©
01/1992 Dipl.-Ing. Norbert Glantschnigg
Stahlbetonplatten mit Natursteinoberfläche
Für
die Gestaltung von Bauwerken und Plätzen mit Natursteinplatten
auf Beton- und Stahlbetonfertigteilen ist ein dauerhafter
und kraftschlüssiger Verbund von Bedeutung.
Im Rahmen eines Projektes für ein Bauvorhaben wurde ein
"Besonderer Fall" eines tragenden Verbund-Bauteiles
näher untersucht und ein Verfahren für den Gütenachweis
des Verbundes entwickelt.
Zur
Neugestaltung eines Vorplatzes auf einer bestehenden punktgelagerten
Stahlbetondecke waren freitragende Stahlbetonplatten mit
den Abmessungen 2,3/2,3 m und einer Dicke von 7 cm
mit einer Oberfläche aus 2 cm dicken Granitplatten herzustellen.
Die Auflagerung dieser Verbundplatten war durch die Unterkonstruktion
vorgegeben und hatte punktförmig an den vier Ecken zu erfolgen.
Ebenso vorgegeben war die Bauhöhe der Verbundplatten durch
die von der Unterkonstruktion maximal aufnehmbaren Eigenlast.
Die
Verbundplatten werden in der Anwendung durch Eigenlast und
Nutzlast (5 kN/m²) und durch Frost-Tau-Wechsel unter Beaufschlagung
von Tausalz beansprucht. Es war daher das Verbundverhalten
zu untersuchten, aber auch wie sich die Verbundplatten bei
unplanmäßiger Überbelastung verhalten und ob durch Überbelastung
ein "Absprengen" der im Verbund hergestellten
Natursteinplattenoberfläche auftreten kann.
Als
erster Herstellungsparameter war die Rauhheit der Granitplattenunterseiten
so zu optimieren, dass die Herstellung eines dauerhaften
Verbundes mit dem Beton möglich war.
Auf
der Grundlage der Ergebnisse von Vergleichsversuchen war
ein Herstellungsverfahren für die Verbundplatten festzulegen,
das einerseits mit in Fertigteilwerken üblichen Arbeitsabläufen
im Einklang steht und andererseits die größtmögliche Sicherheit
für einen dauerhaften kraftschlüssigen Verbund zwischen
Naturstein und Beton erwarten ließ.
Mit
den vorausgewählten Granitplatten und dem festgelegten Herstellungsverfahren
wurden Probeplatten in Originalgröße, unter Verwendung eines
Betons mit der besonderen Eigenschaft FTB und einer Druckfestigkeit
nach 28 Tagen von ± 35 N/mm², hergestellt.
Aus
den Verbundplatten wurden Probekörper für Prüfungen der
Haftzugfestigkeit und der Scherfestigkeit in der Kontaktfläche
zwischen Granitplatten und Beton entnommen und geprüft.
An
ganzen Probeplatten wurden Belastungsversuche, bis zur 3-fachen
Nutzlast, durchgeführt.
Granitplatten
werden mit unterschiedlichen Bearbeitungsmethoden hergestellt
und sind danach wie folgt bezeichnet:
Als
Kenngröße für die Rauhheit der Granitoberfläche diente die
Ausflußzeit an der Ausflußmeßeinrichtung nach MOORE (1)
(Abb.1).
 |
Abb
1: Rauheitsbestimmung durch
Ausflußmessung nach D.F. Moore
|
Dabei wird ein Glaszylinder mit einem Innendurchmesser von
60 mm und einem gelochten Zylinderboden auf einen aufgeklebten
O-Ring aufgesetzt und mit einem Belastungsring aus Metall
und einer Masse von 6 kg belastet. Gemessen wird die Ausflußzeit
von 200 cm³ Wasser.
Vergleichend
durchgeführte Untersuchungen zeigten die Ergebnisse in Tabelle
1:
|
Oberfläche
|
Ausflußzeit
|
|
geschnitten,
glatt
geschnitten,
sandgestrahlt
gebrochen
|
>
15 Minuten
ca.
1 Minute
ca.
1 Sekunde
|
| Tabelle
1: Ausflußzeit nach D.F. MOORE |
Die
in Vorversuchen geprüfte Haftzugfestigkeit von Beton auf
Granit ergaben für Oberflächen mit Ausflußzeiten von mehr
als 15 Minuten Haftzugfestigkeiten von weniger als 1 N/mm².
Für Oberflächen mit Ausflußzeiten von höchstens 1 Minute
ergaben sich Haftzugfestigkeiten von mehr als 2 N/mm².
Für
die Herstellung der Verbundplatten wurden daher Granitplatten
ausgewählt, deren Rauhheit bei Ausflußmessung nach D.F.
MOORE Ausflußzeiten von höchstens 1 Minute ergab.
Die
Herstellung der Verbundplatten mit Abmessungen 2,3/2,3 m
erfolgte "umgekehrt" in Stahlschalungen eines
Fertigteilwerkes. Die vorausgewählten Granitplatten wurden,
mit der Oberfläche nach unten, in die Schalung eingelegt
und mit Abstandhaltern fixiert.
Für
den Fugenverguß zwischen den Granitplatten und als Haftbrücke
auf den Granitplattenrückseiten wurde ein zementgebundener,
frost-tausalz-beständiger Quellguß-Fertigmörtel, Größtkorn
4 mm, mit guter Fließfähigkeit verwendet. Der Fugenverguß,
das Einbürsten der Haftbrücke, der Einbau der Stahleinlagen
als fertiger Bewehrungskorb und der Betoniervorgang erfolgte
in einem kontinuierlichen Arbeitsgang. Das Aufbringen der
Haftbrücke ist in Abb. 2 dargestellt.
 |
Abb
2: Aufbringen
der Haftbrücke
|
Die
Verbundplatten wurden nach 24 Stunden ausgeschalt. Die Oberseite
der Granitplatten wurde nach dem Wenden durch Druckwasser/Sand-Strahlen
von Verunreinigungen durch den Fugenvergußmörtel befreit.
Danach lagerten die Platten unter üblichen Bedingungen im
Fertigteilwerk (siehe Abb. 3).
 |
Abb
3: Verbundplatte
|
Zum
Nachweis des dauerhaften kraftschlüssigen Verbundes zwischen
Granitplatten und Beton wurden aus den Verbundplatten Probekörper
für vergleichende Prüfungen der Haftzugfestigkeit und der
Scherfestigkeit mit einer Diamantsäge herausgeschnitten
und 14 Tage lang unter Wasser gelagert.
Eine
Probenserie lagerte anschließend bis zur Prüfung in Raumluft,
eine zweite Probenserie wurde 25 Frost-Tau-Wechselbeanspruchungen
nach ÖNORM B 3303 gemäß (2) unterzogen. Die Vergleichsprüfungen
erfolgten im gleichen Probenalter gemäß dem Prüfschema nach
Abb. 4.
Für
die Prüfung der Haftzugfestigkeit wurden mit einer Diamantbohrkrone
ringförmige Nuten mit einem Innendurchmesser von 50 mm bis
in den Beton vorgebohrt. Die Prüfung der Haftzugfestigkeit
erfolgte mit einem SCHENK-TREBEL-Abziehgerät gemäß (3).
Die
Prüfung der Scherfestigkeit erfolgte an besonders vorbereiteten
Proben in einem Großschergerät mit der in Abb. 6 dargestellten
Prüfanordnung.
Als
Anforderung an die Haftzugfestigkeit und die Scherfestigkeit
nach 25 Frost-Tau-Wechselbeanspruchungen war festgelegt,
dass die Prüfergebnisse nach 25 Frost-Tau-Wechsel um nicht
mehr als 20 % unter den Vergleichswerten nach Raumluftlagerung
liegen dürfen. Diese Anforderung wurde mit den Ergebnissen
nach Abb. 5 und 7 von den Proben erfüllt.
Zum
Nachweis des ausreichenden Verbundes zwischen Granit und
Beton, auch bei unplanmäßig großen Auflasten und daraus
resultierenden Durchbiegungen, wurden Belastungsversuche
mit Verformungsmessungen an den Verbundplatten durchgeführt.
In
den Belastungsversuchen zeigten sich auch unter mehr als
3-facher Nutzlast, entsprechend einer Belastung von 95 kN
je Verbundplatte, keinerlei Schäden am Verbund, wie z.B.
Ablösungen der Granitplatten oder ein Ausbrechen des Fugenmörtels
zwischen den Verbundplatten.
Aus
den gemessenen Durchbiegungen nach Abb. 8 ließ sich nachweisen,
dass der Verbund zwischen Granitplatten und Beton auch unter
mehr als 3-facher Nutzlast so gut war, dass die Granitplatten
als vollwertige Druckzone des gerissenen Stahlbetonquerschnittes
mitwirkten.
Die
Herstellung eines dauerhaften kraftschlüssigen Verbundes
zwischen Natursteinplatten und Beton ist mit den üblichen
Techniken in Fertigteilwerken möglich.
Die
Granitplatten sind durch Rauhheitsbestimmungen mit Ausflußmessung
nach D.F. MOORE vorauszuwählen, wobei als Grenzwert für
die höchstzulässige Ausflußzeit von 200 cm³ Wasser
1 Minute festgesetzt werden kann.
Als
Fugenverguß und Haftbrücke eignen sich bestimmte zementgebundene,
frost-tausalz-beständige Quellverguß-Fertigmörtel mit Größtkorn
4 mm.
Als
Anforderung an die Haftzugfestigkeit der Natursteinplatten
auf dem Beton ist es sinnvoll einen Mindestwert von 2 N/mm²
festzulegen, entsprechend mindestens 1,5 N/mm² nach 25 Frost-Tau-Wechsel.
Für die Anforderung an die Scherfestigkeit in der Kontaktfläche
der Natursteinplatten mit dem Beton gilt mindestens 3 N/mm²
nach Raumluftlagerung und mindestens 2,4 N/mm² nach 25 Frost-Tau-Wechsel.
Diese "Verbundfestigkeit" ist ausreichend zur
Vermeidung von Granitplattenablösungen oder sonstigen Schäden
bei großer Belastung und Verformung.
Die
Scherfestigkeit und die Haftzugfestigkeit sind in einer
Eignungsprüfung vor Produktionsbeginn und stichprobenartig
während der Produktion nachzuweisen.
(1)
AUGUSTIN (H).: Zerstörungsfreie Bestimmung von Kenngrößen
der Straßenoberflächen, Teil II: Rauhheit, Straßenforschung
Heft 174, 1981.
(2)
ÖNORM B 3303 "Betonprüfung", März 1983.
(3)
ÖNORM B 4200, Teil 6 "Betonbau, Instandsetzung, Umbau
und Verstärkung", August 1988.
Dipl.-Ing.
Norbert Glantschnigg
Zivilingenieur für Bauwesen
Allgemein beeideter und gerichtlich zertifizierter Sachverständiger
Bautechnische Versuchs- und Forschungsanstalt Salzburg
(bvfs)
Alpenstraße 157
A-5020 Salzburg
Tel.Nr.:
+43 (0)662 621758-100
Fax : +43 (0)662 621758-199
e-mail :
glantschnigg@bvfs.at
|
