Durch eine der erdbebengefährdetsten Regionen der Welt führt die neue Hochgeschwindigkeitstrasse in Taiwan. Das Mammutprojekt mit 14 Mrd. US Dollar Investitionsvolumen wird die Reisezeit auf der 326 km langen Strecke von Taipeh nach Kaohsiung von derzeit vier Stunden auf 90 Minuten verkürzen.

Bergiges Relief, hochaktive tektonische Störungszonen, teils dichte Besiedlung und die extrem kurze Bauzeit machen das High Speed Rail-Project zu einem der aktuell ehrgeizigsten und anspruchsvollsten Bauvorhaben weltweit. Eine normale Streckenführung ist hier nicht möglich: 244 Kilometer der Trasse verlaufen aufgeständert, 50 Kilometer in Tunneln und die restlichen 32 Kilometer auf Brücken. Die Lose THSR Contract C260 und C270 gingen an das Joint Venture Bilfinger + Berger Bauaktionsgesellschaft und Continental Engineering Corporation. Nach 27 Monaten Hochdruckproduktion gab es für die Mitarbeiter am 27 . Oktober 2003 Grund zum Feiern: Das letzte der 2000 Teilelemente wurde gegossen.

Auf Grund der extrem kurzen Bauzeit musste der Überbau aus Brückensegmenten (Box-Girder) vorgefertigt werden. Diese vorgespannten Fertigteile mit Längen von 30 bis 35 m und Gewichten von 750 bis 800 t wurden in zwei Fertigteilwerken hergestellt und mit der sogenannten „Launching- Method“ verlegt. Pfeiler, Widerlager und Pfahlkopfplatten sind auf Bohrpfählen mit einem Durchmesser von 2 m gelagert, die bis zu 75 m in den Baugrund reichen. Insgesamt wurden mehr als 3,3 Mio. m3 Beton verarbeitet. Allein auf den Pfahlbeton entfällt eine Menge von 1,5 Mio. m3.

DIE ANFORDERUNGEN AN DEN BETON

Bereits Ende 2000 begannen Bilfinger + Berger und MC-Bauchemie in enger Kooperation Versuchsreihen zur Entwicklung optimaler Betonzusammensetzungen. Für die speziellen Materialanforderungen an die drei Trassenelemente Bohrpfeiler, Säulen und Box-Girder konnte mit Hilfe der MC der jeweils adäquate Hochleistungsbeton entwickelt werden. Wesentliches Merkmal des Betons für Bohrpfeiler waren die besonderen Verarbeitungseigenschaften. Bei Außentemperaturen von bis zu 40 °C musste der Beton eine Verarbeitungszeit von 8 h aufweisen, wobei der vorgegebene Konsistenzbereich einzuhalten war (10 < Slump/cm < 20). Guter Zusammenhalt und die Vermeidung von Blutungs- bzw. Sedimentationsneigungen waren weitere Anforderungen. Entscheidend für die Fertigung der Box-Girder war die bestmögliche Ausnutzung der Schalungselemente. Der enge Zeitplan erforderte eine extrem schnelle Festigkeitsentwicklung des Betons, um die Elemente frühzeitig aus der Form heben zu können. Auf eine Warmbehandlung des Betons im Fertigteilwerk konnte aufgrund der guten Materialeigenschaften verzichtet werden. Die hohen Frühfestigkeiten des Fertigteilbetons konnten mit hohen Bindemittelgehalten, insbesondere aber durch geringe Wasser-Zement-Werte, erreicht werden. Durch Einsatz eines geeigneten Fließmittels auf PCE-Basis wurde der Wasser-Zement-Wert bei guten Verarbeitungseigenschaften auf 0,34 abgesenkt. Bei Polycarboxylatethern handelt es sich um polyether-modifizierte Copolymere aus Methacrylsäure, Maleinsäureanhydrid und Styrol oder Styrol und Vinyl-/Allylderivaten.

Über den genauen Wirkmechanismus der PCE ist derzeit wenig bekannt. Eine weitgehend akzeptierte Modellvorstellung geht davon aus, dass Zementpartikel durch die freien Carboxylgruppen in den PCE-Molekülen negativ elektrostatisch aufgeladen werden und die Polyethergruppen in die wässrige Phase reichen. Dadurch kommt es zu einer elektrostatischen und sterischen Abstoßung zwischen den Zementpartikeln und somit zu einer Fließverbesserung. Aus der Tensidchemie ist bekannt, dass Polyether mit Wasser gelartige Strukturen bildet. Es ist deshalb ebenfalls vorstellbar, dass die Zementpartikel von einer Art „Schutzgel“ umhüllt werden, welches eine starke Verflüssigung und eine langanhaltende Verarbeitbarkeit hervorruft.

Für den Anwendungsbereich Hochleistungsbetone bieten Betonzusatzmittel auf Basis von Polycarboxylaten deutliche
Vorteile:

• Hohe Wassereinsparung
• Geringer Konsistenzverlust
• Geringe Liegezeiten
• Hohe Frühfestigkeiten
• Gute Verarbeitungseigenschaften

Unter schwierigen Rahmenbedingungen ist es gelungen, Betonrezepturen zu entwickeln, die den Anforderungen an Dauerhaftigkeit und Standsicherheit des THSR genügen. Eine Vielzahl von betontechnologischen Fragestellungen ließ sich nur durch die Verwendung von Betonzusatzmitteln auf Basis von Polycarboxylatethern lösen.

Eugen Kleen