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Widerstandsfähige Bordsteine aus Beton

F.C. Nüdling entwickelt widerstandsfähige Bordsteine aus Beton zur Vorbeugung vor Frost- und Tausalzschäden

Nach den strengen Wintern der letzten Jahre waren, speziell an stärker frequentierten Fernstraßen, häufig Schädigungen der Bordsteinköpfe zu beobachten. Die Abplatzungen des Betons beeinträchtigen nicht nur die Optik der Straßengestaltung massiv, auch die Nutzungsfähigkeit der Bordsteine wird auf diese Weise stark eingeschränkt. Die Ursache liegt in zahlreichen Fällen in einer hohen Frost-Tau-Wechselrate sowie der Verwendung großer Mengen von Streusalz. Gleichzeitig können mechanische Beschädigungen durch den Einsatz von Schneepflügen auftreten. Weitere Gründe können verfahrens- bzw. betontechnologisch bedingt sein. Hier sind beispielsweise eine ungenügende Homogenität und Intensität bei der Formgebung und Verdichtung zu nennen. Auch duale Steinquerschnitte, also Steinquerschnitte mit zwei Schichten, oder mangelhafte Rohstoffqualitäten können eine unzureichend widerstandsfähige Betonmatrix erzeugen. Die Wirkungsmechanismen, die letztendlich zur Zerstörung führen, sind sehr komplex. Einen entscheidenden Einfluss besitzen jedoch Art und Dosierung der eingesetzten Taumittel.

Der durch die beschädigten Bordsteinelemente am Straßenbild verursachte Schaden ist immens. Bei der Sanierung der betroffenen Verkehrsflächen kommen nicht nur hohe Kosten auf die Kommunen und die Anwohner zu, auch der Verkehrsfluss wird durch die einzurichtenden Baustellen eingeschränkt. Zudem ergibt sich auch ein Imageschaden für die Betonindustrie. Um das Vertrauen in die betroffenen Produkte wieder zu stärken gilt es, Produkte mit außergewöhnlich hoher Beständigkeit zu entwickeln und sie dem Markt anzubieten. Zudem sollte der Kunde eine Garantie durch den Hersteller erhalten.

Werkseigene Qualitätskontrollen und nachträgliche Prüfungen schadhafter Bordsteine zeigen, dass eine unzureichende Widerstandsfähigkeit vorrangig in einer mangelhaften Verdichtungsgüte des Betons begründet ist. Bordsteine werden, wie auch Pflaster- und Mauerwerkssteine mit vollautomatischen Steinformmaschinen hergestellt. Die klassische Fertigungsweise besteht aus einem zweischichtigen Verfahren (Kern- und Vorsatzbeton). Innerhalb eines Fertigungszyklus wird die Form mit steifem Betongemenge gefüllt. Der Beton wird unter Vibration und Druck verdichtet und die hergestellten Frischbetonkörper anschließend sofort entschalt. Wird das Betongemenge bei diesem Vorgang ungleichmäßig verteilt oder verdichtet, kann eine mangelhafte Dichte für das gesamte Produkt die Folge sein. Einerseits werden, je nach Belegung der Form, die in Fertigungsrichtung liegenden Formzellen systematisch unterfüllt Andererseits reicht die eingetragene Verdichtungsenergie oft nicht aus, um die Packungsdichte über die gesamte Höhe der Frischbetonsäule ausreichend zu erhöhen. Dies gilt besonders dann, wenn je nach Art und Belegung der Form die mitschwingende Masse einen kritischen Wert überschreitet. Eine angemessene Formteiligkeit ist daher neben der Auswahl geeigneter Rohstoffe und Betonrezepturen ein wesentlicher Schritt zur Qualitätssicherung. Ein weiteres Problem bei der Herstellung zweischichtiger Bordsteine stellt das Füllen und Verbinden von Kern- und Vorsatzbeton dar. Die Profilierung und Vorverdichtung des Kernbetons geschieht mit Hilfe von Formklappen oder einem Zwischensenken des Formstempels. Je nach Verdichtungsintensität und/oder der Feuchtigkeitsdifferenz zwischen den unterschiedlichen Betonen lässt sich mit Hilfe der anschließenden Hauptvibration nicht immer eine ausreichende Verbindung zwischen den Betonschichten herstellen. Schalenartige Ablösungen sind dann die Folge.

Um die Verdichtungsintensität der Stein-formmaschine zusätzlich zu erhöhen, bieten sich unterschiedliche Lösungsmöglichkeiten an: Formstempel mit Füllausgleich können unterschiedliche Massen in den Formkammern durch variable Stempellagerung egalisieren. Verstärkte Auflastvibratoren oder Schlagmassen am Formstempel erhöhen die Oberflächendichte von Anlauf und Bordsteinkopf. An dieser Stelle setzt das neue Herstellungsverfahren »Harmonische Vibration« für Betonsteine an, das von F.C. Nüdling in Zusammenarbeit mit dem Institut für Fertigteiltechnik und Fertigbau Weimar e.V. entwickelt wurde.

Mit dem neuartigen Herstellungsverfahren der harmonischen Vibration lassen sich einschichtige Betonsteinprodukte von hoher Dichte herstellen. Erstmalig eingesetzt wurde das innovative Verfahren im Betonwerk Themar in Südthüringen. Dazu wurde in einen bereits vorhandenen Betonsteinfertiger ein neuartiger Schwingtisch eingebaut. Während des Füllvorgangs werden Tisch, Unterlagsbrett sowie die Form als Einheit erregt. Auf diese Weise wird die Betonsäule über die gesamte Höhe in Schwingung versetzt. Durch die Oszillation gegen den Formstempel erhöht sich die Dichte im gesamten Bordsteinkopf erheblich. In diesem Arbeitsschritt wird die Energie speziell auf die außergewöhnlich starke Verdichtung von Anlauf und Kopf des Bordsteins gerichtet. Als Körnungen für den Beton kommen nur hochwertige Quarzsande aus Thüringen sowie extrem belastbarer Rhön-Basalt zum Einsatz. Sie werden mit Zement vermischt und durch das neuartige System verdichtet. So entstehen sehr dichte und homogene Produkte mit außergewöhnlich hoher Belastbarkeit. Da die Betonsteine ohne Vorsatzschicht gefertigt werden, ist ein homogener Steinquerschnitt garantiert. Kritische Grenzschichten im Steingefüge, die unter Frost-Tausalzeinwirkung zu schalenartiger Absprengung führen können, werden so ausgeschlossen. Bereits jetzt unterschreiten die Bordsteine die maximal zulässigen Abwitterungswerte, die aus der Frost-Tausalz-Beanspruchung resultieren, um ein Vielfaches. Auf die Haltbarkeit des Betonsteins gibt die F.C. Nüdling Betonelemente GmbH + Co. KG zehn Jahre Herstellergarantie.

Mit dem Projekt Harmonische Vibration ist es dem Unternehmen gelungen, ein Verfahren zu Herstellung einschichtiger Bordsteine aus Beton zu entwickeln. Mit Hilfe einer speziellen Verdichtungstechnik wird der Beton als Ganzes so verdichtet, dass ein einschichtiges Gefüge entsteht. Der Bordstein ist in der Folge nicht nur gegenüber mechanischen und klimatischen Bedingungen besonders resistent, er wird auch unempfindlich gegenüber der Verwendung von Taumitteln. Schadensbilder als Folge von Frost-Tausalz-Beanspruchungen gehören damit der Vergangenheit an.

F.C. Nüdling Betonelemente GmbH + Co. KG, www.nuedling.de

 

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