Wasserbau

Legt man den Geltungsbereich der Zusätzlichen Technischen Vertragsbedingungen für Wasserbauwerke aus Beton und Stahlbeton ZTV-W zugrunde, zählen zu den Wasserbauwerken Schleusen, Wehre, Sperrwerke, Schöpfwerke, Düker, Durchlässe, Hafenbauten und einschließlich Nebenanlagen. Die Beanspruchungen dieser Bauwerke sind vielfältig:

Der raue Schiffsbetrieb stellt in Schleusen und Hafenanlagen eine hohe mechanische Beanspruchung dar. An Wehren können die Geschiebe in fließenden Gewässern und in Wasserkraftwerken die Kavitation zu extremen mechanischen Angriffen auf die Betonoberfläche führen.
Im Bereich der Wasserwechselzone von Schleusen und Hafenanlagen treten sehr hohe Beanspruchungen durch schroffe Frost-Tau-Wechsel hinzu.
Im Bereich von Meerwasser ist mit Chloridangriff aus dem Meersalz zu rechnen.
Die immer noch stark belasteten Gewässer und das Grundwassers können einen chemischen Angriff auf die Bauteiloberflächen ausüben.
Die Lage vieler Wasserbauwerke an Flüssen, die oft beliebte touristische Ziele sind, stellt auch hohe Ansprüche an die Gestaltung der Bauwerke. Funktionsbedingte Vorgaben schränken aber andererseits die architektonischen Freiheiten ein.

Bauteile im Süßwasser sind den Expositionsklassen XC, XF und XM zuzuordnen. Im Meerwasserbereich sind es die Expositionsklassen XC, XF, XA und XM. Genaue Angaben enthält der Bauteilkatalog.

Wasserbauwerke sind fast immer Ingenieurbauwerke mit sehr großen Abmessungen (massige Bauteile). Die Hydratationswärmeentwicklung kann zu großen Temperaturunterschieden zwischen Kernbeton und Betonoberfläche führen und die Gefahr von Rissen durch Zwangsspannungen herbeiführen. Die Optimierung der Zusammensetzung des Betons für massige Bauteile (Massenbeton) ist daher von entscheidender Bedeutung. Bewährt haben sich hier u. a. Betone mit möglichst geringem Zementgehalt und mit einem Zement mit niedriger Hydratationswärmeentwicklung.
Soll das gesamte Bauwerk mit dem gleichen Beton gebaut werden, kann die gleichzeitige Berücksichtigung von Dauerhaftigkeitsaspekten in bestimmten Bereichen zu Konflikten führen, z. B. wenn der Beton als Luftporenbeton ausgeführt werden muss, um die Anforderungen an den Frost-Widerstand bei hoher Wassersättigung erfüllen zu können. In modernen Wasserbauwerken wird daher teilweise die zonierte Bauweise eingesetzt, bei der unterschiedliche Betone zum einen als Kernbeton und zum anderen als Randbeton für höher beanspruchte Randzonen eingebaut werden.

Besondere Beachtung erfordern auch die Konstruktionen von Fugen in Wasserbauwerken. In bestimmten Fällen kommt die vollmonolithischen Bauweise in Betracht: Beim Bau der Schleuse Wusterwitz wurde die Stahlbetonkonstruktion mit einer Gesamtlänge von 261,03 m so bemessen, dass auf Dehnungsfugen verzichtet werden konnte.

Besondere Anforderungen im Wasserbau werden in der ZTV-W festgelegt.

Literatur

Zement-Merkblatt B11: Massige Bauteile aus Beton
Bundesanstalt für Wasserbau: Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen für Wasserbauwerke aus Beton und Stahlbeton
Westendarp, Andreas; Rahimi, Amir; Reschke, Torsten; Spörel, Frank: Betone für den Wasserbau – gestern, heute, morgen. In beton 5-2014, S. 178f und beton 6-2014, S. 224
Bayer, Edwin; Donau, Hans; Hallauer, Ottokar; Kaske, Ernst-Dieter; Lenz, Ernst-Udo: Beton für Bauwerke an Wasserstraßen. Beton-Verlag, Düsseldorf 1990
Hallauer, Ottokar: Hochofenzement im Wasserbau. Beton-Informationen 4-2000 S. 47
Westendarp, Andreas: Entwicklung und Tendenzen bei Baustoffen und Bauausführung im Schleusenbau. Beton-Informationen 1-2001 S.3
Peck, Martin; Pickhardt, Roland; Richter, Thomas: Bauteilkatalog - Planungshilfe für dauerhafte Betonbauteile. Verlag Bau+Technik GmbH, Erkrath 2016
Tue, Nguyen Viet; Weisner, André: Neubau 2. Schleuse Wusterwitz – Besonderheiten einer vollmonolithischen Schleuse aus Stahlbeton. beton 5-2009 S. 194