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CarbonbetonforscherManfred Curbach,Chokri Cherif und Peter Offermann erhielten 2016 den
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Carbonbeton in der Betoninstandsetzung –Erfahrungen im Abwasserbereich
Düsseldorf, 07. Dezember 2017
Dr.‐Ing. Matthias Lieboldt
Technische Universität DresdenInstitut für Massivbau
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2 07. Dezember 2017Carbonbeton in der Betoninstandsetzung – Erfahrungen im Abwasserbereich
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Stahlbeton
Quelle: www.burjdubaiskyscraper.com
Quelle: wwwfuchs‐beton.de.
Quelle: www.de.academic.ru
Quelle: www.bernd‐nebel.de
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3 07. Dezember 2017Carbonbeton in der Betoninstandsetzung – Erfahrungen im Abwasserbereich
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Quelle: www.verticalgalva.info Quelle: www.betontechnische‐daten.de
bis zu 6 cm
Stahlbeton | Nachteil
bis zu 6 cm
4 07. Dezember 2017Carbonbeton in der Betoninstandsetzung – Erfahrungen im Abwasserbereich
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Carbonbeton
Quelle: TU Dresden
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5 07. Dezember 2017Carbonbeton in der Betoninstandsetzung – Erfahrungen im Abwasserbereich
Dichte Zugfestigkeit
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Sta
hl
500
1000
1500
2000
2500
[N/mm²]
Car
bon
3000[g/cm³]
Sta
hl
C.
Carbonbeton | Preis von Carbon
Quelle: TU Dresden
6 07. Dezember 2017Carbonbeton in der Betoninstandsetzung – Erfahrungen im Abwasserbereich
Carbonbeton | Preis von Carbon
Preis:
15 Euro (Carbon) / 1 Euro (Stahl) = Faktor 15
Oft verwendete Vergleichsrechnung…
Leistungsfähigkeit (Carbon):
4fach leichter x 6fach höhere Tragfähigkeit = Faktor 24
Carbon ist jetzt schon preiswerter als Stahl?
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7 07. Dezember 2017Carbonbeton in der Betoninstandsetzung – Erfahrungen im Abwasserbereich
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Carbonbeton
Quelle: TU Dresden
8 07. Dezember 2017Carbonbeton in der Betoninstandsetzung – Erfahrungen im Abwasserbereich
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Carbonbeton
Quelle: ITM der TU Dresden
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9 07. Dezember 2017Carbonbeton in der Betoninstandsetzung – Erfahrungen im Abwasserbereich
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Carbonbeton
Quelle: ITM der TU Dresden
10 07. Dezember 2017Carbonbeton in der Betoninstandsetzung – Erfahrungen im Abwasserbereich
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Carbonbeton
Quelle: ITM der TU Dresden
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11 07. Dezember 2017Carbonbeton in der Betoninstandsetzung – Erfahrungen im Abwasserbereich
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Carbonbeton (Forschung Praxis)
Quelle: TU Dresden Quelle: TU Dresden Quelle: TU Dresden
12 07. Dezember 2017Carbonbeton in der Betoninstandsetzung – Erfahrungen im Abwasserbereich
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Quelle: TU Dresden
Carbonbeton (Forschung Praxis)
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13 07. Dezember 2017Carbonbeton in der Betoninstandsetzung – Erfahrungen im Abwasserbereich
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Carbonbeton | Einsatzgebiete
Neubau
Quelle: TU Dresden
Verstärkung und Instandsetzung
Quelle: TU Dresden
14 07. Dezember 2017Carbonbeton in der Betoninstandsetzung – Erfahrungen im Abwasserbereich
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mit Spritzbeton mit Textilbeton
Carbonbeton - Verstärkung
2 Lagen Carbontextil(äquivalente Betonstahlfläche 12,9
cm²/m)
h = 12 mmcnom = 3 mm
BetonstahlbewehrungDurchmesser 10 mm / 7,5 cm (10,61
cm²/m)
h = 85 mmcnom = 55 mm
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15 07. Dezember 2017Carbonbeton in der Betoninstandsetzung – Erfahrungen im Abwasserbereich
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Tonnenschale in ZwickauCarbonbeton – Projekte (Verstärkung)
Quelle: TU Dresden
16 07. Dezember 2017Carbonbeton in der Betoninstandsetzung – Erfahrungen im Abwasserbereich
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Quelle: TU Dresden
Tonnenschale in ZwickauCarbonbeton – Projekte (Verstärkung)
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17 07. Dezember 2017Carbonbeton in der Betoninstandsetzung – Erfahrungen im Abwasserbereich
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Quelle: TU Dresden
Tonnenschale in ZwickauCarbonbeton – Projekte (Verstärkung)
18 07. Dezember 2017Carbonbeton in der Betoninstandsetzung – Erfahrungen im Abwasserbereich
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Quelle: TU Dresden
Tonnenschale in ZwickauCarbonbeton – Projekte (Verstärkung)
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19 07. Dezember 2017Carbonbeton in der Betoninstandsetzung – Erfahrungen im Abwasserbereich
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Quelle: CarboCon GmbH
Carbonbeton – Projekte (Verstärkung)Instandsetzung Brücke in Naila
20 07. Dezember 2017Carbonbeton in der Betoninstandsetzung – Erfahrungen im Abwasserbereich
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Quelle: CarboCon GmbH
Carbonbeton – Projekte (Verstärkung)Instandsetzung Brücke in Naila
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21 07. Dezember 2017Carbonbeton in der Betoninstandsetzung – Erfahrungen im Abwasserbereich
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Quelle: CarboCon GmbH
Carbonbeton – Projekte (Verstärkung)Instandsetzung Brücke in Naila
22 07. Dezember 2017Carbonbeton in der Betoninstandsetzung – Erfahrungen im Abwasserbereich
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Quelle: C³ – Jörg Singer
Carbonbeton – Projekte (Verstärkung)Instandsetzung Brücke in Naila
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23 07. Dezember 2017Carbonbeton in der Betoninstandsetzung – Erfahrungen im Abwasserbereich
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Quelle: CarboCon GmbH
Carbonbeton – Projekte (Verstärkung)Instandsetzung Brücke in Naila
24 07. Dezember 2017Carbonbeton in der Betoninstandsetzung – Erfahrungen im Abwasserbereich
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Quelle: CarboCon GmbH
Carbonbeton – Projekte (Verstärkung)Zuckersilo in Uelzen
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25 07. Dezember 2017Carbonbeton in der Betoninstandsetzung – Erfahrungen im Abwasserbereich
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Quelle: CarboCon GmbH
Carbonbeton – Projekte (Verstärkung)Zuckersilo in Uelzen
26 07. Dezember 2017Carbonbeton in der Betoninstandsetzung – Erfahrungen im Abwasserbereich
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Carbonbeton – Beispiele (Neubau)
Abbildungen aus: Rempel, S.; Will, N.; Hegger, J.; Beul, P. Filigrane Bauwerke aus Textilbeton Beton‐ und Stahlbetonbau 110 (2015) S1, S. 83‐93
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27 07. Dezember 2017Carbonbeton in der Betoninstandsetzung – Erfahrungen im Abwasserbereich
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Fassadenelemente
Quelle: Max Bögl
Carbonbeton – Beispiele (Neubau)
28 07. Dezember 2017Carbonbeton in der Betoninstandsetzung – Erfahrungen im Abwasserbereich
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Quelle: C³ – Jörg Singer Quelle: C³ – Jörg Singer
Brücken – Albstadt-Ebingen (2015)Carbonbeton – Projekte (Neubau)
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29 07. Dezember 2017Carbonbeton in der Betoninstandsetzung – Erfahrungen im Abwasserbereich
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PilotprojektSanierung einer 70-m-Haltung Marienberger Straße / Dresden
30 07. Dezember 2017Carbonbeton in der Betoninstandsetzung – Erfahrungen im Abwasserbereich
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Quelle: www.maps.google.de
PilotprojektMarienberger Straße | Dresden
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31 07. Dezember 2017Carbonbeton in der Betoninstandsetzung – Erfahrungen im Abwasserbereich
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Scheitel – U-förmiger Fertigteilelement (bewehrt)
Kämpfer – Ortbeton (unbewehrt)
70 cm
170 cm
AusgangssituationMarienberger Straße | Dresden
Quelle: KSD
Aufbau
32 07. Dezember 2017Carbonbeton in der Betoninstandsetzung – Erfahrungen im Abwasserbereich
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• großflächige Betonschäden Scheitelbereich Ablösung der Betonschalhaut Herauslösen des feinen Betonzuschlages
und der Zementmatrix
• Korrosion der Stahlbewehrung
• Risse im Scheitelbereich
70 cm
170 cm
Quelle: KSD
Schadensbild
AusgangssituationMarienberger Straße | Dresden
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33 07. Dezember 2017Carbonbeton in der Betoninstandsetzung – Erfahrungen im Abwasserbereich
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.DE• materialgerechte Wiederherstellung der
Oberfläche• Erhöhung der Dichtheit der Oberfläche• Aufnahme evtl. Spannungen aus Untergrund• Rissüberbrückung
70 cm
170 cm
AusgangssituationMarienberger Straße | Dresden
Quelle: KSD
Ziele
• geringe Mengen Sprühverfahren unwirtschaftlich Handlaminierverfahren
• beengter Arbeitsraum• Wetter, Schwefelwasserstoffkonzentration, …
Herausforderungen
34 07. Dezember 2017Carbonbeton in der Betoninstandsetzung – Erfahrungen im Abwasserbereich
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• Beachtung der Expositionsklassen Angriff von Säuren (Schwefelwasserstoff) und Sulfaten
• Arbeitsraum vor Ort• geometrische Randbedingungen (mehrfach gekrümmte Flächen)
Foto: Norgall, www.mittelbayrische.de
Theoretische VorbetrachtungenSituation im Kanal
Quelle: TU Dresden
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35 07. Dezember 2017Carbonbeton in der Betoninstandsetzung – Erfahrungen im Abwasserbereich
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Theoretische VorbetrachtungenMaterialauswahl
Feinbeton/Mörtel
• konventioneller Kanalsanierungsmörtel (MC Bauchemie)
• Entwicklung von zwei alternativen Betonmatrices zementreiche Rezeptur mit Mikrosilika puzzolanreiche Rezeptur
Quelle: TU Dresden
36 07. Dezember 2017Carbonbeton in der Betoninstandsetzung – Erfahrungen im Abwasserbereich
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Theoretische VorbetrachtungenMaterialauswahlTextil
Heavy-Tow-Textil Low-Tow-Textil
Feinheit [tex](Kette|Schuss)
3300 | 800 800 | 800
Maschenweite [mm] 10,8 | 14,4 7,2 | 7,2
Querschnitt [mm²](Kette|Schuss)
1,83 | 0,44 mm² 0,44| 0,44 mm²
Carbon mit Styrol-Butadien-Imprägnierung (15 %)
Quelle: TU Dresden
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37 07. Dezember 2017Carbonbeton in der Betoninstandsetzung – Erfahrungen im Abwasserbereich
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MaterialprüfungenAuszugversuch
Quelle: TU Dresden
38 07. Dezember 2017Carbonbeton in der Betoninstandsetzung – Erfahrungen im Abwasserbereich
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Materialprüfungen
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
0 2 4 6 8 10 12 14
Garn
zugs
pann
ung σ T
[N/m
m²]
Dehnung ε [mm/m]
Standardlagerung
Wasserlagerung
Sulfatlösung 28d
Sulfatlösung 56d
Quelle: TU Dresden
Verbundversuch
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39 07. Dezember 2017Carbonbeton in der Betoninstandsetzung – Erfahrungen im Abwasserbereich
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Verarbeitungsversuche | praktische Erprobung
Quelle: TU Dresden Quelle: TU Dresden
40 07. Dezember 2017Carbonbeton in der Betoninstandsetzung – Erfahrungen im Abwasserbereich
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Verarbeitungsversuche | praktische Erprobung
Quelle: TU Dresden
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41 07. Dezember 2017Carbonbeton in der Betoninstandsetzung – Erfahrungen im Abwasserbereich
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Ausführung
Quelle: www.maps.google.de
42 07. Dezember 2017Carbonbeton in der Betoninstandsetzung – Erfahrungen im Abwasserbereich
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AusführungEinlagige Sanierung
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43 07. Dezember 2017Carbonbeton in der Betoninstandsetzung – Erfahrungen im Abwasserbereich
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AusführungZweilagige Sanierung
44 07. Dezember 2017Carbonbeton in der Betoninstandsetzung – Erfahrungen im Abwasserbereich
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AusführungZweilagige Sanierung – realisierte Ausführung
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45 07. Dezember 2017Carbonbeton in der Betoninstandsetzung – Erfahrungen im Abwasserbereich
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• Säuberung der Haltung mit Wasserstrahlen (100 bar)
• Reprofilierung und Realkalisierung
• Aufrauen mittels HD-Wasserstrahlen des Scheitelbereiches (300 bar)
Haltung vor der Reinigung Haltung nach der ReinigungQuelle: KDS Quelle: KDS
AusführungVorbereitende Maßnahmen
46 07. Dezember 2017Carbonbeton in der Betoninstandsetzung – Erfahrungen im Abwasserbereich
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AusführungDurchführung
Quelle: KDS
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47 07. Dezember 2017Carbonbeton in der Betoninstandsetzung – Erfahrungen im Abwasserbereich
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Probe Nr.
Unter-grund
Bruch-last
Haftzug-festigkeit
Versagensart
[kN] [N/mm²]1
TRC,800 tex
2,5 1,33 Verbundfuge TRC/Altbeton2 2,6 1,50 Verbundfuge TRC/Altbeton3 2,95 1,50 Kleber4
TRC,3300 tex
1,1 0,56 Verbundfuge TRC/Altbeton5 1 0,51 Verbundfuge TRC/Altbeton6 1,2 0,61 Kleber (Feuchtigkeit)7
Altbeton, vorgebohrt
3,5 2,53 Altbeton8 2,3 1,66 Altbeton9 2,5 1,80 Altbeton10 Altbeton,
nicht gebohrt
1,6 0,81 Kleber11 2,55 1,30 Altbeton/Kleber12 2,5 1,27 Altbeton
AusführungHaftzugprüfung
Quelle: TU Dresden
48 07. Dezember 2017Carbonbeton in der Betoninstandsetzung – Erfahrungen im Abwasserbereich
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PilotprojektPartieller Sanierungstest eines Klärbeckens | Kläranlage Lichtenberg
Quelle: TU Dresden Quelle: TU Dresden
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49 07. Dezember 2017Carbonbeton in der Betoninstandsetzung – Erfahrungen im Abwasserbereich
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AusgangssituationPartieller Sanierungstest eines Klärbeckens | Kläranlage Lichtenberg
Quelle: www.maps.google.de
50 07. Dezember 2017Carbonbeton in der Betoninstandsetzung – Erfahrungen im Abwasserbereich
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AusgangssituationPartieller Sanierungstest eines Klärbeckens | Kläranlage Lichtenberg
Quelle: TU Dresden Quelle: TU Dresden
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51 07. Dezember 2017Carbonbeton in der Betoninstandsetzung – Erfahrungen im Abwasserbereich
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AusführungPartieller Sanierungstest eines Klärbeckens | Kläranlage Lichtenberg
Quelle: TU Dresden Quelle: TU Dresden
52 07. Dezember 2017Carbonbeton in der Betoninstandsetzung – Erfahrungen im Abwasserbereich
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AusführungPartieller Sanierungstest eines Klärbeckens | Kläranlage Lichtenberg
zwei LagenCarbontextil800 tex (Fläche I)3300 tex (Fläche II)
Enthaftungs-bereich
Quelle: TU Dresden Quelle: TU Dresden
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53 07. Dezember 2017Carbonbeton in der Betoninstandsetzung – Erfahrungen im Abwasserbereich
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