Die modularisierte und automatisierte Serienfertigung von Betonfertigteilen verspricht enorme Produktivitätssteigerungen in der Betonfertigteilindustrie bei gleichzeitig höherer Bauteilqualität, effizienterem Rohstoffeinsatz und verringerten Prozessabfällen. So werden durch die Modernisierung eines bisher überwiegend handwerklich geprägten Industriezweigs sowohl Ressourcen und Emissionen eingespart, als auch neue Wachstums- und Wertschöpfungsmöglichkeiten in Zeiten des anhaltenden Fachkräftemangels erschlossen. Modulares Bauen erfordert dabei die Erforschung und Entwicklung von neuartigen Prozessen, Bauweisen und Baumaterialien, welche die serielle und automatisierte Herstellung von Betonfertigteilen in effizienter Weise ermöglichen. Passgenau hergestellte Betonfertigteilmodule können ohne übergreifende Längsbewehrung und mit trockenen, ohne Kleber ausgeführten Fugen schnell und flexibel zu z. B. Segmentbrücken gefügt werden. Am Ende ihrer Nutzungszeit können sie zerstörungsfrei zurückgebaut und idealerweise in einem zweiten Lebenszyklus wiederverwendet werden. In einer Versuchsreihe haben die Autoren die Tragfähigkeit von glatten und feinverzahnten Trockenfugen untersucht, welche sich für das Fügen von modularen Segmentbrücken aus Carbonbeton eignen. In dem vorliegenden Beitrag werden die durchgeführten Versuche, die beobachteten Versagensmechanismen und quantitativen Versuchsergebnisse sowie der Vergleich mit international verfügbaren Bemessungsregeln diskutiert.

Experimental investigation of the load-bearing capacity of smooth and profiled dry joints for modular segmental bridges
Modularised and automated flow production of precast concrete elements promises enormous productivity growth in the precast concrete industry with higher component quality, efficient use of raw materials and reduced process waste. In this way, the modernisation of an industry that has been predominantly craft-based up until now saves resources and emissions, and opens up new opportunities for growth and value generation in times of a persistent shortage of skilled labour. Modular construction requires research and development of new processes, construction methods and building materials that enable the serial and automated production of precast concrete elements in an efficient manner. Precisely fabricated precast concrete modules can be quickly and flexibly joined into e. g. segmental bridges without overlapping longitudinal reinforcement and with dry, adhesive-free joints, and at the end of their service life, they can be dismantled in a non-destructive manner and ideally reused in a second life cycle. In a series of tests, the authors investigated the load-bearing capacity of smooth and profiled dry joints, which are suitable for joining modular segmental bridges made of CFRP-reinforced concrete. Their article discusses the conducted experiments, the observed failure mechanisms and quantitative experimental results, as well as comparison with internationally available design guidelines.

In dieser Studie wurde der Einfluss verschiedener Lagerungsbedingungen auf die statische und dynamische Druckfestigkeit von drei Betonen (C20/25, C35/45 und C60/75) untersucht. Dabei wurden die Proben gezielt getrocknet und wassergesättigt und anschließend sowohl statisch als auch dynamisch geprüft. Die dynamischen Versuche wurden in einem Split-Hopkinson-Bar durchgeführt. Hierbei konnten je nach Betonfestigkeitsklasse Festigkeitssteigerungen von 200 bis 300 % bei Dehnraten im Bereich von 90 bis 160 1/s festgestellt werden. Im Vergleich zur Lagerung unter Umgebungsbedingungen sinkt die Druckfestigkeit durch die Trocknung aufgrund der Mikrorissbildung. Des Weiteren sinken die statischen und dynamischen Betondruckfestigkeiten von wassergesättigten Proben im Vergleich zu trockenen Proben. Dieser Abfall konnte sowohl unter statischer als auch unter dynamischer Beanspruchung beobachtet werden und ist unabhängig von der Dehnrate. Die trockenen Proben versagen explosionsartiger mit einer erhöhten Anzahl an Rissen und Bruchstücken im Vergleich zu wassergesättigten Proben. Weiterhin konnte am Beispiel zweier Fallturmversuche von einem trocken und einem wassergelagerten großformatigen Betonbauteil gezeigt werden, dass vorhandenes Porenwasser einen signifikanten Einfluss auf das Versagensbild und die Übertragung der Impaktbelastung in die Auflagerkonstruktion hat.
Dieser Aufsatz wurde in ähnlicher Weise bereits in [1] veröffentlicht.

The influence of water saturation on the compressive strength of concrete under high strain rates
In this study, the influence of different water saturation achieved by different storage conditions on the static and dynamic com-pressive strength of three different concretes were investigated. The specimens were first dried then water-saturated and tested both under static and impact loading. The impact tests were carried out in a split Hopkinson bar. Depending on the concrete strength class, increases in the compressive strength of 200 % to 300 % at strain rates in the range of 90 to 160 1/s were observed. Compared to storage under ambient conditions, the compressive strength decreases as a result of drying due to microcrack formation. Furthermore, the concretes compressive strengths of water-saturated specimens decrease compared to dry specimens. This decrease was observed under both static and impact loading and is independent of the strain rate. The failure of the dry specimens was more explosive with an increased number of cracks compared to water-saturated specimens. Furthermore, two drop tower tests with an unsaturated and a water-saturated large-format concrete specimen showed that the increase in pore water content significantly influenced the failure pattern and decreased the reaction forces.
This article was published in a similar way in [1].

Der Einsatz innovativer Fertigungstechnologien in der Baubranche unterstützt die Realisierung vollständig automatisierter Herstellungsverfahren mit dem Ziel, die Ausführungszeit, die Individualität und die Qualität von Bauteilen zu verbessern. Die Herstellung von Stahlfaserbetonbauteilen im selektiven Zementaktivierungsverfahren, welches das dreidimensionale Drucken von formoptimierten Bauteilen ermöglicht, kann die genannten Ziele erreichen. Um diese hinsichtlich ihres Verhaltens unter hochdynamischen Einwirkungen zu untersuchen, wurden insgesamt zehn Stahlfaserbetonprobekörper in unterschiedlichen Bauweisen gedruckt und durch Beschuss- und Freifallversuche mit hochdynamischen Belastungen beansprucht. Solche Belastungen führen zu komplexen inneren Beanspruchungen und entsprechenden Schadensbildern. Eine Darstellung von weiterhin bestehenden Schäden nach dem Impakt, insbesondere die korrekte Ausrichtung der Stahlfasern im Bauteil, zeigen Verbesserungs- und Optimierungsmöglichkeiten zukünftiger Schutzbauteile auf, welche nach aktuellem Stand der Technik noch nicht hinreichend erforscht sind.

Potential of 3D-printed steel-fiber-reinforced concrete components for the protection of critical infrastructure - impact and free-fall tests
The use of innovative production technologies in the construction industry supports the realization of fully automated manufacturing processes with the aim of improving the construction time, the individuality, and the quality of components. The production of reinforced concrete components using the selective cement activation process, which enables the three-dimensional printing of shape-optimized components, can achieve the mentioned goals. To investigate these regarding their behaviour under highly dynamic impact, a total of ten steel fibre-reinforced concrete test specimens were printed in different construction methods and subjected to highly dynamic loads by impact and free-fall tests. Such loads lead to complex internal stresses and corresponding damage patterns. A representation of the damage still presents after the impact, in particular the correct alignment of the steel fibres in the component, indicate possibilities for improvement and optimization of future protective components, which have not yet been sufficiently researched according to the current state of the technology.

Bei einer Fuß- und Radwegbrücke über den Karl-Heine-Kanal in Leipzig wurden im Rahmen einer Bauwerksprüfung Undichtigkeiten in der Abdichtungsschicht aus reaktionsharzgebundenem Dünnschichtbelag (RHD) festgestellt. Darüber hinaus waren kleinere Betonschäden in Form von Abplatzungen vorhanden. Um eine langfristige Dauerhaftigkeit zu gewährleisten, wurden die Betonschäden beseitigt und die alte Abdichtung durch eine ultrahochfeste Faserbetonschicht, kurz UHFB-Deckschicht, von 30 mm Stärke ersetzt. Die neue Deckschicht hat nur eine Abdichtungsfunktion, die damit einhergehende Tragfähigkeitssteigerung wurde bei den Überlegungen nicht berücksichtigt. Wegen des möglichen Pannenrisikos für Fahrradreifen wurden anstelle von starren Stahlfasern biegsame PVA-Kunststofffasern verwendet. Auf ca. 160 m2 Fläche wurden innerhalb eines Tages insgesamt 6, 5 m3 faserverstärkter UHFB händisch verbaut.

UHPFRC overlay on foot and bicycle path bridge Karl Heine Arch in Leipzig, Germany
During a regular inspection of a pedestrian and bicycle bridge over the Karl Heine canal, leaks were detected in the waterproofing layer made of a thin layer of reaction resin. To ensure long-term durability, the old waterproofing layer was removed and replaced with an ultra-high-performance fiber-reinforced concrete (UHPFRC) with a thickness of 30 mm. The new layer has only a waterproofing function. The resulting increase in load-bearing capacity was not considered. Because of the possible risk of damages for bicycle tires, flexible PVA plastic fibers were used instead of rigid steel fibers. On an area of approximately 160 m2, 6.5 m3 of UHFB were casted within one day.

In der ostsächsischen Ortschaft Wurschen (Landkreis Bautzen) wurde im Jahr 2021 Sachsens erste Straßenbrücke aus Carbonbeton errichtet. Durch den Einsatz der neuartigen Carbonbetonbauweise sollen der Erhaltungsaufwand sowie die Wartungszyklen für Brückenbauwerke verringert und die Nutzungsdauer gegenüber dem heutigen Brückenbestand aus Stahlbeton deutlich gesteigert werden. Die hochzugfesten und unter den nutzbaren Spannungsbereichen nahezu ermüdungsresistenten Carbonbewehrungen sind hierbei aufgrund ihrer Beständigkeit gegenüber Bewehrungskorrosion für den Einsatz im Bereich des Brückenbaus prädestiniert. Die Planung des Bauwerks wurde unter Beachtung der im Rahmen der langjährigen Forschungen der Institute für Massivbau der Technischen Universität Dresden und der Rheinisch-Westfälisch Technischen Hochschule Aachen ermittelten Bemessungs- und Konstruktionsgrundlagen durchgeführt. Die bauliche Umsetzung der Baumaßnahme erfolgte in Ortbetonbauweise unter Verwendung von Carbonflächenbewehrungen (Carbongittern), Carbonstabbewehrungen und üblichen Konstruktionsbetonen. Im Anschluss an die erfolgreiche Fertigstellung des Bauwerks konnte die Tragfähigkeit der Straßenbrücke aus Carbonbeton durch Belastungsversuche mit einem umfangreichen Messprogramm bestätigt werden. Die planmäßige Verkehrsfreigabe des Bauwerks erfolgte im Dezember 2021.

Structural design and construction of a road bridge made of carbon reinforced concrete - Carbon reinforced concrete “The Next Step”
In 2021, Saxony's first road bridge made of carbon reinforced concrete was built in Wurschen, a village located in the district of Bautzen in the east of Saxony. The new carbon reinforced concrete construction method is expected to help reduce both maintenance costs and the number of maintenance cycles for bridge structures while also increasing the service life compared to existing bridges made of steel-reinforced concrete considerably. The high-tensile carbon reinforcements, which are virtually fatigue-resistant considering the applicable stress ranges, are predestined to be used in bridge construction due to their resistance to (reinforcement) corrosion. The design of the structure was based on the dimensioning and construction principles resulting from many years of research conducted by the Institutes of Concrete Structures at Technische Universität Dresden (TUD) and RWTH Aachen University. The construction work was carried out using the in-situ concrete method and carbon surface reinforcement (carbon mats), carbon rod reinforcement, and standard structural concrete. Following the successful completion of the structure, load tests with an extensive measuring program verified the load-bearing capacity of the carbon reinforced concrete road bridge. The structure was opened to traffic as planned in December 2021.

Nachrichten:
BASt-Jahresbericht 2022
Zeitenwende im Betonbau - nomen est omen?
Ulmer BetonTage mit einem Hauch von Aufbruchstimmung

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Zum Titelbild:
Beim modernen Oberbau mit lückenlos verschweißter Schiene entstehen auf Brücken durch die Interaktion mit dem Bauwerk höhere axiale Beanspruchungen der Schiene als auf dem Damm. Beim Schotteroberbau gilt es, die Druckkräfte in der Schiene zu begrenzen, um Gleisverwerfungen zu vermeiden. Dazu wurden in den 1980er-Jahren umfangreiche Untersuchungen durchgeführt. Bei der Festen Fahrbahn liegen jedoch keine Erfahrungen zum Verhalten unter großen Druckkräften vor und der erhöhte Grenzwert von 92 MPa beruht auf keiner wissenschaftlich nachvollziehbaren Basis. Für den Fall der EÜ Itztal auf der Neubaustrecke Ebensfeld-Erfurt konnte der Nachweis der zusätzlichen Druckspannungen mit dem Grenzwert von 92 MPa nicht erbracht werden. Um fallspezifisch einen neuen Grenzwert festlegen zu können, wurden Untersuchungen vorgenommen, die in dem Aufsatz von Johannes Diers et al. (S. 463 ff.) vorgestellt werden.
Quelle: Marc Wenner

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Dieser Aufsatz befasst sich mit der Entwicklung von diagonal verklebtem Brettsperrholz (Diagonallagenholz - DLH), einem Laminat aus Massivholzlamellen, welche zur Anpassung der Steifigkeitseigenschaften in einem bestimmten Winkel zueinander angeordnet werden. DLH stellt somit eine anwendungsoptimierte Weiterentwicklung von Brettsperrholz (BSP) dar und erreicht bei gleichem Materialeinsatz verbesserte mechanische Eigenschaften. Der Beitrag beschäftigt sich mit der analytischen Herleitung der Steifigkeitsmatrix, der experimentellen Charakterisierung und numerischen Verformungsanalysen. Die Untersuchungen wurden mit spezifischen DLH-Serien durchgeführt, welche durch die Ausrichtung von Lagen unter Winkeln von ±45° bzw. ±30° (±60°) gekennzeichnet sind. Die Ergebnisse zeigen, dass die Torsionssteifigkeit im Vergleich zu BSP deutlich erhöht ist. Diese Eigenschaft ist vielversprechend für die Anwendung von DLH in Platten unter zweiachsiger Biegebeanspruchung, wie z. B. punktgestützten Flachdecken. Hierbei verspricht die diagonale Ausrichtung einzelner Lagen zudem Homogenisierungseffekte bei der Verteilung von Biege- und Schubspannungen. Gleichzeitig führt die diagonale Orientierung einzelner Lagen zu einer Erhöhung der Scheibenschubsteifigkeit, welche hinsichtlich aussteifender Wand- und Deckenelemente von großem Interesse ist. Die Forschung an DLH hebt die Relevanz und Eignung diagonal ausgerichteter Lagen in Massivholzelementen für einen effizienteren und damit nachhaltigen Umgang mit der Ressource Holz hervor.

Diagonal Laminated Timber (DLT) - resource efficiency through optimized layer arrangements: determination of stiffness properties and deformation analysis
This paper deals with the development of diagonal laminated timber (DLT), a composite timber product consisting of individual layers, which are rotated to each other at a certain angle to increase stiffness properties. Therefore, DLT represents an application-optimized further development of cross laminated timber (CLT). DLT achieves improved mechanical properties with the same amount of material.

Beim modernen Oberbau mit lückenlos verschweißter Schiene entstehen auf Brücken durch die Interaktion mit dem Bauwerk höhere axiale Beanspruchungen der Schiene als auf dem Damm. Beim Schotteroberbau gilt es die Druckkräfte in der Schiene zu begrenzen, um Gleisverwerfungen zu vermeiden. Dazu wurden in den 1980er-Jahren umfangreiche Untersuchungen durchgeführt, woraus ein Grenzwert für die zulässigen zusätzlichen Druckspannungen von 72 MPa definiert wurde. Bei der Festen Fahrbahn liegen jedoch keine Erfahrungen zum Verhalten unter großen Druckkräften vor und der erhöhte Grenzwert von 92 MPa beruht auf keiner wissenschaftlich nachvollziehbaren Basis. Für den Fall der EÜ Itztal auf der Neubaustrecke Ebensfeld-Erfurt konnte der Nachweis der zusätzlichen Druckspannungen mit dem Grenzwert von 92 MPa nicht erbracht werden. Um fallspezifisch einen neuen Grenzwert festlegen zu können, wurden Untersuchungen vorgenommen, die in diesem Aufsatz vorgestellt werden. Das Verhalten des Systems unter großen Druckkräften wurde rechnerisch und experimentell untersucht. Für den Nachweis einer ausreichenden Sicherheit des Systems bei großen Schienendruckkräften wurden Grenzzustände festgelegt und für abgesicherte Einwirkungskombinationen nachgewiesen. Das Fallbeispiel zeigt die Reserven des Systems auf und legt eine mögliche Methode für eine grundsätzliche Überarbeitung des Grenzwerts der Schienendruckspannungen beim System Feste Fahrbahn vor.

Allowable compressive rail force due to track-bridge-interaction for ballastless track
On modern continuously welded railway tracks on bridges the rails are exposed to additional axial stresses due the interactions between the track and the bridge. On ballasted track the total compressive force within the rail must be limited to prevent rail buckling. In the 1980s extensive theoretical and experimental research was conducted and a limit value for the additional compressive rail stress of 72 MPa was introduced. For the more ridged ballastless track systems this limit value was raised to 92 MPa. However, this was done without any transparent scientific basis. For the case of the Itz Valley Bridge on the new highspeed line between Ebensfeld and Erfurt the calculated additional stresses due to the track-bridge-interaction could not be verified with these limit values. To determine a new case specific limit value for the additional compressive rail stresses extensive investigations were conducted and are presented within this article. The behaviour of the ballastless track system under high compressive rail forces was analysed numerically and experimentally. As a result, failure mechanisms and limit states were defined and verified for secure combinations of input parameters. This example shows the potential of the system to withstand high compressive rail forces and presents a possible method to define new limit values for the additional compressive rail stresses for ballastless track systems on bridges.

In einem Bauprojekt arbeiten verschiedene Disziplinen wie Architektur, Ingenieurwesen, Fachplanung und ausführende Bauunternehmen zusammen. Für den Entwurf, die statische Berechnung und die Ausführungsplanung werden unterschiedliche Softwarelösungen eingesetzt. Anpassungen im Entwurf und der Planung müssen zeitaufwendig in jeder einzelnen Softwarelösung manuell eingearbeitet werden. Bei komplexen Geometrien und innovativen Bauweisen sind zusätzliche Analysen und Anpassungen erforderlich, was mit heutigen Softwarelösungen kaum realisierbar ist. Für einen effizienten Datentransfer zwischen verschiedenen Softwareumgebungen wurde COMPAS entwickelt, sodass Innovationen im Bauwesen gefördert werden. COMPAS ist eine Open-Source-Umgebung, welche unabhängig von kommerziellen Softwarelösungen verwendet werden kann. Es verfügt über eine Geometriedatenbank, flexible Datenstrukturen für unterschiedliche Disziplinen und Algorithmen für Berechnungen wie z. B. Tragwerksanalysen. Es gibt zahlreiche COMPAS-Erweiterungen für spezifische Anwendungen wie Montageplanung, Holzbau, Roboterfertigung und additive Fertigung. Anfang 2023 wurde der Verein COMPAS gegründet, um die Weiterentwicklung und Ausbildung voranzutreiben.

COMPAS: software solution for complex construction projects
In a construction project, different disciplines such as architecture, engineering, specialist planning and executing construction companies work together. Different software solutions are used for the design, the static analysis of the structure and for production planning. Adjustments in the design and planning have to be incorporated manually into each individual software solution, which is time-consuming. For complex geometries and innovative construction methods, additional analyses and adjustments are required, which is hardly feasible with today's software solutions. COMPAS was developed for efficient data transfer between different software environments and thus promotes innovation in the construction industry. COMPAS is an open source computational framework that can be used independently of commercial software solutions. It has a geometry database, flexible data structures for different disciplines and algorithms for calculations such as structural analysis. There are numerous COMPAS extensions for specific applications such as assembly planning, timber construction, robotic fabrication and additive manufacturing. In early 2023, the COMPAS association was founded to promote further development and education.

Einer der maßgebenden Werkstoffe im Konstruktiven Ingenieurbau ist Stahl in Form von Baustahl, Betonstahl, Befestigungstechnik etc. Stahl bietet eine hohe Festigkeit in Kombination mit beliebiger Formbarkeit, guter Verarbeitbarkeit und Schweißbarkeit. Um das Potenzial von Stahl auszuschöpfen, ist das Wissen über dessen maßgebenden Schädigungsmechanismus - die Korrosion - essenziell, um Korrosionsprozesse durch konsequente Planung verhindern oder bestehende Korrosionsschäden bewerten und instand setzen zu können. Das Ziel dieses Hochschulmemorandums ist es, die Grundlagen der Kompetenzentwicklungen im Bereich des Korrosionsschutzes des Konstruktiven Ingenieurbaus zu legen, zu diskutieren und weiterzuentwickeln. Aufgrund der zunehmend dynamischen Entwicklungen im Bauingenieurwesen (z. B. durch Digitalisierung, Nachhaltigkeitsvorgaben, neue Fertigungsmethoden, längere Lebensdauern von Bauwerken) ist die Bereitschaft einer stetigen Reflexion und Weiterentwicklung unumgänglich, um langfristig eine hohe Qualität im Korrosionsschutz konstruktiver Ingenieurbauwerke sicherstellen zu können. Das hier vorliegende Memorandum ist in Zusammenarbeit mit dem Arbeitskreis “Korrosionsschutz im konstruktiven Ingenieurbau” der Gesellschaft für Korrosionsschutz e. V. (GfKORR) und dem bauforumstahl e. V. entstanden.

Memorandum: corrosion protection in structural engineering
One of the most important materials in structural engineering is steel in the form of structural steel, reinforcing steel, fasteners etc. Steel offers high strength in combination with any formability, good workability and weldability. In order to exploit the potential of steel, knowledge of its main damage mechanism - corrosion - is essential to prevent corrosion processes through consistent planning, constant corrosion condition assessment and, if needed, corrosion repair measures. The aim of this memorandum for higher education is to offer, discuss and further develop the foundations of competence development in the field of corrosion protection in structural engineering. Due to the increasingly dynamic developments in civil engineering (e. g. through digitalization, sustainability requirements, new production methods, longer service lives of structures), the willingness to constantly reflect and further develop is indispensable to ensure high quality in the corrosion protection of engineering structures in the long term. This memorandum is the result of the cooperation with the working group “Corrosion Protection in Structural Engineering” of the Gesellschaft für Korrosionsschutz e. V. (GfKORR) and bauforumstahl e. V.

UHFB ist ein zementgebundener ultra-hochleistungsfähiger Faserverbund-Baustoff, der sich durch seine Materialeigenschaften für die Instandsetzung und Verstärkung von Betonbauwerken wie Brücken eignet. Eine auf das Stahlbetonbauteil aufgebrachte UHFB-Schicht erhöht den Tragwiderstand signifikant und übernimmt auch die Abdichtungsfunktion. Während UHFB in der Schweiz, speziell für Brücken, schon regelmäßig angewendet wird, ist die Technologie vielerorts in Europa und weltweit noch relativ unbekannt und wird noch selten eingesetzt. Die Gründe hierfür sind vielfältig. Das Fehlen von normativen Grundlagen in vielen Ländern ist nur eine der Herausforderungen. Um eine Voraussetzung für eine Verbreitung von UHFB in Deutschland und anderen Ländern zu schaffen, sollte länderübergreifend zusammengearbeitet werden. Die Erfahrung der Schweiz mit mehr als 350 realisierten UHFB-Projekten könnte von anderen Ländern genutzt werden, bspw. um eine europäische Norm zu entwickeln. Dieser Beitrag gibt einen Überblick über mögliche Anwendungen von UHFB im Brückenbau, stellt den aktuellen Stand der Regelungen zu UHFB in verschiedenen europäischen Ländern vor und analysiert, welche Randbedingungen und Voraussetzungen erforderlich sind, damit sich eine neue Bauweise erfolgreich durchsetzen kann.

UHPFRC in bridge strengthening - examples and challenges
UHPFRC stands for ultra-high-performance fibre-reinforced cementitious composite material, which, because of its material properties, is well suited for the rehabilitation and strengthening of reinforced concrete bridges. A layer of UHPFRC increases the resistance of reinforced concrete elements and functions also as waterproofing layer. While the material is already widely used in Switzerland, especially for bridges, it is relatively unknown in the rest of the world and is hardly applied. There are several reasons, the lack of standards is only one of the challenges to address. To improve the conditions for implementing UHPFRC in Germany and other countries, it is necessary to work together internationally. The experience from Switzerland, with more than 350 realized UHPFRC projects, could be used by other countries to launch a new European standard.

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Nachrichten:
Mit Geschlossenheit gegen die drohende Krise
Klimaschutzsofortprogramm des Bundesbauministeriums ist Teil des Klimaschutzprogramms der Bundesregierung
Gebäude mit solider Stützkonstruktion zum “Schweben” bringen

Veranstaltungen:
2. Konferenz der “European Association on Quality Control of Bridges and Structures”

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Zum Titelbild:
Eine der wichtigsten Maßnahmen im Rahmen der Diskussion um eine verbesserte Nachhaltigkeit im Bauwesen ist die Verlängerung der Nutzungsdauer unserer Bauwerke. Da insbesondere wechselnde Umweltbedingungen die Degradation der Werkstoffe und Strukturen beschleunigen (aber auch verlangsamen), können Erkenntnisse über die Degradationsprozesse sowie verbesserte Kenntnisse der Geometrie und effektiven mechanischen Baustoffkennwerte bei der Bewertung der strukturellen Zuverlässigkeit und verbleibenden Nutzungsdauer ein wesentliches Element sein. Zu diesem Zweck wurden z. B. auch an der Jauntalbrücke in Kärnten intensive Test- und Monitoringprogramme installiert. Mit 430 m Länge und 96 m Höhe ist sie eine der höchsten Eisenbahnbrücken Europas. Errichtet 1961, wird sie derzeit durch neues Tragwerk mit zweigleisiger Strecke und darunterliegendem Geh- und Radweg ersetzt. Im Zuge der Arbeiten wurde das alte Stahltragwerk mit dem neuen gekoppelt und die beiden gemeinsam längsverschoben. Das neue Eisenbahndeck über dem Stahltragwerk ist bereits teilweise errichtet, die Betonage der Stahlbetonfahrbahnplatte erfolgt mit Verbundschalwägen. Seit dem Brückenlängseinschub läuft ein Monitoringsystem, mit welchem beim Tragwerkslängseinschub zunächst die Pfeilerkopfauslenkungen gemessen wurden. Zurzeit werden die Durchbiegungen der einzelnen Betonierzustände aufgezeichnet. Der Beitrag auf S. 575-588 zeigt, wie generell Elemente der Zuverlässigkeitsanalyse mit Elementen vertiefter Prüf- und Monitoringverfahren kombiniert werden können, um die Degradationsprozesse aufgrund veränderter Umweltbedingungen und neuer Baustoffe periodisch zu bewerten. Daraus kann mithilfe semiprobabilistischer Teilsicherheitsbetrachtungen die Nutzungsdauer festgelegt sowie bei Bestandsbauwerken die verbleibende Restnutzungsdauer verifiziert werden. (Foto: Webcam ÖBB Baustelle Tragwerkserneuerung Jauntalbrücke: https://jauntal.netzcam.net)

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Frischbetonverbundsysteme werden als zusätzlich abdichtende Maßnahme auf wasserundurchlässigen Betonkonstruktionen eingesetzt und bereits vor dem Betoneinbau verlegt. Sie erzielen einen Verbund mit dem Frischbeton und nutzen dafür u. a. Vliese, die während des Betoneinbaus mit Zementleim gefüllt werden müssen. Allerdings ist bisher nicht bekannt, wie sich Zementleim aus dem Frischbeton abtrennt, welche Eigenschaften er im Vlies hat oder welche Vlieseigenschaften für FBVS vorteilhaft sind. Der Beitrag beschäftigt sich daher mit dem Vliesverbund und betrachtet zuerst das Deformationsverhalten der Vliese im Betonierprozess. Während des Betoneinbaus werden Vliese zuerst komprimiert und entspannen sich mit fortlaufender Zementleimfüllung. Sobald der Frischbeton eingebracht ist, beginnen außerdem Filterprozesse, die Überschusswasser und eine begrenzte Menge feiner Feststoffe in das Vlies abtrennen. Dabei bildet sich ein Filterkuchen auf dem Vlies und ein wasserreicher Zementleim im Vlies. Erst mit einsetzender Vibrationsverdichtung wird der Filterkuchen gelockert, weiterer Feststoff in das Vlies eingetragen, das Wasser-Feststoff-Verhältnis im Vlies gesenkt und ein Hinterlaufschutz erreicht. Der Haftverbund entwickelt sich anschließend proportional zur Spaltzugfestigkeit des Betons und wird maßgeblich durch die Zementsteinfestigkeit beeinflusst. Porenarme und leichte Vliese sind dabei vorteilhaft, da sie weniger Überschusswasser aus dem Frischbeton abtrennen.

Nonwoven bonded pre-applied waterproofing membranes - bond development and properties
Pre-applied bonded membranes are used as an additional waterproofing measure on waterproof concrete structures and are installed before concrete placement. They achieve a bond to the fresh concrete and often use nonwovens, which must be filled with cement paste during concrete placement. However, little is known about the separation of cement paste from fresh concrete, its properties in the nonwoven, or beneficial nonwoven characteristics. The following paper analyzes the bond of nonwovens in three parts: first, the deformation behavior of the nonwovens during concrete placement is determined using microsections. During concrete placement, the nonwovens are compressed and progressively recover during cement paste filling. As the fresh concrete is placed, filtration processes start. Excess water and a limited amount of fine solids separate into the nonwoven. A filter cake forms on top of the nonwoven and is responsible for a water-rich cement paste within the nonwoven. Only with the onset of vibration compaction is the filter cake loosened, more solids penetrate the nonwoven, and the water-solid ratio in the nonwoven is lowered. The bond subsequently develops proportionally to the tensile splitting strength of the concrete. Nonwovens influence the bond strength as they control the separable amount of excess water, which degrades the cement paste strength in the bonding layer.

Bereits heute ist absehbar, dass notwendige Veränderungen in der Betontechnologie zur Erreichung der Klimaschutzziele einen signifikanten Wandel in den typischerweise eingesetzten Betonzusammensetzungen zur Folge haben werden. Die eingesetzten Ausgangsstoffe werden immer vielfältiger und komplexer. Durch den Einsatz rezyklierter Ausgangsstoffe werden auch Schwankungen in den Ausgangsstoffeigenschaften signifikant zunehmen. Eine zielsichere und zeiteffiziente Ermittlung der granulometrischen Eigenschaften der verwendeten Gesteinskörnung ist somit insbesondere für sogenannte Ökobetone zur Sicherstellung gleichbleibender Qualitätsmerkmale von entscheidender Bedeutung. Es gilt zukünftig, mögliche Qualitätsabweichungen des Frischbetons resultierend aus Schwankungen der Ausgangsstoffe zeiteffizient zu ermitteln, um so schnellstmöglich entsprechende Anpassungen im Produktionszyklus vornehmen zu können. In diesem Beitrag wird daher eine bildbasierte Methodik zur digitalen Bewertung granulometrischer Eigenschaften der Gesteinskörnung im Rahmen der Ausbreitmaßprüfung vorgestellt. Damit wird das Eigenschaftsspektrum der bereits in Teil 1 dieses Beitrags vorgestellten bildbasierten Methodik, welcher die bildbasierte Ermittlung der Konsistenz und des Leimgehalts beschreibt, hin zu einer vollumfänglichen digitalen Frischbetonprüfung entsprechend erweitert.

Image-based quality control - part 2: granulometric properties
The changes in concrete technology necessary to achieve the climate protection targets will lead to a significant change in the concrete mixtures typically used. The raw materials used are becoming more diverse and complex. The use of recycled raw materials will also significantly increase the fluctuations in the properties of the raw materials. An Accurate and time-efficient determination of the granulometric properties of the aggregate is of crucial importance, especially for “eco-concretes”, in order to ensure consistent quality characteristics. As a natural raw material, the aggregate is subject to certain fluctuations to which such optimized concrete compositions can react relatively sensitively. In the future, it will be necessary to determine possible quality deviations of the fresh concrete resulting from fluctuations in the raw materials in a time-efficient manner in order to be able to make appropriate adjustments in the production process as quickly as possible. This paper presents an image-based quality control for the digital evaluation of granulometric properties of the aggregate as a part oft he flow table test. Accordingly, the range of properties of the image-based method already presented in Part 1 of this paper is extended to a fully comprehensive digital quality control. This paper presents the image-based determination of the granulometric properties of the aggregate as a part oft he flow table test. The determination is based on the image-based quality control described in part 1 of this paper.