Gekühlter Beton

Im Auftrag der Deutschen Bahn AG erstellt die PORR GmbH & Co. KGaA innerhalb des Großprojekts Stuttgart 21 einen äußerst anspruchsvollen Ingenieurbauabschnitt, das Los 2A „Zuführung Untertürkheim“. Dieser beinhaltet den Neubau von drei Bauwerken: Rettungszufahrt, Tunnel in offener Bauweise und Trog auf insgesamt 480 Metern Länge. Unterstützt wurde PORR durch verschiedene Produkte der Heidelberger Beton GmbH, Gebiet Stuttgart und HeidelbergCement AG, die auf die jeweiligen Herausforderungen der Baustelle abgestimmt wurden. Dazu gehörte auch die Notwendigkeit der Kühlung von Beton in den Sommermonaten. Benötigt wurden LH-Zemente mit niedriger Hydratationswärme (LH= Low Heat of Hydration) zur Verwendung bei massigen Bauteilen und bei hohen Außentemperaturen sowie Spezialprodukte zur Verfüllung von Arbeitsräumen.

Stuttgart 21 ist ein Verkehrs- und Städtebauprojekt zur Neuordnung des Eisenbahnknotens Stuttgart. Im Zuge des Projekts werden nicht nur Schienenwege errichtet, es umfasst auch eine Vielzahl an Ingenieurbauwerken. Die Baustelle in Untertürkheim war nur über eine Rettungszufahrt, die schon im Jahre 2016 fertiggestellt wurde, zugänglich. Die beengten Verhältnisse im Baufeld erforderten einen hohen Abstimmungsbedarf hinsichtlich der Transport-Logistik. Alles musste just in time geliefert werden.

Bei Tunneln in offener Bauweise tritt die ZTV-ING in Kraft, die besagt, dass die Frischbetontemperatur an der Einbaustelle 25 °C nicht überschreiten darf. Da der Betoneinbau für den Tunnel im Sommer 2020 erfolgte, mussten die Betone an heißen Tagen gekühlt werden, um den Zielwert nicht zu überschreiten. Heiko Vielhauer von Heidelberger Beton in Stuttgart erklärt: „Wir hatten tageweise eine Betonierleistung von 350 Kubikmetern. Das Schotterwerk hat die Splitte kurz vor Lieferung mit kaltem Wasser gewaschen und so kamen sie exakt gekühlt auf unser Werksgelände. Sie mussten sofort verarbeitet werden, denn eine Lagerung im Silo war nicht möglich, da die Splitte ansonsten wieder an Temperatur zugenommen hätten. „Als Zementsorte wurde ein CEM III/A 32,5 N-LH aus dem Zementwerk in Leimen eingesetzt, da im nähergelegenen Schwesterwerk Schelklingen ein solcher Zement nicht produziert wird,“ so der für Beratung und Vertrieb zuständige Markus Siemund von HeidelbergCement. Der Zement hat eine langsame Wärme- und Festigkeitsentwicklung und dadurch können Risse und Spannungen im Bauwerk vermindert werden. Die Zusammensetzung hat die Betotech Baustofflabor GmbH, eine Tochter von HeidelbergCement, speziell für dieses Bauwerk in enger Abstimmung mit PORR entwickelt, erprobt und auf der Baustelle betreut. In dem Heidelberger Betonwerk Hafen wurden die Splitte und der Zement zusammengemischt.

Eine extra aufgebaute Kühlanlage mit Stickstoff, an die der Betonmischer direkt heranfahren konnte, übernahm die restliche Kühlung des Frischbetons vollautomatisiert. Vor Abfahrt nach Untertürkheim und auf der Baustelle musste die Temperatur des Betons gemessen und nachgeprüft werden. An besonders heißen Tagen fuhr der Betonmischer an der Rettungszufahrt extra durch eine Sprinkleranlage, damit die Fahrmischer-Trommel zusätzlich vor der Betonage abgekühlt wurde.

Der Trog wurde mit der gleichen Betonsorte wie der Tunnel in offener Bauweise hergestellt, jedoch weitestgehend ohne Kühlung, da in Trogbauwerken eine Frischbetontemperatur von 30 °C zulässig ist.

Als Übergangsbauwerk verbindet der sogenannte „Block 2“, ein ca. ein Kilometer langer Bauabschnitt als Teil des Los 2A, den vorgelagerten bergmännischen runden Tunnel, der zum Bauabschnitt Los 1B „Tunnel Ober- und Untertürkheim“ gehört, mit dem eckigen Tunnel in offener Bauweise. Der ICE fährt dann durch den bergmännischen Tunnel unterhalb Stuttgarts über die 480 Meter Strecke des Tunnels und Trogs (Los 2A) an die Oberfläche. Die Strecke wurde mit einer Steigung von 2,5 Prozent gebaut.

Tunnel und Trog sind mittlerweile fertiggestellt. Die Arbeitsräume zwischen Baugrubenverbau und Bauwerk wurden im Frühling 2021 verfüllt. Thomas Puschbeck von Heidelberger Beton erklärt: „Das Bauwerk stört den Grundwasserfluss. Daher gibt es sehr hohe Anforderungen an die Verfüllung. Die Materialauswahl muss gezielt auf die vorher bestehenden Baugrundverhältnisse angepasst werden.“ Zuerst wurde eine dichte Schicht Flüssigboden mit der Betonpumpe in die erforderlichen Bereiche eingebracht. Der spatenlösliche Baustoff besteht aus speziellen Compounden und Sanden. Darüber kam eine Schicht Gesteinskörnung und darauf wiederrum eine Schicht spezieller Dränbeton mit einem festgelegten Durchlässigkeitsbeiwert zum Einsatz. Dieser kann ohne größere Verdichtungsarbeiten vergossen werden und sorgt gleichzeitig dafür, dass eine gewisse Menge an Grundwasser durchfließen kann. Thomas Puschbeck resümiert: „Unsere Sonderprodukte haben gerade auf sehr engen Baustellen einen großen Vorteil, denn sie sind selbstverdichtend und setzungsfrei und machen den lageweisen Einbau über Rüttelplatte oder Verdichtungsgeräte überflüssig. Somit werden viele einzelne Arbeitsschritte eingespart.“ Insgesamt kamen über 10.000 Kubikmeter Verfüll- und Dränmaterial für die Baustelle zum Einsatz.

Objektsteckbrief:

Projekt: Zuführung Untertürkheim, „Stuttgart 21“, Stuttgart
Bauherr: Deutsche Bahn AG, Berlin
Bauunternehmen: PORR GmbH & Co. KGaA, München  
Beton: Betone verschiedener Güten, Flüssigboden und Dränbeton, Heidelberger Beton Stuttgart, Werk Hafen
Betonentwicklung und Überwachung: Betotech Baustofflabor GmbH, Heidelberg
Zement: CEM III/A 32,5 N-LH, HeidelbergCement AG, Werk Leimen