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Flugasche als Betonzusatzstoff
nach neuer Betonnorm
EN 206-1 / DIN 1045-2
_____________________________________________________________________________________________________________BVK Baustoffinformationen: Flugasche als Betonzusatzstoff 4_2002
BVK Baustoffinformationen04_2002
Flugasche als BetonzusatzstoffFolie2
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n Definition
n Anwendung
n Grundlagen der Anrechnung– Anforderungen– Grundlagen des k-Wert-Ansatzes
n Anrechnungsregeln für Flugasche
n Mehlkorngehalt
n Berechnung der Betonzusammensetzung– Beispiele
n Anrechnungsregeln für Silikastaub
n Anrechnungsregeln für gleichzeitige Verwendung von Flugasche und Silikastaub
– Beispiele
n Nachbehandlung nach DIN 1045 - 3
Flugasche als Betonzusatzstoff
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Flugasche als BetonzusatzstoffFolie3
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(w/z)eq = äquivalenter Wasserzementwert w/(z + kf fb)
z = Zementgehalt
min z = Mindestzementgehalt
min zf = Mindestzementgehalt bei Anrechnung von
Flugasche
zul mk = zulässiger Mehlkorngehalt (mkb + mkg)
mkb = Mehlkorngehalt aus Bindemittel (z + f + s)
mkg = Mehlkorngehalt aus Gesteinskörnung
K = Körnungsziffer
fcm = mittlere Druckfestigkeit von Beton
Folgende Abkürzungen werden angewendet:
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Flugasche als BetonzusatzstoffFolie4
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kf = Anrechenbarkeitswert für Flugasche
f = Flugaschegehalt im Beton
fb = anrechenbare Flugaschemenge
max fb = maximal anrechenbare Flugaschemenge (fb = 0,33 z)
beq = äquivalenter Bindemittelgehalt (z + kf fb)
min fb = Mindestflugaschegehalt
Zur Anrechnung von Flugasche werden folgende Abkürzungen angewendet:
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Flugasche als BetonzusatzstoffFolie5
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ks = Anrechenbarkeitswert für Silikastaub
s = Silikastaubgehalt im Beton
sb = anrechenbare Silikastaubmenge
max sb = maximal anrechenbare Silikastaubmenge
beq = äquivalenter Bindemittelgehalt (z + kf fb + ks sb)
min sb = Mindestsilikastaubgehalt
Zur Anrechnung von Silikastaub werden folgende Abkürzungen angewendet:
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Flugasche als BetonzusatzstoffFolie6
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Fein verteilter Stoff, der im Beton verwendet wird, um bestimmte
Eigenschaften zu verbessern oder um bestimmte Eigenschaften
zu erreichen. Die Norm beinhaltet zwei Arten von anorganischenZusatzstoffen:
l nahezu inaktive Zusatzstoffe (Typ I)
l puzzolanische oder latenthydraulische Zusatzstoffe (Typ II)
Definition Betonzusatzstoff nach DIN EN 206-1 (Abschnitt 3.1.23)
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Flugasche als BetonzusatzstoffFolie7
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Typen von Betonzusatzstoffen: Chemische Wirkung
Hochhydrau-lischer Kalk
FlugascheSilikastaubTrassgetempertesGesteinsmehl
Hüttensand
KalksteinmehlQuarzmehl
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Flugasche als BetonzusatzstoffFolie8
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Betonzusatzstoffe Typ II
Die Eignung als Betonzusatzstoff Typ II ist nachDIN 1045-2 nachgewiesen für:
l Flugasche nach DIN EN 450
l Flugasche mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung
l Trass nach DIN 51043
l Silikastaub mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung
l andere mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung
(z.B. getempertes Phonolit-Gesteinsmehl, Lavamehl)
Betonzusatzstoffe Typ II
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Flugasche als BetonzusatzstoffFolie9
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Betonzusatzstoff Typ I
Nationale Regelung in DIN 1045-2, bis entsprechendeeuropäische Normen oder Richtlinien zur Verfügung stehen:
l Gesteinsmehle nach DIN 4226-1 (EN in Vorbereitung)
l Gesteinsmehle mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung
(müssen an die neue Betonnormung angepasst werden)
l Pigmente nach DIN EN 12878
l Stahl-, Glas- und Kunststofffasern mit allgemeiner
bauaufsichtlicher Zulassung
l organische Betonzusatzstoffe mit allgemeiner
bauaufsichtlicher Zulassung
Betonzusatzstoffe Typ I
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Flugasche als BetonzusatzstoffFolie10
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Typ I: Zugabe zum Beton erfolgt ohne AnrechnungTyp II: Anrechnung auf den Zementgehalt und den Wasser-
zementwert möglich, wenn Eignung nachgewiesen ist.
l Maximale Zugabemengen sind, wenn nicht anderswoeingeschränkt (z.B. Mehlkorngehalt), nicht begrenzt(Ausnahme: Silikastaub < 11 M.-%, bez. auf Zementgehalt).
l Der gleichzeitige Einsatz von mehreren Betonzusatzstoffen isterlaubt, wenn er nicht ausdrücklich ausgeschlossen wird.
l Die Verwendung von Betonzusatzstoffen ohne Anrechnung istmöglich mit allen Zementen nach DIN EN 197-1 und DIN 1164.
l Für Vorspannung mit sofortigem Verbund sind Flugasche undSilikastaub zugelassen.
Anwendung von Betonzusatzstoffen (Allgemeines)
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Flugasche als BetonzusatzstoffFolie11
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Betonzusatzstoffe Typ II dürfen gemäß 5.2.5.1 der EN 206-1 / DIN 1045-2 bei der Betonzusammensetzung wie folgt angerechnet werden:
l auf den Zementgehalt durch Reduzierung des Mindestzement-gehaltes (siehe DIN 1045-2 Anhang F, Tabellen F.2.1 und F.2.2)
l auf den äquivalenten Wasserzementwert (w/z)eq durchAnwendung des k-Wert-Ansatzes
(w/z)eq = w/(z + kf fb) für Flugasche
(w/z)eq = w/(z + ks sb) für Silikastaub
Grundlagen der Anrechnung
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Flugasche als BetonzusatzstoffFolie12
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Grundlagen der Anrechnung
Die Anrechnung von Flugasche ist bei folgenden Zementartenerlaubt:
l Portlandzement (CEM I)
l Portlandsilikastaubzement (CEM II/A-D)
l Portlandhüttenzement (CEM II/A-S und CEM II/B-S)
l Portlandschieferzement (CEM II/A-T und CEM II/B-T)
l Portlandkalksteinzement (CEM II/A-LL)
l Hochofenzement (CEM III/A und CEM III/B mit bis zu 70 M.-% Hüttensand)
Grundlagen der Anrechnung
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Flugasche als BetonzusatzstoffFolie13
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Die Anrechnung von Silikastaub ist bei folgendenZementarten erlaubt:
l Portlandzement (CEM I)
l Portlandhüttenzement (CEM II/A-S und CEM II/B-S)
l Portlandschieferzement (CEM II/A-T und CEM II/B-T)
l Portlandkalksteinzement (CEM II/A-LL)
l Hochofenzement (CEM III/A und CEM III/B)
l Portlandpuzzolanzement (CEM II/A-P und CEM II/B-P)
l Portlandflugaschezement (CEM II/A-V)
l Portlandkompositzement (CEM II/B-M(S-V))
Grundlagen der Anrechnung
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Flugasche als BetonzusatzstoffFolie14
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sind definiert in der Stoffnorm DIN EN 450:1995 „Flugasche für Beton“
l Chemische Zusammensetzung (Glühverlust, Cl, SO3, CaOfrei)l Feinheit und Kornrohdichtel Aktivitätsindexl Raumbeständigkeitl Grundlagen der Güteüberwachungl Nachweis der Übereinstimmung
Überarbeitung EN 450 in EN 450-1 in Vorbereitung.(Planmäßige Überarbeitung der Norm nach 5 Jahren Laufzeit)
Ergänzend wird EN 450-2 geschaffen, die das Verfahren des Überein-stimmungsnachweises enthalten soll (ähnlich wie EN 197-2 für Zement).EN 450-2 wird in 2002 als DIN 18990 erscheinen
Anforderungen an Flugasche für Beton
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Flugasche als BetonzusatzstoffFolie15
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sind definiert in den allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen:
l Chemische Zusammensetzung (SiO2, Si, Glühverlust, Cl, SO3)l Gleichmäßigkeit und Stabilität von Suspensionenl Feinheitl Aktivitätsindexl Raumbeständigkeitl Grundlagen der Güteüberwachungl Nachweis der Übereinstimmung
Eine Stoffnorm für Silikastaub (EN 13263) ist in Vorbereitung.
Die bestehenden Zulassungen sind bis dahin maßgebend.Sie müssen aber an die neuen Betonnormen DIN EN 206-1und DIN 1045-2 angepasst werden.
Anforderungen an Silikastaub für Beton
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Flugasche als BetonzusatzstoffFolie16
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Grundlagen des k-Wert-Ansatzes
Mit dem k-Wert-Ansatz wird Flugasche beim Nachweis desmaximal zulässigen Wasserzementwerts berücksichtigt,indem der Begriff "Wasserzementwert" w/z durch den"äquivalenten Wasserzementwert" (w/z)eq = w/(z + kf fb)ausgetauscht wird.
Die Größe des Anrechenbarkeitswerts kf ist:
Anwendung kf
Alle Expositionsklassen (außer XF2 und XF4)
0,4
XF2, XF4 0
Unterwasserbeton 0,7
%RKUSIDKO��6FKOLW]ZDQGEHWRQ 0,7
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Flugasche als BetonzusatzstoffFolie17
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Betonzusatzstoffe vom Typ IIWirksamkeitskennwert k für Flugasche
Quelle: BVK- Bundesverband der Kraftwerksnebenprodukte e.V.; Betontechnische Merkblätter; Merkblatt k- Wert
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Flugasche als BetonzusatzstoffFolie18
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Quelle: BVK- Bundesverband der Kraftwerksnebenprodukte e.V.; Betontechnische Merkblätter; Merkblatt k- Wert
Betonzusatzstoffe vom Typ IIWirksamkeitskennwert k für Flugasche
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Flugasche als BetonzusatzstoffFolie19
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Bei Anrechnung von Flugasche dürfen die nachfolgenden Mindest-zementgehalte bei Gesteinskörnung mit Größtkorn 32 mm1) nichtunterschritten werden:
1) Bei einem Größtkorn von 63 mm darf min z f um 30 kg reduziert werden. 2) Ein ausreichender Nachweis bei XF2 und XF4 ist bisher nicht erfolgt. Eine
Flugaschezugabe zur Verbesserung des Mehlkorngehalts ist jedoch jederzeitmöglich.
Expositionsklasse Mindestzementgehalt (min zf) bei Anrechnung von Flugasche
[kg/m³]X0 keine AnforderungenXC1, XC2, XC3 240XC4 270XS, XD, XA, XM 270XF1, XF3 2) 270Unterwasserbeton je nach Expositionsklasse
Anrechnungsregeln für Flugasche
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Flugasche als BetonzusatzstoffFolie20
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BetonzusatzstoffeExpositionsklassen und Anwendungsfälle
MeeresnäheBinnenland
Süßwasser
Meerwasser
Solebad
XC1
XC3,XD1
XC2,XD2
XF1XC4XF3
XC4
XC4, XF3
XC2
X0 XC2
XC4XF2XS1XD1
XC4XF4XD3XM2XC4, XF4,XS3, XA2
Binnenland
Quelle: VDB
BP
SW
UW
FD
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Flugasche als BetonzusatzstoffFolie21
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Expositionsklassen
XA
XS
XC
CO2
XF
XM
Bewehrungs-Korrosion Beton-Korrosion
Frost
chem.Angriff
Verschleiß
Karbonatisierung
Chloride
Meerwasser
X = arbonationC C
X = eicingD D
X = eawaterS S
X = reezingF F
X = chem. ttack
AA
X = ech. Attack
M M
XDX0
Quelle: VDB
Betonzusatzstoffe
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Flugasche als BetonzusatzstoffFolie22
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Mindestflugaschegehalt (min fb)Es muss mindestens die Menge an Flugasche min fb zugegebenwerden, um die der Mindestzementgehalt min z reduziert wurde.
(Zement + Flugasche) ≥ Mindestzementgehalt
(min zf + fb ) ≥ min z
maximal anrechenbare Flugaschemenge (max f b)Die maximal auf den Wasserzementwert anrechenbare Flugasche-menge max fb beträgt:
max fb = 0,33 z
Anrechnungsregeln für Flugasche
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Flugasche als BetonzusatzstoffFolie23
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Expositions- klasse
Mindest- zementgehalt
(min z)
bei Anrechnung von Flugasche
(min zf)
max w/zeq= w/(z+0,4 fb)
fb < 0,33 z1)
Mindestflug-aschegehalt
(min fb)2)
[kg/m³] [kg/m³] _ [kg/m³] [kg/m³]
X0 _ _ _ _ _
XC1, XC2 240 240 0,75 80 _
XC3 260 240 0,65 80 20
XC4, XF1, XA1 280 270 0,60 90 10
XS1, XD1, XM1 300 270 0,55 90 30
XS2, XD2, XA2 320 270 0,50 90 50
XS3, XD3, XA3, XM3 320 270 0,45 90 50
XF2 300/320 _ 0,55/0,50 _ _
XF3 300/320 270 0,55/0,50 90 30/50
XF4 320 _ 0,50 _ _
XM2 300/320 270 0,55/0,45 90 30/50
1) Maximal mögliche Anrechnungsmenge bei min zf
2) Differenzmenge zwischen min z und min zf
Grenzwerte für die Betonzusammensetzung
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Flugasche als BetonzusatzstoffFolie24
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Anwendungsfälle
Mindestzementgehalt
(min z)
Bei Anrechnung von Flugasche:
Mindestzementgehalt
(min zf)
max (w/z)eq
= w / (z+k fb)
fb ≤ 0,33 z1)
fb ≤ 0,25 z2)
[kg/m³] [kg/m³] [kg/m³]
Bohrpfahlbeton, GK 32 mm
350 280 w/(z+0,7 fb) ≤ 0,60 92 1)
Bohrpfahlbeton, GK 16 mm 400 320 w/(z+0,7 fb) ≤ 0,60 106 1)
Schlitzwandbeton 350 5) w/(z+0,7 fb) ≤ 0,60 5)
Unterwasserbeton 350 5) w/(z+0,7 fb) ≤ 0,60 5)
FD – Beton3) 270 4) 270 4) w/(z+0,4 fb) ≤ 0,50 68 2)
1), 2) Maximal mögliche Anrechnungsmenge bei min zf 4) Außenbauteil nach DIN 1045, 7.883) Bindemittelleimgehalt ≤ 290 l/m³ 5) Je nach Expositionsklasse
Grenzwerte für die Betonzusammensetzung
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Flugasche als BetonzusatzstoffFolie25
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Expositionsklasse XA2
Sulfatgehalt des angreifenden Wassers SO42- ≤ 1.500 mg/l
Anwendungsfall nach DIN 1045-2; Abschnitt 5.2.5.2.2
(w/z)eq = w / (z + 0,4 fb) ≤ 0,50
fb ≤ 0,33 z
fb / (z + fb) ≥ 0,20 bei CEM I, CEM II/A-S, CEM II/B-S und CEM II/A-LL
fb / (z + fb) ≥ 0,10 bei CEM II/A-T, CEM II/B-T und CEM III/A
Herstellung von Beton mit hohem Sulfatwiderstand
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Flugasche als BetonzusatzstoffFolie26
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Der Mehlkorngehalt eines Betons setzt sich zusammen aus:
l Zement (mkz)
l Betonzusatzstoff (mkf)
Í mkb = mkz + mkf
l Kornanteil < 0,125 mm der Gesteinskörnung (mkg)
Í mk = mkb + mkg
und ist bei bestimmten Randbedingungen gemäß den folgendenTabellen zu begrenzen:
(Ausnahme: Für selbstverdichtende Betone gelten die Angaben der DAfStb- Richtlinie „Selbstverdichtender Beton“ bzw. der bauaufsicht- lichen Zulassungen.)
Mehlkorngehalt
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Flugasche als BetonzusatzstoffFolie27
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Bei Zementgehalten zwischen 300 kg/m³ und 350 kg/m³ ist zwischenden Werten der Tabelle linear zu interpolieren.
Die Mehlkorngehalte dürfen erhöht werden:
l wenn der Zementgehalt 350 kg/m³ übersteigt, um den über350 kg/m³ hinausgehenden Zementgehalt,
l wenn ein Betonzusatzstoff Typ II verwendet wird, um den Gehalt desZusatzstoffs,
jedoch insgesamt um höchstens 50 kg/m³.
l wenn das Größtkorn der Gesteinskörnung 8 mm beträgt, um 50 kg/m³.
Höchstzulässiger Mehlkorngehalt für Festigkeitsklassen≤ C50/60 und ≤ LC 50/55 mit einem Größtkorn von
16 mm bis 63 mm
Expositionsklasse Zementgehalt HöchstzulässigerMehlkorngehalt
[kg/m³]XF, XM ≤ 300
≥ 350400450
alle anderen Betone 550
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Flugasche als BetonzusatzstoffFolie28
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Bei Zementgehalten zwischen 400 kg/m³ und 500 kg/m³ istzwischen den Werten der Tabelle linear zu interpolieren.
Die Mehlkorngehalte dürfen um 50 kg/m³ erhöht werden, wenndas Größtkorn der Gesteinskörnung 8 mm beträgt.
Höchstzulässiger Mehlkorngehalt für Festigkeitsklassen≥ C55/67 und ≥ LC 55/60 mit einem Größtkorn von
16 mm bis 63 mm
Expositionsklasse ZementgehaltHöchstzulässigerMehlkorngehalt
[kg/m³]≤ 400 500
alle 450 550≥ 500 600
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Flugasche als BetonzusatzstoffFolie29
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Expositionsklasse XF1 (XC4)Außenbauteile, Frost bei mäßigerWassersättigung ohne Taumittel
Festigkeitsklasse C25/30Zielfestigkeit 35 N/mm²Zement CEM II/A-LL 32,5 RZusatzstoff FlugascheAnrechenbarkeitswert kf = 0,4Gesteinskörnung Sand/Kies, Größtkorn 16 mm, Bereich 3Körnungsziffer K = 3,8Konsistenz F3Wasserbedarf 186 l/m³ (ohne Berücksichtigung einer
Wassereinsparung durch Flugasche)
0,60 0,58 f 0,4 z
w(w/z)
beq <=
+=
Berechnungsbeispiel 1
äquivalenter Wasserzementwert
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Flugasche als BetonzusatzstoffFolie30
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Äquivalenter Bindemittelgehalt beq:
beq = Zement (z) + 0,4 Flugasche (fb)
beq = z + 0,4 fb (1)
(2)
maximal anrechenbarer Anteil Flugasche max fb:
max fb = 0,33 z (3)
eqbeq b
w
f 0,4 zw
(w/z) =+
=
Ausgangsgleichungen zur Berechnung des
Zement- und Flugaschegehalts:
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Flugasche als BetonzusatzstoffFolie31
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Berechnung:Äquivalenter Bindemittelgehalt b eq aus Gl. (2):
Zementgehalt z aus Gl. (1) und (3):
Maximal anrechenbarer Anteil Flugasche max f b aus Gl. (3):
Kontrolle:
kg/m³ 320 0,58186
(w/z)
w b
eqeq ===
z 0,330,4z beq ⋅+=
z 1,132 beq =
feq z min kg/m³ 270 kg/m³ 283
1,132320
1,132
b z =>===
kg/m³ 94 2830,33z 0,33fmax b =⋅==
0,58 94 0,4 283
186(w/z)eq =
⋅+=
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Flugasche als BetonzusatzstoffFolie32
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höchstzulässiger Mehlkorngehalt (zul mk)nach Tabelle 4.1 400 kg/m³
zuzüglich nach Absatz 5.3.2 + 50 kg/m³ zul mk 450 kg/m³
vorhandener Mehlkorngehalt (vorh mk)aus Gesteinskörnung (mkg) - Annahme 67 kg/m³
aus Zement (mkz) + 283 kg/m³aus Flugasche (mkf) + 94 kg/m³
vorh mk 444 kg/m³
vorh mk ≤ zul mk
Nachweis des Mehlkorngehalts (mk) nach
DIN 1045-2, Abschnitt 5.3.2
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Flugasche als BetonzusatzstoffFolie33
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Expositionsklasse XF1 (XC4) Außenbauteile, Frost mit mäßiger Wassersättigung ohne Taumittel
Festigkeitsklasse C30/37 (B 35)Zielfestigkeit 45 N/mm²Zement CEM I 32,5 RZusatzstoff FlugascheAnrechenbarkeitswert kf = 0,4Gesteinskörnung Sand/Kies, Größtkorn, 16 mm,
Bereich 3Körnungsziffer K = 3,8Konsistenz F3Wasserbedarf 188 l/m³ (ohne Berücksichtigung
einer möglichen Wasserein-sparung durch Flugasche)
äquivalenter Wasserzementwert 0,60 0,48 f 0,4 z
w(w/z)
beq <=
+=
Berechnungsbeispiel 2
- überhöhter Mehlkorngehalt
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Flugasche als BetonzusatzstoffFolie34
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Berechnung:
Zementgehalt z aus Gl. (1) und (3):
Maximal anrechenbarer Anteil Flugasche max fb aus Gl. (3):
Kontrolle:
kg/m³ 392 0,48188
(w/z)
w b
eqeq ===
z 0,330,4z beq ⋅+=
z 1,132 beq =
feq z min kg/m³ 270 kg/m³ 346
1,132392
1,132
b z =>===
kg/m³ 114 3460,33z 0,33fmax b =⋅==
0,48 114 0,4 346
188(w/z)eq =
⋅+=
Äquivalenter Bindemittelgehalt b eq aus Gl. (2):
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Flugasche als BetonzusatzstoffFolie35
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höchstzulässiger Mehlkorngehalt (zul mk)nach Tabelle 4.1 446 kg/m³zuzüglich nach Absatz 5.3.2 + 50 kg/m³
zul mk 496 kg/m³
vorhandener Mehlkorngehalt (vorh mk)aus Gesteinskörnung (mkg ) - Annahme 67 kg/m³aus Zement (mkz) + 346 kg/m³aus Flugasche (mkf) + 114 kg/m³
vorh mk 527 kg/m³
Der zulässige Mehlkorngehalt wird um 31 kg/m³ überschritten. vorh mk > zul mk
Nachweis des Mehlkorngehalts (mk) nach
DIN 1045-2, Abschnitt 5.3.2
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Flugasche als BetonzusatzstoffFolie36
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Rückrechnung zur Einhaltung des höchstzulässigenMehlkorngehalts
Der höchstzulässige Mehlkornanteil mkb aus Zement z und Flugasche f vomgesamten Mehlkorngehalt mk darf mkb = mk - mkg = 500* - 67 = 433 kg/m³betragen. Der äquivalenter Bindemittelgehalt beq beträgt:
)2(mkg39248,0
188)zw(
wb 3
eqeq ===
Ermittlung des anrechenbaren Anteil Flugasche aus Gleichung (1) und (3):
Gleichungsum-stellung nach fb:
48,0694,0364
188)zw(:Kontrolle
mkg36469433fmkz
mkg696,0392433
6,0
bmkf
bmkf4,0f
fmkf4,0bfmkz
f4,0bz
eq
3bb
3eqbb
eqbbb
bbbeqbb
beq
=⋅+
=
=−=−=⇒
=−=−
=⇒
−=⋅−⇒
−=⋅−⇒−=
⋅−=
* bei Rückrechnung dieses Beispiels wird der Zementgehalt ≥ 350 kg/m³; ⇒ mk = 500 kg/m³
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Flugasche als BetonzusatzstoffFolie37
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Aufgrund der Begrenzung des Mehlkorngehalts können
unter Berücksichtigung der Anforderungen für den Beton
der Festigkeitsklasse C 30/37 nicht 114 kg/m³, sondern
nur 69 kg/m³ Flugasche eingesetzt werden,
wobei sich der Zementgehalt um 18 kg/m³ erhöht.
f/z = 69 / 364 = 0,19 < 0,33
Fazit:
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Flugasche als BetonzusatzstoffFolie38
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Bei Berücksichtigung dieses Vorteils lässt sich der Beispielbetonwie folgt optimieren:
Wasserbedarf 188 l/m³Wasserreduzierung bei Einsatzvon Flugasche f im Beispiel - 5 l/m³
Wasserbedarf reduziert 183 l/m³
Bindemittel:
Mehlkorngehalt aus Bindemittel mkb
kg/m³ 381 b 0,48183
(w/z)
w b eq
eqeq =⇒==
mkmk mk gb −=
Durch Einsatz von Flugasche wird jedoch in der Regel der Wasser-
anspruch des Betons bei gleicher Verarbeitbarkeit um 5 bis 10 l/m³ reduziert.
kg/m³ 429 mk 67496 mk bb =⇒−=
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Flugasche als BetonzusatzstoffFolie39
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Ansatzmkb = z + fb ⇒ z = mkb - f und beq = z + kf fb ⇒ z = beq - kf fbdaraus folgtmkb - f = z + kf fb ⇒ fb = (mkb- beq) / 0,6 ⇒ fb = 429 - 381 / 0,6 = 80 kg/m³
Anrechenbarer Anteil Flugasche fb
Zementgehalt z
Anrechenbarer Flugaschegehalt
Kontrolle
bb fmk z −=
Daraus errechnen sich folgende Mengen für
Zement und Flugasche:
0,60 0,48 800,4353
183(w/z)eq <=
⋅+=
fz min kg/m³ 270 kg/m³ 353 80433 z =>=−=
0,33 0,23 35380
zfb <==
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Flugasche als BetonzusatzstoffFolie40
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aus Gesteinskörnung mkg 67 kg/m³aus Zement z + 353 kg/m³aus Flugasche fb + 80 kg/m³
500 kg/m³
Die Anforderungen an den Mehlkorngehalt des Betons nach DIN 1045-2, Abschnitt 5.3.2 werden zielsicher erreicht.
Neuer Mehlkorngehalt mk:
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Flugasche als BetonzusatzstoffFolie41
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Für das vorgestellte Beispiel ergibt sich für die Betonoptimierungmit Flugasche folgende Betonzusammensetzung:
Der Zementanteil kann in diesem Beispiel bei Einhaltung des zuläs-sigen Mehlkorngehalts beim Einsatz von 80 kg/m³ Flugasche alsBetonzusatzstoff von 381 kg/m³ auf 353 kg/m³ verringert werden.
Komponenten Massenanteilekg/m³
Dichtekg/dm³
Volumenanteilel/m³
Zement CEM I 32,5 R 353 3,10 114
Flugasche 80 2,30 35
Wasser 183 1,00 183
Gesteinskörnung A/B 16 1.717 2,63 653
Luftgehalt (Annahme) 15
Summe 2.333 1.000
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Flugasche als BetonzusatzstoffFolie42
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- Mindestzugabemenge min s Es muss mindestens die Menge an Silikastaub min s zugegeben werden, um die der Mindestzementgehalt reduziert wurde
(Zement + Silikastaub) ≥ Mindestzementgehalt
- Maximale Einsatzmenge Der Gehalt an Silikastaub im Beton darf 11 M.-%, bezogen auf den Zementgehalt nicht überschreiten
s/z ≤ 0,11 bzw. s/(z+s) ≤ 0,10
Grund: Sicherstellung eines ausreichenden Alkalitätdepots im Beton zum Korrosionsschutz
Anrechnungsregeln für Silikastaub
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Flugasche als BetonzusatzstoffFolie43
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Achtung: Wasseranteil von Silikasuspensionen ist beim Wassergehalt des Betons zu berücksichtigen
- Anrechnung auf den Wasserzementwert
Vorgehensweise wie bei Flugasche:
Verwendung des äquivalenten Wasserzementwertsfür alle Expositionsklassenmit Ausnahme von XF2 und XF4 (k = 0)
Anrechnungsregeln für Silikastaub
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Flugasche als BetonzusatzstoffFolie44
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- Mindestzugabemengen
Es muss mindestens die Menge an Flugasche und Silikastaub zugegeben werden, um die der Mindestzementgehalt (min z) reduziert wurde: (Zement + Flugasche + Silikastaub) ≥ Mindestzementgehalt ( min zf + f + s ) ≥ min z
- Anrechnung auf den Wasserzementwert Für alle Expositionsklassen mit Ausnahme von
XF2 und XF4 (k = 0) gilt:l äquivalenter Wasserzementwert
(w/z)eq= w/(z + 0,4 fb + 1,0 sb)
l mit Flugasche fb ≤ 0,33 zmit Silikastaub sb ≤ 0,11 z
Anrechnungsregeln für gleichzeitige Verwendung
von Flugasche und Silikastaub
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Flugasche als BetonzusatzstoffFolie45
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bezogen auf die vorangegangene Berechnung für Beton C 30/37(B 35), Wasserbedarf 188 l/m³
Maximal anrechenbarer Anteil Flugasche
Maximal anrechenbarer Anteil Silikastaub
Kontrolle
kg/m³ 392 0,48188
beq ==
kg/m³ 316 1,242392
z ==
z 1,242 beq =
kg/m³ 35 3160,11 z 0,11 sb =⋅==
0,48 351,01040,4316
188(w/b)eq =
⋅+⋅+=
Berechnungsbeispiel 3
³m/kg10431633,0z33,0fb =⋅=⋅=
0,48 s 1,0f 0,4z
w (w/z)
bbeq =
++=
z 0,111,0z 0,330,4z beq ⋅+⋅+=
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Flugasche als BetonzusatzstoffFolie46
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höchstzulässiger Mehlkorngehalt (zul mk)nach Tabelle 4.1 416 kg/m³
zuzüglich nach Absatz 5.3.2 + 50 kg/m³
zul mk 466 kg/m³
vorhandener Mehlkorngehalt (vorh mk)aus Gesteinskörnung (mkg) - Annahme 67 kg/m³
aus Zement (mkz) + 316 kg/m³
aus Flugasche (mkf) + 104 kg/m³
aus Silikastaub (mkb) + 35 kg/m³vorh mk 522 kg/m³
Der zulässige Mehlkorngehalt wird um 56 kg/m³ überschritten.
vorh mk > zul mk ⇒ Rückrechnung entsprechend Beispiel 2
Nachweis des Mehlkorngehalts (mk) nach
DIN 1045-2, Abschnitt 5.3.2
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Flugasche als BetonzusatzstoffFolie47
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½ maximale Einsatzmenge Silikastaub Der Gehalt an Silikastaub im Beton darf 11 M.-% - bezogen auf den Zementgehalt nicht überschreiten.
½ maximale Einsatzmenge Flugasche Zulässiges Verhältnis Flugasche/Zement (f/z)
Zementart DIN EN 197-1 f/z CEM I < 3 (0,22 – s/z) CEM II/A-D CEM II-S CEM II-T < 3 (0,15 – s/z ) CEM II/A-LL CEM III/A
Anrechnungsregeln für gleichzeitige Verwendung
von Flugasche und Silikastaub
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Flugasche als BetonzusatzstoffFolie48
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Die Festlegung der Nachbehandlungsdauer von Beton mit Flugascheoder Silikastaub erfolgt wie bei Beton ohne Betonzusatzstoff in Ab-hängigkeit von der Festigkeitsentwicklung bei 20 ºC, ausgedrücktdurch das Verhältnis der mittleren Druckfestigkeit fcm nach 2 Tagenund nach 28 Tagen.
Festigkeitsentwicklung von Betonen bei 20 °C
Festigkeitsentwicklung Festigkeitsverhältnis fcm,2/fcm,28
schnell ≥ 0,5mittel ≥ 0,3 bis < 0,5langsam ≥ 0,15 bis < 0,3sehr langsam < 0,15
Nachbehandlung nach DIN 1045 - 3
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Flugasche als BetonzusatzstoffFolie49
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Mindestdauer der Nachbehandlung in Tagen für alleExpositionsklassen1) außer X0 und XC1
1) Für die Expositionsklasse XM sind die Werte der Tabelle zu verdoppeln 2) Zwischenwerte dürfen ermittelt werden 3) Bei Temperaturen < 5 °C ist die Nachbehandlungszeit um die Zeit, in der die Temperaturen < 5 °C betragen, zu verlängern
Lufttemperatur [°C] Festigkeitsentwicklung des Betons r = fcm,2 / fcm,28
2)
U������� U������� U������� r < 0,15�������& 1 2 2 3����!��&����� 1 2 4 5
����!��&����� 2 4 7 10
����!��&�����3) 3 6 10 15
Nachbehandlung nach DIN 1045 - 3