Tunnelinnenschale

Definition

Eine Innenschale ist eine tragende, dauerhafte Betonauskleidung eines Hohlraumbauwerkes unter Tage, wie Stollen, Tunnel, Kavernen, Schächte usw. Die Innenschale besteht aus dem Gewölbe und aus der Sohle, die den Anforderungen entsprechend als Platte oder Gewölbe (Sohlgewölbe) ausgebildet werden kann. Innenschalen können in einem Stück geschalt und betoniert werden (fullround), aus Fertigteilen, sogenannten Tübbingen, oder in zwei oder mehreren Teilabschnitten hergestellt werden.

Daten und Fakten

Innenschalenbeton wird in Österreich gemäß ÖVBB Richtlinie "Innenschalenbeton" geregelt. In der Planungsphase sollte daher auch gemäß dieser Richtlinie ausgeschrieben werden. Diese Richtlinie gilt nicht für Tübbinge. Tübbinge sind vorgefertigte Betonteile, die mittels Tunnelbohrmaschine direkt nach dem Bohren versetzt werden. Zwischen umliegenden Gebirge bzw. Erdreich und Tübbinge wird der sogenannte Tübbingmörtel eingesetzt, dessen Eigenschaften auf die Umgebungsbedingungen (trocken, wassergesättigt etc.) abgestimmt werden müssen.

Tabelle 1: Vorschläge für die Zusammensetzung (Mischungsverhältnis) von Innenschalenbeton mit Nachweis am Festbeton

Tabelle 2: Günstige bzw. ungünstige Voraussetzungen für das Vermeiden von Rissen

Günstige Voraussetzungen
Ungünstige Voraussetzungen
  • C3A-freie Zemente nach ÖNORM B 3327-1 und hydraulisch wirksame Zusatzstoffe des Typs gemäß ÖNORM B 3309 (der contragress®, Fluamix C®)
  • Verwendung von Zusatzmittelkombinationen BV,FM, LP, LPV zur Verringerung der Gesamtwassermenge (max.Gesamtwassermenge 170 l/m³)
  • Niedrige Frischbetontemperatur 13° C bis 18° C (Ausschalfestigkeit muss gewährleistet sein)
  • Niedrige Bauteiltemperaturen
  • Kurze Blocklängen <12 m, Vermeidung von Zwängen
  • Verwendung von Schalungen mit guter Wärmeleitung (z.B. Stahlschalungen)
  • Ebenflächige Ausbruchsoberflächen
  • Ausschalzeit über 12 Stunden zur Verringerung der Abkühlgeschwindigkeit
  • Trennschichten zur besseren Gleitmöglichkeit
  • Nachbehandlung mit Nachbehandlungsmitteln, Folien, Vliesen, Nachbehandlungswagen
  • Hohe Luftfeuchtigkeit
  • Frischbetontemperatur > 22° C
  • Ausschalfrist unter 12 Stunden
  • Ausschalfestigkeit über 3,0 N/mm²
  • Zugluft (hohe Luftgeschwindigkeit)
  • Große Differenz der Betontemperatur zur Lufttemperatur
  • Starke Behinderung der Bewegungsmöglichkeit der Innenschale (Verdübelungswirkung)

Die richtige Betonzusammensetzung für Innenschalenbeton erfordert die Optimierung der Betonausgangsstoffe sowohl in qualitativer als auch in quantitativer Hinsicht, um für die maßgebenden Anforderungsbereiche

  • Verarbeitbarkeit
  • Ausschalzeitpunkt und Ausschalfestigkeit
  • Vermeiden von Rissen und
  • Gebrauchseigenschaften

die günstigsten Voraussetzungen zu erreichen.

Innenschalenbetone sollten bei Einhaltung der geforderten Betoneigenschaften unter Verwendung von wassersparenden Zusatzmitteln (BV, LPV) mit einer geringen Bindemittel- und Gesamtwassermenge hergestellt werden, um die Temperatur- und Schwindspannungen zu verringern. Der Nachweis für bestimmte Betoneigenschaften (z.B. Expositionsklassen) ist im Allgemeinen am Festbeton zu führen.
Zur Verringerung der Temperaturspannungen empfiehlt es sich, Zemente des Typs CEM II (DER SCHWARZE®, DER GRÜNE®) zu verwenden und/oder einen bestimmten Teil des Bindemittels auch mit Zusatzstoffen (FLUAMIX C®) abzudecken. C3A-freie Zemente (DER CONTRAGRESS®) weisen neben der erhöhten Sulfatbeständigkeit eine sehr geringe Wärmeentwicklung auf, verringern deutlich die Gefahr von Temperaturspannungsrissen und eignen sich deshalb besonders für "wasserdichte Innenschalen" (WDI). Im Tunnelbau werden Zemente verwendet, die der ÖNORM B 3327-1 (DER SCHWARZE®, DER GRÜNE®, DER CONTRAGRESS® 42,5 N, DER CONTRAGRESS® 42,5 R) entsprechen müssen.
Für Betonzusatzstoffe gilt in der Regel die ON B 3309-1 (FLUAMIX C®).

Grenzen der Anwendbarkeit

Die Temperaturentwicklung des Betons ist von der Frischbetontemperatur, der Wärmeentwicklung (Hydratationswärme des Zementes bzw. Bindemittels, Zement/Bindemitteldosierung), der Bauteildicke und äußeren Einflüssen (z.B. Lufttemperatur, Luftgeschwindigkeit) abhängig. Im Hinblick auf die weitgehende Vermeidung von Rissen (Schalen- oder Trennrisse) sollte vorangegangene Tabelle 2 berücksichtigt
werden.

Nachbehandlung

Die Nachbehandlung erfolgt bei Innenschalenbeton in der Regel mit flüssigen Nachbehandlungsmitteln gemäß RVS 11.064 Teil II. Die Nachbehandlungsmittel sind so früh als möglich vollflächig in ausreichender Menge, vorzugsweise durch Sprühen, aufzubringen.
Allenfalls ist zu beachten, dass die Haftung später aufzubringender Anstriche oder Beschichtungen nicht beeinträchtigt wird. Um eine zu starke Abkühlung und Austrocknung zu verhindern, sind Maßnahmen zur Verringerung zu starker Luftbewegungen zu treffen (z. B. Abhängen eines Tunnelportals). Die Nachbehandlung kann entfallen, wenn eine relativ hohe Luftfeuchtigkeit > 90% und eine geringe Luftgeschwindigkeit gegeben ist.

Produkteinsatz

  • CEM II/A-M (S-L) 42,5 N WT 38 DER SCHWARZE® für Gewölbe und Sohlbeton
  • CEM II/A-S 42,5 R WT 42 bzw. CEM II/A-S 52,5 N WT 42 DER GRÜNE® für Gewölbebeton mit erhöhten Anforderungen an die Frühfestigkeit bzw. bei frühem Ausschalzeitpunkt
  • CEM I 42,5 N - SR 0 WT 27 C3A-frei DER CONTRAGRESS® 42,5 N speziell bei Sohlplatten > 1,2 m Dicke, bei wasserdichten Innenschalen (WDI) und Sulfatangriff
  • CEM I 42,5 R - SR 0 WT 38 C3A-frei DER CONTRAGRESS® 42,5 R speziell bei wasserdichten Innenschalen (WDI) und Sulfatangriff
  • FLUAMIX C® (GC-HS) als Betonzusatzstoff zur Verbesserung der Verarbeitbarkeit und Herabsetzung der Rissgefahr
  • Tübbingmörtel: Setzen Sie sich bitte mit unserem Tochterunternehmen TAL in Verbindung:

TAL Betonchemie Handel GmbH
7. Haidequerstraße 3, 1111 Wien
Tel. 01/769 19 46, Fax DW 3438

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