Non-Stop: Fünf "Hallenmeister" pumpen 6.600 m³ Beton mit hohem Stahlfaseranteil

Am Sonntag Nachmittag, 17 Uhr, ging in Hamburg für fünf Putzmeister "Hallenmeister"-Autobetonpumpen M 31-5 eine zweieinhalb Tage dauernde Betonage zu Ende. Kurz zuvor war der letzte Teil der Bodenplatte aus 6.600 m³ Beton mit dem ungewöhnlich hohen Stahlfaseranteil von 75 kg/m³ fertig gestellt worden. Der steife und nicht gerade "pumpwillige" Beton wurde ohne Unterbrechungen in die Sohle von PETRA III gefördert, einer neuen Experimentierhalle des Deutschen Elektronen-Synchrotons (DESY).

Das Ergebnis war eine rund 280 m lange, 24 m breite und 1 m mächtige Bodenplatte, vermutlich die längste monolithische - also in einem Stück gefertigte - Betonsohle der Welt. Sie dient als Fundament für die Experimentierhalle des Synchrotons. Die Halle ist Teil eines 2.300 m langen Ringtunnels, der in den 1970er Jahren gebaut und bisher als Speicherring für die Teilchenphysik diente. Seit Sommer 2007 wird der Beschleuniger umgebaut und soll im Jahr 2009 in Betrieb genommen werden.  Generalunternehmer für die spektakuläre Baustelle ist die Ed.Züblin AG, Direktion Nord (Bereich Schlüsselfertigbau)."

Den Auftrag zum unterbrechungsfreien Fördern des Betons erhielt der Pumpendienst betonlift (Hamburg) der neuland beton H.Burgis KG. Mit ausschlaggebend für den Zuschlag war offensichtlich die Zusammensetzung der Pumpenflotte:

So befinden sich im Fahrzeugpool des Pumpendienstes u.a. fünf so genannte große Putzmeister "Hallenmeister"-Autobetonpumpen M 31-5. Diese Maschinen sind aufgrund ihrer Reichweite und besonders flexiblen Mastkinematik vor allem für Tunnel- und Halleneinsätzen geeignet. Auch in der neuen, bogenförmigen Experimetierhalle boten sie die Gewähr, die gesamte 246 m breite Sohle vom entferntesten Punkt bis zum Fahrerhaus der Maschinen mit hängendem Endschlauch und ohne Standortwechsel zu betonieren. Da die Bewehrung nicht nur verdrahtet, sondern auch aufwändig verschweißt worden war und nicht durch Kupplungen beschädigt werden durfte, wurde von der Projektleitung die Verwendung horizontal verlegter Verlängerungsschläuche und -Rohre ausdrücklich untersagt.

Anpumpen ohne Zementschlempe

Von den fünf Putzmeister-Autobetonpumpen des Typs BRF 31-5.16 H und BSF 31-5.16 H förderten zunächst vier, später sogar alle fünf Maschinen gleichzeitig den Beton in die Fundamentsohle. Um die Betonkonsistenz nicht zu beeinflussen, erfolgte das Anpumpen ohne Zementschlempe. Dann arbeiteten sich die Betonpumpen mit ihren flexiblen, aus fünf Armsegmenten bestehenden, 31-Meter-Verteilermasten gleichmäßig von der Mitte der fast 300 m langen Bodenschalung aus zu den beiden äußeren Enden voran. Die fünfte Maschine setzte als "Staffelpumpe" die Betonage fort, sobald eine der vier im Quartett arbeitenden "Hallenmeister" ihren Schalungsabschnitt fertig betoniert hatten. Dadurch war es möglich, nach Beendigung eines Betonierfeld ohne die sonst zwangsläufige Unterbrechung (Einfalten des Mastes, Abbauen der Maschine, Wechseln zum nächsten Abschnitt) lückenlos mit der Betonage fortzufahren.

Betonbauexperten aus ganz Deutschland beobachteten den spektakulären Betonpumpeneinsatz mit großem Interessen. Auf ihre Empfehlung hin erfolgte die Herstellung der Betonplatte auf einer bereits vorbereiteten, 15 cm starken Unterbetonschicht in einem Stück. Im Bereich der Hallenaußenschale war eine aufwändige, bis in 20 m Tiefe reichende Pfahlgründung vorausgegangen.

Riesige Betonplatte aus einem Guss

Der eigentliche Sohlplatten-Aufbau bestand zu unterst aus einer 3 mm dünnen Bitumengleitschicht. Dazu Prof. Bernd Hillemeier vom Institut für Bauingenieurswesen der TU Berlin: "Wenn sich der Beton beim Abkühlen zusammenzieht, muss die Platte gut gleiten können, um nicht zu reißen."

In einem weiteren Schritt erfolgte der Einbau einer 0,5 m starken Lage aus bewehrtem Konstruktionsbeton. Diese erste Schicht wurde mit der zweiten, unmittelbar darauf folgenden und ebenfalls 0,5 m mächtigen Lage aus Stahlfaserbeton zu einem monolithischen Block regelrecht "vernadelt". Beide Betone entsprachen der Festigkeitsklasse C30/37.

Während in der Praxis mitunter ein Stahlfaseranteil im Beton von 20 bis 35 kg/m³ anzutreffen ist, lag bei der Bodenplatte von PETRA III der Stahlnadelanteil mit 75 kg/m³ mehr als doppelt so hoch (Faserbetonklasse 1,6). Grund war hier nicht die zu erwartende Flächenbelastung, sondern die Forderung nach hoher Zugfestigkeit und das Vermeiden von Rissen. Um bei dieser Stahlfaserdichte eine möglichst gleichmäßige Verteilung der Nadeln zu erreichen, wurde bereits beim Beschicken der Fahrmischer im Betonwerk größter Wert auf eine gleichmäßige Dosierung der Fasern (40 kg/m³ à 32 mm und 35 kg/m³ à 50 mm Länge) gelegt. Auch war vor Übergabe an die Betonpumpen eine verlängerte Mischzeit vorgegeben. Den Beton lieferte Holcim aus vier Mischwerken. Die Fahrzeiten der Betonmischer lag zwischen 10 und 30 Minuten.

Stahlfaseranteil verändert die Betonfließfähigkeit

Trotz des relativ hohen Anteils an Zement (340 kg/m³) und Füller (112 kg/m³) sowie der eigentlich weichen Konsistenz (F3 bzw. F4), verhinderte die ungewöhnliche große Bindigkeit des hohen Stahlfaseranteils, dass der Beton vom Fahrmischer "fließend" in den Pumpentrichter übergeben wurde. Stattdessen rutschte das Material eher pfropfenförmig von der Schurre, allerdings homogen gemischt und ohne Nadelnester. Natürlich wirkte sich dies auch auf das Ansaugverhalten der Betonpumpen aus. Dennoch erreichten die Maschinen beim Betonieren der beiden Lagen eine durchschnittliche Fördermenge von jeweils 30 bis 40 m³/h.

Bitumen lässt Betonsohle gleiten

Nach Abschluss der Betonage kamen die Eigenschaften der Bitumengleitschicht voll zum Tragen: Denn die beim Abbinden der Betonplatte ansteigende Temperatur erhöhte die Fließfähigkeit des Bitumens, das wie ein Schmierfilm wirkte. Nach dem vollständigen Auskühlen des Betons - etwa 40 Tage nach dem Einbau - hatte die Bitumenschicht ihre Funktion erfüllt und die Platte lag ruhig wie ein monolithischer Block. Abschließend wurde die Oberfläche noch mit einer Epoxydharz-Schicht versiegelt.

www.putzmeister.de

Bis zu fünf Putzmeister M 31-5 betonieren die 1 m mächtige, 24 m breite und fast 280 m lange Bodenplatte der neuen DESY-Experimentierhalle
Bis zu fünf Putzmeister M 31-5 betonieren die 1 m mächtige, 24 m breite und fast 280 m lange Bodenplatte der neuen DESY-Experimentierhalle
Systematische Darstellung des Pumpeinsatzes von vier Putzmeister M 31-5. Eine fünfte Maschine (nicht im Bild) konnte sofort einspringen, wenn eine der vier Betonpumpen umsetzte.
Systematische Darstellung des Pumpeinsatzes von vier Putzmeister M 31-5. Eine fünfte Maschine (nicht im Bild) konnte sofort einspringen, wenn eine der vier Betonpumpen umsetzte.
Aufbau der mächtigen	Fundamentplatte.
Aufbau der mächtigen Fundamentplatte.
Der steife Beton steht regelrecht im Trichter.
Der steife Beton steht regelrecht im Trichter.