🏗️ Frostbeständigkeit von Beton — das gewöhnliche Verfahren (die F-Stufen)

Bauwesen PN-B-06265

Übersicht

PN-EN 206 legt weder ein Verfahren zur Prüfung der Frostbeständigkeit noch Kriterien zu ihrer Beurteilung fest — in Polen dient dem die nationale Ergänzung PN-B-06265, die ein Prüfverfahren für die Frostbeständigkeit sowie Beurteilungskriterien angibt, welche die Stufen und Kategorien der Frostbeständigkeit festlegen. Das sogenannte gewöhnliche Verfahren überprüft die für den Beton entworfene Frostbeständigkeitsstufe F; die Stufe entspricht der Kennzahl N, die der Zahl der vorgesehenen Nutzungsjahre des Bauwerks gleicht (bis 25 Jahre — F25, 26–50 — F50, 51–75 — F75, 76–100 — F100, 101–150 — F150, 151–200 — F200, über 200 — F300). Das Verfahren berücksichtigt sowohl die innere Schädigung des Betons, gekennzeichnet durch die Festigkeit des Probekörpers, als auch die äußere Zerstörung, die visuell und über den Masseverlust beurteilt wird. Die vorliegende Beschreibung stützt sich ausschließlich auf die Literatur (ein Merkblatt von Heidelberg Materials, die WWiORB-Vorschriften der GDDKiA) — der Text der Norm stand nicht zur Verfügung; vor der Einführung ist die aktuelle Ausgabe PN-B-06265:2022-08 mit Az1:2025-08 heranzuziehen.

Die Frostbeständigkeitsstufe ist erreicht, wenn die Probekörper nach der geforderten Zahl von Frost-Tau-Wechseln keine Risse aufweisen, die zusammengenommene Masse der Verluste (zerstörte Ecken und Kanten, Abplatzungen) 5 % der Masse der Probekörper vor der Prüfung nicht überschreitet und der Abfall der Druckfestigkeit gegenüber den nicht gefrorenen Probekörpern 20 % nicht überschreitet. Neben dem gewöhnlichen Verfahren sieht PN-B-06265 ein Oberflächenverfahren vor (56 Zyklen mit einer 3 mm dicken Schicht entionisierten Wassers oder einer 3-prozentigen NaCl-Lösung auf der Oberfläche des Probekörpers, die Beurteilung der Masse des abgeschuppten Materials), das zusammen mit PKN-CEN/TS 12390-9 für Fahrbahndecken aus Zementbeton angewendet wird.

Bei Fahrbahndecken aus Zementbeton verlangen die WWiORB-Vorschriften der GDDKiA für die Verkehrskategorien KR4–KR7 die Prüfung der Beständigkeit des Betons gegen Frosteinwirkung nach PN-B-06265 nach 150 Zyklen (Frostbeständigkeit F150): ein Masseverlust des Probekörpers von höchstens 5 %, ein Abfall der Druckfestigkeit von höchstens 20 %.

Prinzip der Methode

Die Frost-Tau-Wechsel bestehen darin, den ganzen Probekörper abwechselnd an der Luft zu gefrieren und im Wasser aufzutauen; ein vollständiger Zyklus dauert mindestens 6 h. Aus einer Betoncharge werden 12 würfel- oder zylinderförmige Probekörper geprüft (wie für die Druckfestigkeitsprüfung oder regelmäßige, aus einem Bauwerk oder einem Erzeugnis geschnittene Probekörper; die Mindestkantenlänge oder der Mindestdurchmesser beträgt 100 mm), aufbewahrt bei einer Temperatur von 18 ± 2 °C und einer relativen Luftfeuchte von über 90 %. Sechs Probekörper bleiben während der ganzen Prüfung als Vergleichsprobekörper im Wasser; sechs werden den Zyklen unterworfen. Ergebnis: der mittlere Masseverlust ΔG = (G1 − G2)/G1 · 100 % (G1 — die mittlere Masse der gesättigten Probekörper vor dem ersten Gefrieren, G2 — nach dem letzten Auftauen) sowie der mittlere Festigkeitsabfall ΔR = (R1 − R2)/R1 · 100 % (R1 — die mittlere Festigkeit der Vergleichsprobekörper, R2 — der nach dem letzten Auftauen geprüften Probekörper, beide im wassergesättigten Zustand).

Anwendungen

• Überprüfung der für einen Beton entworfenen Frostbeständigkeitsstufe (F25–F300) in den Expositionsklassen XF
• Fahrbahndecken aus Zementbeton für die Verkehrskategorien KR4–KR7 (die WWiORB-Vorschriften der GDDKiA: F150, ein Masseverlust von ≤ 5 %, ein Festigkeitsabfall von ≤ 20 %)
• Konstruktionsbeton in Straßeningenieurbauwerken (Prüfung der Beständigkeit gegen Frosteinwirkung nach den Vorschriften)
• Beurteilung der Frostbeständigkeit von aus einem Bauwerk oder einem Erzeugnis geschnittenem Beton (regelmäßige Probekörper von ≥ 100 mm)

Schlüsselparameter

Norm

Normnummer

PN-B-06265:2022-08

Titel (PL)

Beton — Wymagania, właściwości użytkowe, produkcja i zgodność — Krajowe uzupełnienie PN-EN 206+A2:2021-08

Title (EN)

Concrete — Specification, performance, production and conformity — National supplement to PN-EN 206+A2:2021-08 (working translation)

Schritt-für-Schritt-Verfahren

1. Probekörper

   12 Probekörper aus einer Betoncharge herstellen (Würfel oder Zylinder wie für die Druckprüfung, eine Abmessung von ≥ 100 mm; regelmäßige, aus einem Bauwerk oder einem Erzeugnis geschnittene Probekörper sind zulässig). Bei 18 ± 2 °C und einer relativen Luftfeuchte von über 90 % aufbewahren.

2. Sättigung

   Alle Probekörper mindestens 7 Tage mit Wasser sättigen.

   ⏱ Zeit: ≥ 7 Tage

3. Aufteilung in Sätze

   Sechs Probekörper während der ganzen Prüfung in Wasser mit einer Temperatur von 18 ± 2 °C lassen (die Vergleichsprobekörper). Die übrigen sechs nach dem Abwischen des Wassers auf 0,2 % genau wägen.

4. Gefrierteil des Zyklus

   Die geprüften Probekörper an der Luft bei einer Temperatur von −18 ± 2 °C mindestens 4 h gefrieren.

   ⏱ Zeit: ≥ 4 h • 🌡 Temperatur: −18 ± 2 °C

5. Auftauteil des Zyklus

   In Wasser mit einer Temperatur von +18 ± 2 °C 2–4 h auftauen; ein vollständiger Zyklus dauert mindestens 6 h. Die Zyklen bis zu der aus der F-Stufe folgenden Zahl wiederholen (z. B. 150 Zyklen für F150).

   ⏱ Zeit: 2–4 h • 🌡 Temperatur: +18 ± 2 °C

6. Beurteilung nach dem letzten Zyklus

   Nach dem letzten Zyklus die Probekörper wägen, auf Risse und auf Verluste an Ecken, Kanten und Abplatzungen besichtigen und danach die Druckfestigkeit der geprüften und der Vergleichsprobekörper im wassergesättigten Zustand prüfen.

7. Berechnung und Beurteilung

   ΔG = (G1 − G2)/G1 · 100 %, ΔR = (R1 − R2)/R1 · 100 %. Die F-Stufe ist erreicht, wenn keine Risse vorliegen, ΔG ≤ 5 % und ΔR ≤ 20 % sind.

Erforderliche Geräte und Apparatur

Reagenzien, Nährmedien und Verbrauchsmaterialien

Arbeitsschutz und Sicherheit

• Die Gefrierkammer bei −18 °C — kälteisolierende Handschuhe beim Herausnehmen der Probekörper; die Probekörper sind nass und rutschig
• Probekörper von 100–150 mm sind schwer und können nach den Zyklen lose Ecken haben — vorsichtig handhaben und vor dem Wägen nicht beschädigen
• Festigkeitsprüfung in der Maschine — die Schutzabdeckung, Schutzbrille, die Hände außerhalb des Belastungsbereichs

Häufige Fragen