonne/Wind) zu schützen.
• Nach der Entnahme aus der
Form sind die Prüfkörper bis zum
Prüfbeginn unter Wasser (Bild 3)
bei 20 ± 2 °C oder in einer Feuchtkammer bei 20 ± 2 °C und einer
relativen Luftfeuchte von ≥ 95%
zu lagern.
Sonderregelung für Deutschland
Wasserlagerung bis zum 7. Tag,
dann Luftlagerung bei 20 ± 2 °C bis
zur Prüfung nach 28 bzw. 56 Tagen.
Der Druckfestigkeitswert muss
dabei mit dem Faktor 0,92 abgemindert werden.
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Festbeton, Druckfestigkeit
Weiterführende Angaben: DIN EN 12 390-3
Prinzip
In einer Druckprüfmaschine (Bild 1)
werden die Prüfkörper bis zum
Bruch belastet. Aus der erzielten
Höchstlast errechnet sich die Druckfestigkeit.
Prüfung
• Die Prüfkörper müssen würfeloder zylinderförmig sein
• Die Probenoberfläche ist von
überschüssiger Feuchtigkeit zu
befreien.
• Würfelproben sind senkrecht
zur Einfüllrichtung des Betons zu
prüfen
• Die Prüflast ist erschütterungsfrei und gleichmäßig aufzubringen. Die Prüflast wird stetig mit
0,2 N/mm2 ·s bis 1,0 N/mm2 ·s bis
zum Bruch gesteigert
1
• Aus der Bruchlast in kN errechnet sich die Würfel- bzw. Zylinderdruckfestigkeit
• Der Bruchtyp muss anhand von
Bildern beurteilt werden. Ungewöhnliche Bruchbilder sind zu
dokumentieren.
Anmerkung
Mit drei und mehr Proben lässt
sich der mittlere Wert der Druckfestigkeit am Würfel fcm,cube ermitteln.
In Deutschland werden vorrangig
Würfel mit einer Kantenlänge von
150 mm verwendet.