Beton unter Beobachtung

Höhere Planungssicherheit für Taktzyklen und eine systematische Analyse der Betonperformance im Brückenbau – Echtzeit-Monitoring der Temperaturentwicklung von Beton macht es möglich.

Ob 5D-Cloudlösungen mit Simulation des Bauprojektes, durch Software unterstützte just-in-time Lieferungen auf der Baustelle, digitale Lagerlogistik oder automatisierte Beschaffung: Besonders bei Prozessen nimmt die Digitalisierung in der Baubranche immer mehr Fahrt auf. Für Bauunternehmen bietet sie das Potenzial, den gesamten Bauprozess effizienter zu gestalten und somit zu einer Produktivitäts- und Qualitätssteigerung beizutragen.

Auch rund um den Baustoff Beton schreiten digitale Entwicklungen voran. Ein Beispiel dafür ist die Sensorlösung Concremote: Sie liefert Echtzeitdaten zur Temperaturentwicklung von Beton, anhand derer sich die Festigkeitsentwicklung nachverfolgen lässt. Das Concremote-System stellt eine hilfreiche Entscheidungsgrundlage im Bauablauf dar und bietet die Möglichkeit:

  • den frühestmöglichen Ausschalzeitpunkt zu bestimmen,
  • Taktzeiten zu verkürzen,
  • die wirtschaftlichste Betonrezeptur zu ermitteln,
  • Nachlaufkosten zu vermeiden und
  • Messdaten als verlässliche Dokumentation zu nutzen.

Funktionsweise von Concremote

Zur Ermittlung der Hydrationswärme im Beton kommen zwei Sensortypen zum Einsatz. Der kabellose Deckensensor wird bei Ortbetondecken, in der offenen Tunnelbauweise sowie bei Brückenbaustellen eingesetzt. Der Kabelsensor eignet sich für Wand- und Stützenschalungen, Massenbetonbauwerke sowie Brücken- und Tunnelbaustellen.

Die Kabelsensoren können mit bis zu drei Messpunkten ausgestattet werden und erfassen kontinuierlich die Temperatur im Beton. Mittels integrierter Mobilfunktechnologie werden die Daten an das Concremote-Rechenzentrum des holländischen Technologieunternehmens B|A|S übertragen, das 2016 von der Doka übernommen wurde.

Mithilfe des Reifegradverfahrens nach de Vree wird die Festigkeitsentwicklung auf der Grundlage einer zuvor durchgeführten Kalibrierung sowie der im Bauteil gemessenen Betontemperaturen berechnet. Via Webapplikation können Bauunternehmen die Daten dann über PC, Tablet oder Smartphone abrufen. Die Qualität und Richtigkeit der errechneten Druckfestigkeitsentwicklung sind abhängig von der Übereinstimmung des kalibrierten mit dem tatsächlich im Bauteil verwendeten Beton. Die Betonzusammensetzung muss im Rahmen festgelegter Toleranzen übereinstimmen. Die Grafik „Qualitätssicherung“ fasst die wichtigsten Methoden zur Qualitätssicherung sowie eine im Bedarfsfall erweiterte Prüfung beim Einsatz von Concremote zusammen.

Concremote bei Brückenbauwerken

Auch im Brückenbau bietet die Lösung Einsparpotenziale bei Material- und Personalkosten. Eine Optimierung der Betonrezeptur ist aufgrund der Zusätzlichen Technischen Vertragsbedingungen und Richtlinien für Ingenieurbauten (ZTV-ING) nur sehr eingeschränkt oder gar nicht möglich, da an die Betonausgangstoffe und -zusammensetzung sehr spezifische Anforderungen gestellt werden. Daher steht beim Einsatz von Concremote vor allem die Bauzeitreduzierung im Vordergrund: Neben verkürzten Taktzeiten können auch Schnittstellen zum Vorspannvorgang und Betonprüfungen optimiert werden. Diese Vorteile waren auch bei den folgenden zwei Projekten ausschlaggebend für die Anwendung von Concremote.

Neubau der Seckachtalbrücke

Seit August 2017 entsteht am nördlichen Rand von Adelsheim bei Heilbronn im Zuge der neuen B 292 die Seckachtalbrücke. Die fünffeldrige, rund 290 Meter lange Brücke mit einem Überbau als einzelliger Spannbeton-Massivbauhohlkasten wird nach ihrer Fertigstellung die neue Bundesstraße an die bestehende Strecke in Richtung Oberschefflenz mit zwei Fahrspuren anbinden. Im Taktschiebeverfahren werden die jeweils etwa 30 Meter langen Abschnitte vorgefertigt und über insgesamt vier Pfeiler vorangeschoben.

Besondere Herausforderung beim Projekt: Der Rhythmus des Taktschiebens wird maßgeblich durch eine anspruchsvolle Brückengeometrie beeinflusst. Der enge Brückenradius (R=450) sowie eine Veränderung der Querschnittshöhe im ersten und zweiten Takt machten eine frühe Abstimmung zwischen dem ausführenden Bauunternehmen LEONHARD WEISS, weiteren Projektbeteiligten und dem Schalungshersteller Doka notwendig. Um Bauzeit einzusparen, wurde schon während der Angebotsphase die Nutzung von Concremote vereinbart. Hauptziel des Bauunternehmens ist es, Taktzeiten zu optimieren und erste Erfahrungen mit dem System zu sammeln. Speziell überwacht wird der Bereich der Spannglieder in der Fahrbahnplatte, da dieser das weitere Taktschieben und insbesondere das Vorspannen bestimmt. Für jeden der elf Takte des Überbaus kommt ein Kabelsensor mit drei Messpunkten an den notwendigen Nachweisstellen zum Einsatz. Da zudem die Festigkeitsentwicklung errechnet werden soll, wurden im Vorfeld zusätzlich zwei Kalibrierboxen zur Erstellung der Eichkurve eingesetzt. Dank Concremote können nun unter Umständen bis zu 1,5 Tage pro Takt eingespart werden.

Ersatzneubau der Brücke Petersdorfer See

Die Brücke über den Petersdorfer See bei Malchow (Mecklenburgische Seenplatte) stellt ein Nadelöhr auf der A 19 zwischen Berlin und Rostock dar. Sie wird aufgrund von Schäden an der Metallkonstruktion seit 2015 ersatzweise neu gebaut. Der westliche Brückenteil in Richtung Süden wurde bereits im Juli 2018 fertiggestellt, sodass der Verkehr seither vierspurig auf der neuen Brückenhälfte verläuft. Im August 2018 begannen die Abbrucharbeiten sowie anschließend die Bohrpfahlgründungen für den zweiten, östlichen Brückenteil mit den Fahrspuren in Richtung Norden. Nach Fertigstellung werden in jede Richtung zwei Fahrspuren zur Verfügung stehen.

Bei der Teilfertigstellung des westlichen Brückenteils entstand durch Verzögerungen im Bauablauf ein straffer Zeitplan. Schalungstechnisch schaffte Doka mit einer speziellen Lösung Abhilfe: Auf der gesamten Länge der Brücke – 264 lfm, davon ca. 180 m über dem See – wurde eine ParaTop Konsollösung komplett vorgehalten. Die Schalungstechniker planten einen Verbundschalwagen als Einschalwagen (Prinzip Portalkran) um, sodass die Elemente an die jeweilige Position transportiert werden konnten. Im Vergleich zu einem Verbundschalwagen bot dies enorme zeitliche Vorteile.

In diesem Zusammenhang kam auch Concremote zum Einsatz. Das ausführende Unternehmen Johann Bunte Bauunternehmung GmbH & Co. KG plante zunächst die Funktionsweise des Monitoring-Systems während der Auftragsphase zu testen. Um Zeitersparnisse zu erzielen, wurde Concremote jedoch in verstärktem Maße eingesetzt. Für die Betonage der einzelnen Takte war aus statischen Gründen des Gesamttragwerkes mitunter eine bestimmte Betonfestigkeit des Vorläuftertaktes notwendig: Erreicht werden mussten mindestens 22,5 N/mm2 (50 % der Endfestigkeit), bevor der nachfolgende Takt betoniert werden durfte. Daher wurde Concremote primär zur Berechnung des Aushärtungsgrades genutzt, nicht jedoch zur Nachweisführung der erforderlichen Ausschalfrist. Zudem bot Concremote bei noch immer winterlichen Temperaturen von 0 bis 10 Grad Celsius Ende März 2018 eine erhöhte Sicherheit und Genauigkeit.

Zum Einsatz kamen vier Kabelsensoren mit jeweils drei Messfühlern pro Kabel, die zum einen in den Außenbereichen der Fahrbahnplatte positioniert waren. Dort sollten die Bereiche mit den niedrigsten Temperaturen und folglich der geringsten Festigkeit überwacht werden. Um Erfahrungen zu den Unterschieden im Bauteil zu sammeln, maß das Bauunternehmen zum anderen auch in der Bauteilmitte.

Die Oberbauleitung sowie die Leitung der Abteilung Brückenbau zeigten sich überzeugt von der Technologie, da die Festigkeiten deutlich schneller als erwartet erreicht wurden. Das sehr enge Betonierfenster mit drei Tagen Versatz zwischen dem zweiten und dritten Betonierabschnitt konnte dank Concremote realisiert werden.