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Fließfähige Betone mit erhöhter Pump- und Rüttelstabilität Betonentwurf – Verarbeitungstechnik – Regelung

Leitung:Univ.-Prof. Dr.-Ing. Ludger Lohaus
Bearbeitung:Dipl.-Ing. Christoph Begemann; Dipl.-Ing. Dario Cotardo
Laufzeit:2014-2017
Förderung durch:BMWi/AiF; DBV unter der IGF-Vorhaben Nr. 18345 N
Bild Fließfähige Betone mit erhöhter Pump- und Rüttelstabilität
Betonentwurf – Verarbeitungstechnik – Regelung

Der Trend, zu immer weicheren Betonen in der Bauausführung, ist weiter anhaltend, insbesondere dann, wenn unter herausfordernden Betonierverhältnissen, wie filigrane Bauteilgeometrie, enge Bewehrungslagen, Einbauteile, eine hohe Fließfähigkeit (F5-F6) zwingend erforderlich ist. Darüber hinaus ist es meist unumgänglich, den Beton zusätzlich mit der Rüttelflasche zu treiben oder die Bewehrung und Schalung anzurütteln. Dem gegenüber steht die Befürchtung, dass mit zunehmender Fließfähigkeit die Mischungsstabilität abnimmt und die genannten Maßnahmen zu Entmischungserscheinungen führen können. Daher sind bisher das Anrütteln der Bewehrung und das Treiben mit der Rüttelflasche nicht zulässig.

Ziel des Projektes ist es daher, die Mischungsstabilität fließfähiger Betone (F5-F6) soweit zu steigern, dass das Treiben mit Rüttelflasche und das Anrütteln der Bewehrung und der Schalung in gewissen Grenzen zugelassen werden können. Hierzu sind folgende Arbeitsschritte definiert worden:

 

  • Strategien zur Steigerung der Stabilität von SVB sollen genutzt werden, um die Mischungsstabilität fließfähiger Rüttelbetone zu steigern.
  • Erfolgversprechende Prüfverfahren für SVB sollen auf Rüttelbetone übertragen werden. Hierzu ist insbesondere die eingetragene Rüttelenergie zu definieren (Rütteldauer, Frequenz, Amplitude) und Kriterien zur Beurteilung der Mischungsstabilität sowie erste Grenzwerte zulässiger Entmischungserscheinungen festzulegen.
  • Die Leistungsfähigkeit der entwickelten fließfähigen Betone mit erhöhter Rüttelstabilität sollen hinsichtlich einer angepassten Verarbeitungstechnik überprüft werden. Hierzu sollen sowohl Labor- als auch Baustellenversuche im Großmaßstab zum Treiben mit der Rüttelflasche und zum Anrütteln der Bewehrung durchgeführt werden

 

Wesentliche Ergebnisse:

Die durchgeführten Untersuchungen haben gezeigt, dass die Mischungsstabilität von fließfähigen Betonen durch die hier untersuchten Strategien zur Steigerung der Mischungsstabilität von SVB soweit gesteigert werden kann, dass auch eine angepasste Verarbeitung der Betone unter erhöhter Rütteleinwirkung möglich ist.

Für eine Anwendung dieser Strategien in der Praxis sind Untersuchungen zur Mischungsstabilität des Betons im Rahmen einer erweiterten Eignungsprüfung erforderlich.

Soll die Mischungsstabilität von fließfähigen Betonen soweit gesteigert werden, dass auch ein Treiben mit der Rüttelflasche sowie das Anrütteln der Bewehrung zulässig sind, so ist die Mischungsstabilität der Betone durch geeignete Zusatzmaßnahmen einzustellen. Ohne solche Zusatzmaßnahmen sind fließfähige Betone in der Regel nicht mischungsstabil.

Neben der Anwendung der Strategien zur Steigerung der Mischungsstabilität fließfähiger Betone, ist es erforderlich die Mischungsstabilität mit geeigneten Performance-Prüfungen im Rahmen einer erweiterten Erstprüfung nachzuweisen.

Aus dem Vergleich der dafür ausgewählten und untersuchten Prüfverfahren zur Beurteilung der Sedimentationsstabilität unter Rütteleinwirkung haben sich insbesondere der Auswaschversuch und das Sedimentationsrohr, unter zusätzlicher Berücksichtigung der Rüttelenergie, als erfolgsversprechend herausgestellt. Um vergleichbare und reproduzierbare Prüfergebnisse zu erhalten, müssen die Prüfverfahren noch genauer als bisher spezifiziert werden. Dies gilt insbesondere hinsichtlich folgender Parameter:

  • Festlegung einer definierten Rüttelintensität (Frequenz, Amplitude und Dauer)
  • Definierte (feste) Anbindung des Prüfkörpers an den Rütteltisch (z. B. durch magnetische oder mechanische Aufspannung)
  • Festlegung von definierten Verdichtungszeiten, die ggf. je nach Konsistenzklasse unterschiedlich lang gewählt werden sollten.
  • Festlegung zulässiger Grenzwerte in Abhängigkeit des verwendeten Größtkorns.

Ein allgemeingültiger Grenzwert für die Prüfung der Mischungsstabilität unter Rütteleinwirkung kann aus oben genannten Gründen nicht festgelegt werden. Aus den Untersuchungen lässt sich jedoch schlussfolgern, dass bei einem Größtkorn von 8 mm eine zulässige Abweichung der groben Gesteinskörnung im oberen Segment des Auswaschversuchs von etwa 15 % – 20 % möglich erscheint.

Im Rahmen von insgesamt fünf Baustellen-Betonagen konnte die Übertragbarkeit der Laborergebnisse auf Praxisbedingungen bestätigt werden. Dabei war es möglich, die Mischungsstabilität von zwei Referenzbetonen mit den vorhandenen Ausgangsstoffen und mit ergänzenden Stoffen, durch die im Rahmen dieses Forschungsvorhabens überprüften Strategien, soweit zu steigern, dass die Betone während des Einbaus mit der Betonbombe eingebracht und mit der Rüttelflasche über längere Distanzen nahezu entmischungsfrei, horizontal getrieben werden konnten.

 

 

Der Abschlussbericht des Forschungsvorhabens kann auf Anfrage zur Verfügung gestellt werden.

 

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