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Report (Bericht) zugänglich unter
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Selbstverdichtender Beton (SVB) im Straßentunnelbau. Teil 1: Anwendung von Selbstverdichtendem Beton (SVB) im Tunnelbau. Teil 2: Brandschutzverhalten von Selbstverdichtendem Beton (SVB) im Straßentunnelbau

The use of selfcompacting concrete (SCC) in tunnel construction

Heunisch, Michael ; Hoepfner, Martina ; Pierson, Ralph ; Dehn, Frank ; Orgass, Marko ; Sint, Claudia

pdf-Format:
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Freie Schlagwörter (Deutsch): Abblättern, Abdichtung , Bau , Deutschland , Durchlässigkeit , Eigenschaft , Faserbewehrter Beton , Festigkeit , Feuer , Forschungsbericht , Herstellung , Leistungsfähigkeit (allg) , Normalgröße , Probekörper , Qualitätssicherung , Rissbildung , Selbstverdichtender Beton , Stahlbeton , Tunnel , Tunnelauskleidung , Verformung , Verhalten , Versuch , Wirtschaftlichkeit , Zement , Zusammensetzung , Zuschlagstoff
Freie Schlagwörter (Englisch): Aggregate , Behaviour , Cement , Construction , Cracking , Deformation , Economic efficiency , Efficiency , Fiber reinforced concrete , Full scale , Germany , Manufacture , Mix design , Permeability , Properties , Quality assurance , Reinforced concrete , Research report , Sample (mater) , Self compacting concrete , Spalling , Strength (mater) , Test , Tunnel , Tunnel lining , Waterproofing
Collection 1: BASt-Beiträge / ITRD Sachgebiete / 54 Tunnelbau
Collection 2: BASt-Beiträge / ITRD Sachgebiete / 25 Tunnelentwurf
Collection 3: BASt-Beiträge / ITRD Sachgebiete / 32 Zementbeton
Institut: Sonstige
DDC-Sachgruppe: Ingenieurwissenschaften
Sonstige beteiligte Institution: König und Heunisch Planungsgesellschaft <Frankfurt, Main>
Dokumentart: Report (Bericht)
Schriftenreihe: Berichte der Bundesanstalt für Straßenwesen, Reihe B: Brücken- und Ingenieurbau
Bandnummer: 63
ISBN: 978-3-86509-854-2
Sprache: Deutsch
Erstellungsjahr: 2008
Publikationsdatum: 07.05.2012
Bemerkung: Weitere beteiligte Körperschaft: Gesellschaft für Materialforschung und Prüfungsanstalt für das Bauwesen, Leipzig. Die kostenpflichtige Verlagsversin des Berichtes liegt nur in digitaler Form (CD-ROM) vor.
Kurzfassung auf Deutsch: Ziel der Untersuchungen war es, die Leistungsfähigkeit von SVB für die Anwendung im Straßentunnelbau zu verifizieren. Insbesondere sollte geprüft werden, ob die Robustheit des SVB gegenüber den in der Baupraxis auftretenden Veränderungen bei den Ausgangsstoffen und den Herstellbedingungen ausreichend ist und ob Fehler bei der Umschließung komplizierter Einbauteile in Tunnelinnenschalen durch den Einsatz von SVB vermieden werden können. Die Untersuchungen erfolgten an einem Straßentunnelbauwerk. Im Zuge der Ausführung des Schlossbergtunnels (B 277, Ortsdurchfahrung Dillenburg, Hessen) wurde eine cirka 30 m lange Versuchsstrecke mit insgesamt 6 Innenschalenblöcken aus SVB ausgeführt. Dieses Pilotprojekt wurden durch das Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung (BMVBS), vertreten durch die Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt), im Jahr 2003 iniziiert. Unter Beachtung der vorhandenen Ausgangsstoffe, aber auch der vorherrschenden Gegebenheiten an der mobilen Baustellenmischanlage geschuldet, wurde ein SVB der Festigkeitsklasse C30/37 konzipiert. Die Betonzusammensetzung zeichnet sich durch eine Verarbeitungszeit von mindestens 2 Stunden, eine Ausschalfestigkeit von mindestens 3 N/mm2 nach 12 Stunden und eine durch die Verwendung von Flugasche reduzierte Hydratationswärmeentwicklung aus. Die Herstellung, der Einbau und die Nachbehandlung des SVB erfolgte entsprechend einer erteilten Zustimmung im Einzelfall (ZiE) unter Beachtung des speziell für den Tunnelbau abgestimmten Qualitätsmanagementssystems (QS-Pläne, Betonier- und Nachbehandlungskonzept). Während den sechs Betonagen der Tunnelinnenschalen, welche von Ende 2005 bis Anfang 2006 stattfanden, erfolgte ein umfangreiches Bauwerksmonitoring. Dabei wurden die relevanten Frisch- und Festbetonkennwerte, wie zum Beispiel seitlicher Frischbetondruck, Frisch- und Festbetontemperaturen sowie das Verformungserhalten bis ein Jahr nach der Herstellung überwacht. Um die Ausführungsqualität des SVB quantifizieren zu können, wurden neben einer visuellen Begutachtung, auch Wasserdichtigkeitstests und zerstörungsfreie Dickenmessungen durchgeführt. Die Untersuchungen hinsichtlich der Wasserdichtigkeit zeigten, dass es keine wasserführenden Risse bei den sechs Blöcken gibt. Eine Verbesserung der Dichtigkeit bei den Blockfugen konnte nicht nachgewiesen werden. Die gesammelten Erfahrungen beim Einbau des SVB können prinzipiell als positiv bewertet werden, SVB kann den zum Teil schwierigen tunnelbauspezifischen Bedingungen standhalten. Der eingesetzte SVB hatte im Vergleich zu konventionellen Rüttelbeton keine nachteiligen Festbetonkennwerte. Wie aus zahlreichen anderen SVB-Projekten im Ingenieurbau bekannt ist, sind allerdings erhöhte Qualitätssicherungsmaßnahmen notwendig, um alle geforderten Eigenschaften zielsicher zu erreichen. Dieser Mehraufwand macht es aber notwendig, dass vor jeder Tunnelbaumaßnahme genauestens kalkuliert wird, ob und in welchen Bereichen der Einsatz von SVB sinnvoll ist. Aufgrund der gesammelten Erfahrungen wird eine weitere Verwendung von SVB im Tunnelbau, speziell in Bereichen mit komplizierten Geometrien, hohen Bewehrungsgraden und Einbauteilen, zum Beispiel Kaverne, empfohlen. Die Anwendung für die eigentliche Tunnelinnenschale ist unter technischen und wirtschaftlichen Gesichtspunkten zu entscheiden.
Kurzfassung auf Englisch: The goal of the study was to verify the performance of self-compacting concrete (SCC) for the application in road tunnelling. The main concern of the study was to check whether SCC is robust enough to master the changes and variations with respect to building materials and production conditions which occur in the construction practice and whether SCC is able to contribute to avoiding failures when coating complicated mounting parts in the inner shell of the tunnel. The study was carried out on a road tunnelling site. In the framework of the construction of the Schlossbergtunnel (B277, when passing through Dillenburg, land of Hesse), SCC was applied at a 30 meter-long test track with a total of six inner shell blocks. The pilot project was initiated by the Federal Ministry of Transport, Building and Urban Affairs (BMVBS), represented by the Federal Highway Research Institute (BASt). Considering the existing building materials and the prevailing conditions on a mobile concrete mixing plant on site, a SCC of the strength class C30/37 was developed. The concrete composition features a processing time of at least 2 hours, demoulding strength of at least 3 N/mm2 after 12 hours and a reduced low hydration heat development due to the use of fly ash. Production, application and curing of the SCC were carried out according to an administrative consent as exceptional case while complying with a quality assurance management (quality assurance plans, concrete and curing concept) which is especially adjusted to tunnel construction. During the execution of the concrete works on the six inner shells, which took place from the end of 2005 to the beginning of 2006, the works were subject to vast site supervision. In doing so, the relevant characteristic values of fresh and hardened concrete, exempli gratia fresh concrete formwork pressure, fresh and hardened concrete temperature as well as the deformation behaviour up to one year after the processing were observed. In order to verify the processing quality of SCC, water tightness tests and non-destructive thickness measurement were executed in addition to visual appraisal. The testing of water tightness revealed that the six blocks did not show any water bearing cracks. An improvement of tightness for block joints couldn’t be demonstrated. In principle, the gained experiences with SCC can be positively evaluated. SCC can withstand the difficult tunnel specific circumstances. The used SCC showed no negative hardened concrete properties compared to a conventional vibrated concrete. As known from numerous SCC projects in civil engineering an increased quality assurance is necessary in order to achieve the requested properties unerringly. Such an additional work results in a detailed calculation before a tunnel construction in which areas the use of SCC makes sense. Based on the experience of this research project the further use of SCC in tunnel construction is recommended for areas with complicated geometry, high reinforcement ratio and mounting parts. The application of SCC for the inner shell has to be decided according to technical and economical constructions.