Unbewehrte Unterwasserbetonsohlen unterliegen wie alle Betonbauteile großer Dicke der Problematik einer hydratationswärmebedingten Rissgefahr, welche hier sowohl für die Gebrauchstauglichkeit als auch für die Tragfähigkeit von Bedeutung ist. Trotz zahlreicher vorliegender wissenschaftlicher Arbeiten zum Thema Rissbildung aufgrund von Hydratationswärme gibt es noch keine systematischen Untersuchungen für die speziellen thermischen und auch mechanischen Randbedingungen in verankerten oder unverankerten Unterwasserbetonsohlen sowie für deren Betonrezepturen. Die für eine instationäre Behandlung erforderlichen Werte der thermischen Materialparameter des an der Plattenunterseite anstehenden wassergesättigten Bodenhalbraumes lassen sich bei nicht strömenden Grundwasser relativ leicht eingrenzen. Bei vorhandener Grundwasserströmung erfolgt jedoch eine erhöhte Wärmeableitung an der Sohlenunterseite. Diese kann, um eine aufwändige kombinierte mehrdimensionale Strömungs- und Wärmeleitungsberechnung zu vermeiden, durch erhöhte Ersatzleitfähigkeiten am strömungslosen eindimensionalen System simuliert werden. Ähnliche Probleme ergeben sich an der Plattenoberseite, die bis zum Abschluss des Lenzvorgangs der Baugrube von mehreren Metern Wasser bedeckt wird. Dort findet durch die Erwärmung von unten eine freie Konvektion, also eine Umwälzung hervorgerufen durch Dichteunterschiede im Wasser, statt, die wiederum zu einer gegenüber der „normalen“ Wärmeleitung stark gesteigerten Wärmeableitung nach oben führt. Auch hier gelingt die Formulierung eines eindimensionalen thermischen Ersatzsystems mit (hier linear) zeitabhängigen Ersatzleitfähigkeiten, wobei die Wassertiefe nur von geringem Einfluss ist. Aufbauend auf den erhaltenen zeitlichen Temperaturverläufen in verschiedenen Bereichen der Unterwasserbetonsohle können die dadurch hervorgerufenen Spannungsentwicklungen nur bei Kenntnis der sich im Zeitverlauf unterschiedlich entwickelnden mechanischen Betoneigenschaften berechnet werden. Dabei wurden Ansätze in der Literatur aufgegriffen, die aufgrund ihrer Abhängigkeit vom Hydratationsgrad den notwendigen Zusammenhang zur Temperaturgeschichte des jungen Betons einschließlich seines Relaxationsverhaltens herstellen können. Dies wird mittels einer dafür speziell erstellten Programmroutine realisiert. Im einfachsten Fall werden die Spannungen bei starren, an den Baugrubenwänden horizontal und in allen Bereichen vertikal vollbehinderten Randbedingungen ermittelt. Dies kann im wesentlichen für Vergleiche bezüglich unterschiedlicher Wärmeentwicklungen und thermischer Randbedingungen herangezogen werden. Zur realistischeren Spannungsabschätzung müssen jedoch die Effekte aus der Nachgiebigkeit der Baugrubenwände, der Auftriebsanker, der Bodenreibung sowie die gegenseitige Beeinflussung an Betonierfugen beachtet werden. Wesentlich stärker wirkt sich der Grad der horizontalen Behinderung durch die Baugrubenwände aus, die neben der Wandausführung vor allem von der Lage und Richtung des betrachteten Plattenbereichs im Grundriss der BauBaugrube abhängt und so von fast völlig starr, in den Ecken, bis annähernd frei beweglich, mit reinem Eigenspannungscharakter innerhalb des Sohlenquerschnitts, variieren kann. Während des Lenzvorgangs der Baugrube entsteht, abhängig von der Wandhöhe und –Ausführung, senkrecht zur Wand eine Druckspannungskomponente in der Unterwasserbetonsohle, die ggf. weiterer Rissbildung entgegenwirkt. Um genauere Aussagen über die Abhängigkeit der Spannungsentwicklung und des Rissrisikos von der verwendeten Betonrezeptur zu erhalten, wurden abschließend Messungen mittels adiabatischer Kalorimetrie an acht UWB-Versuchs-Mischungen mit Flugascheanteil durchgeführt. Diese zeigen die mögliche Bandbreite der Wärmeentwicklung von praxisgerechten UWB-Rezepturen auf, und lassen beim Vergleich der Spannungsentwicklung relativ eindeutige Tendenzen bezüglich der Verwendung unterschiedlicher Zementarten erkennen.    «

Unbewehrte Unterwasserbetonsohlen unterliegen wie alle Betonbauteile großer Dicke der Problematik einer hydratationswärmebedingten Rissgefahr, welche hier sowohl für die Gebrauchstauglichkeit als auch für die Tragfähigkeit von Bedeutung ist. Trotz zahlreicher vorliegender wissenschaftlicher Arbeiten zum Thema Rissbildung aufgrund von Hydratationswärme gibt es noch keine systematischen Untersuchungen für die speziellen thermischen und auch mechanischen Randbedingungen in verankerten oder unverank...    »