Auslaugverhalten von Zementsuspensionen. Abschlussbericht

Christoph Alfes, Christoph Aßbrock, Christoph Begemann, Rolf Breitenbücher, Amela Cokovik, Dario Cotardo, Eberhard Eickschen, Petra Fischer, Eugen Kleen, Hannes Krüger
Sachstandbericht Frischbeton - Eigenschaften, Einflüsse und Prüfungen
Deutscher Ausschuss für Stahlbeton, Band 637
2020, 164 S., 297 mm, Softcover
Beuth

 

 

Frischbetonverbundsysteme (FBV-Systeme) - Sachstand und Handlungsempfehlungen
DBV-Heft, Band 44
Fassung Oktober 2018.
2018, 71 S., Abb. u. Tab., Softcover

 

 

Das Ziel der Anwendung von FBV-Systemen als Zusatzmaßnahme bei WU-Betonkonstruktionen nach WU-Richtlinie ist die Erhöhung des Zuverlässigkeitsniveaus bei der Sicherstellung der Wasserundurchlässigkeit. Gleichwohl spiegelt der Markt wider, dass es Unklarheiten bzgl. der Eigenschaften und Anwendungsgrenzen der erforderlichen Planung und der Ausführungsrandbedingungen gibt. Zudem ist bislang die Regelwerksituation für FBV-Systeme auch vor dem aktuell sich ändernden Bauordnungsrecht unklar, und die Verwendungssicherheit der Systeme für die am Bau Beteiligten (Bauherr, Planer, Ausführende) ist nicht gegeben. Das Heft 44 gibt einen umfassenden Überblick zur Wirkungsweise der bisherigen Erfahrungen und zur baurechtlichen Einstufung sowie Handlungsempfehlungen zu Planung und Ausführung.

Frischbetonverbundfolie
DBV-Heft, Band 37
Fassung August 2016.
2016, 60 S., zahlr. Abb. u. Tab., Softcover

 

 

Marc Beitzel
Frischbetondruck unter Berücksichtigung der rheologischen Eigenschaften
Karlsruher Reihe Massivbau, Baustofftechnologie, Materialprüfung, Band 71
2014, 217 S., graph. Darst. 240 mm, Softcover
KIT Scientific Publishing

 

 

In der Arbeit wurde ein neues "physikalisches Materialmodell" zur Beschreibung des Frischbetondrucks erarbeitet, das auf den rheologischen Frischbetoneigenschaften beruht. Darüber hinaus berücksichtigt es die maßgebenden betontechnologischen und schalungsgeometrischen Kenngrößen, welche zur Beschreibung des Frischbetondrucks sowohl von Normalbeton als auch von selbstverdichtendem Betonen von signifikanter Bedeutung sind. Des Weiteren wurde das "physikalische Materialmodell" hin zu einem "rheologisch-mechanischen Stoffmodell" erweitert. Ein wesentlicher Schwerpunkt dieses Stoffgesetzes war die Einarbeitung einbaudynamischer und schalungskonstruktiver Zusammenhänge. Zur Durchführung der experimentellen Untersuchungen wurde ein Modellschalungssystem entwickelt und konstruiert, das die Simulation von Einbauhöhen, welche über die effektive Schalungshöhe hinausgehen, ermöglicht. Im Rahmen der Modellschalungssystem-Versuche wurde der Frischbetondruck verschiedener Normalbetone und selbstverdichtender Betone praxisnah simuliert. Dabei wurde der Einfluss der Mischungszusammensetzung, der Einbaugeschwindigkeit, der Schalhautdehnung, der Fließgrenze, der Konsistenz, der Schalungsgeometrie sowie der Betontemperatur untersucht. Die Verifizierung der Modellschalungssystem-Versuche erfolgte mittels experimenteller Untersuchungen an einer Rahmenschalung. Dabei wurde der Frischbetondruck von selbstverdichtendem Beton ermittelt. Die betrachteten Einflussparameter waren die Einbaugeschwindigkeit und die Konsistenz.

Lars Meyer, Serdar Bilgin, Sebastian Filusch, Thomas Freimann, Ulli Heinlein, Knut Herrmann
Bauwerksabdichtung mit Frischbetonverbundfolie - Grundlagen zur Erstellung eines Regelwerks für eine innovative Bauart
Abschlussbericht.
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3183
2020, 249 S., zahlr. Abb. u. Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Frischbetonverbundsysteme (FBVS) werden in Deutschland i. d. R. als zusätzliche wasserseitige Abdichtungsebene auf wasserundurchlässigen Stahlbetonkonstruktionen (WU-Betonkonstruktion) angeordnet. Diese Form der Bauwerksabdichtung wird in Deutschland vermehrt seit 2012 eingesetzt und ist als neue Bauart bisher keinen Regelwerken zuzuordnen. Zum einen werden die FBVS i. d. R. nicht als eigenständige Abdichtung nach DIN 18533 angesehen, zum anderen werden sie derzeit nicht in der DAfStb-Richtlinie "Wasserundurchlässige Bauwerke aus Beton" behandelt. Der Verwendbarkeitsnachweis wurde bisher über allgemein bauaufsichtliche Prüfzeugnisse (abP) erbracht, der allerdings nicht auf einheitlichen Prüfgrundsätzen beruhte. Wesentliche Merkmale verschiedener Produkte können daher nur schwer miteinander verglichen werden. Neben diesen Unklarheiten zur Vergleichbarkeit von Produkten sind am Markt nach wie vor zahlreiche Planungs- und Anwendungsfragen zur Bauart vorhanden.

Mathias Näther, Venkatesh Naidu Nerella, Martin Krause, Günter Kunze, Viktor Mechtcherine, Rainer Schach
Beton-3D-Druck - Machbarkeitsuntersuchungen zu kontinuierlichen und schalungsfreien Bauverfahren durch 3D-Formung von Frischbeton. Abschlussbericht
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3024
2017, 102 S., zahlr. Abb. u. Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Additive Fertigungsverfahren wie der 3D-Druck revolutionieren momentan verschiedenste Bereiche der Industrie und begeistern mit beinahe unbegrenzten Anwendungsmöglichkeiten und Materialvielfältigkeit. In der Bauindustrie wird das Produktionsverfahren hauptsächlich im Bereich des Beton-Fertigteilbaus vorangetrieben. Um die Einsatzgebiete zu erweitern entwickelte ein Team aus verschiedenen baurelevanten Disziplinen im Projekt eine Technologie, die den 3D-Druck in Zukunft direkt auf die Baustelle bringen soll. Kern des Verfahrens ist der schichtenweise Austrag eines schnell erhärtenden Spezialbetons aus einem Druckkopf. Der Druckkopf wird geometrisch präzise mit Hilfe eines Großraumroboters geführt. Die Steuerung des gesamten Prozesses erfolgt über Datentypen, die vor allem Geometrie- und Stoffdaten enthalten und aus speziell aufbereiteten Bauwerksmodellen generiert werden.

Wolfgang Brameshuber, Xiaochen Lin, Anya Vollpracht
Erstellung einer Datenbasis zum Auslaugverhalten von Frischbeton unterschiedlicher Zusammensetzung. Abschlussbericht
Bauforschung, Band T 3310
2014, 146 S., zahlr. Abb. u. Tab.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens wurden sechs Betone aus einem Portlandzement, einem Portlandkalksteinzement und einem Hochofenzement in Kombination mit zwei verschiedenen Flugaschen bzw. mit einem Silikastaub mit unterschiedlichen Auslaugverfahren untersucht. Ziel dieses Forschungsvorhabens war es, eine experimentelle Grundlage für die Bewertung der Auslaugung während der Frischbetonphase im Rahmen von bauaufsichtlichen Zulassungen zu schaffen. Für die Untersuchungen wurden ein Portlandzement, ein Portlandkalksteinzement und ein Hochofenzement ausgewählt, welche alle aus demselben Werk stammen. Der Portlandzement wurde zusätzlich mit zwei verschiedenen Flugaschen bzw. mit einem Silikastaub kombiniert, so dass insgesamt sechs Bindemittel bzw. Bindemittelkombinationen zu untersuchen waren. Die Ausgangsstoffe wiesen repräsentative Schwermetallgehalte auf, wobei die Flugaschen für die meisten Schwermetalle höhere Gehalte als die Zemente und der Silikastaub zeigten. Im ersten Versuch, dem einfachen Laborversuch, dem Frischbetonstandtest, wurde der Frischbeton in eine speziell angefertigte Form eingefüllt und die Oberfläche mit deionisiertem Wasser beaufschlagt, welches zu festgelegten Zeiten gewechselt wird. Der Versuch wurde bis zum Alter von 57 Tagen durchgeführt. Zusätzlich wurde ein praxisgerechter dynamischer Versuch für drei ausgewählte Betone durchgeführt. Hierbei wurde Frischbeton auf einen von Leitungswasser durchströmten Sandboden aufgebracht. Das Leitungswasser soll strömendes Grundwasser simulieren. Es wird jeweils eine Mischprobe über den Zeitraum zwischen zwei Eluatentnahmen aus dem Überlauf des Ablaufbeckens gewonnen und analysiert. Zum Vergleich wurde der Langzeitstandtest an drei Betonen durchgeführt. Vergleicht man die verschiedenen Bindemittelkombinationen, so ist festzustellen, dass die flugaschhaltigen Betone trotz höherer Schwermetallgehalte für die meisten umweltrelevanten Stoffe keine erhöhten Freisetzungen zeigen.

Wolfgang Brameshuber, Xiaochen Lin, Anya Vollpracht
Auslaugverhalten von Zementsuspensionen. Abschlussbericht
Bauforschung, Band T 3309
2014, 74 S., zahlr. Abb. u. Tab.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Eine Überprüfung der Verträglichkeit für Boden und Grundwasser ist im Rahmen von Zulassungsprüfungen für Injektionsmittel vorgesehen. Der inverse Säulenversuch nach Schössner, der als Standardversuch vorgegeben ist, ist für Zementsuspension nicht geeignet, da er das Auslaugverhalten von Zementinjektionen nicht realistisch abbilden kann. Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens wurden drei unterschiedliche Auslaugversuche mit einer marktüblichen Zementsuspension durchgeführt und ihre Eignung für das Zulassungsverfahren geprüft. Als Versuchsmaterial wurde ein Gemisch aus einer Zementsuspension und einem Quarzsand hergestellt, das einen Boden nach HDI-Injektion simulieren soll. Im ersten Versuch, dem sog. Frischbetonstandtest, wurde das Gemisch in eine speziell angefertigte Form eingefüllt und die Oberfläche mit deionisiertem Wasser beaufschlagt, welches zu festgelegten Zeiten gewechselt wurde. Zusätzlich wurde versucht, den Frischbetonstandtest weiter zu vereinfachen und Prüfstreuungen zu reduzieren. Hierzu wurde der Baustoff in einen handelsüblichen PP-Behälter gefüllt und eine Sandüberdeckung verwendet (modifizierter Frischbetonstandtest). Auf diese Weise konnte die übliche Versuchseinrichtung des DAfStb-Langzeitstandtests verwendet werden. Zum Vergleich wurde der Langzeitstandtest nach DAfStb-Richtlinie durchgeführt. Es wurde festgestellt, dass die beiden Frischbetonstandtests erhebliche Unterschiede in den gemessenen Konzentrationen aufweisen. Der Einsatz der Sandschicht führte zu einer deutlichen Verringerung der Auslaugung von Natrium, Kalium, Chlorid, Sulfat, Barium und Molybdän insbesondere während der ersten Stunden der Hydratation. Eine Berechnung basierend auf der Diffusionsgleichung zeigte, dass der Einfluss der Grenzschicht mit steigender Durchlässigkeit der Grenzschicht und zunehmender Gefügedichte des Baustoffs sinkt. Da der Diffusionskoeffizient im Baustoff zu Beginn der Hydratation hoch ist, ist das experimentelle Ergebnis plausibel. Mit fortschreitender Reaktion sollte der Einfluss der Sandschicht st

Schalungsbelastung durch Hochleistungsbetone mit fließfähiger Konsistenz
Ein Gemeinschaftsprojekt deutscher Forschungseinrichtungen
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 2720
2009, 342 S., zahlr. Abb. u. Tab.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Das Ziel des beantragten Forschungsprojektes war die Entwicklung eines analytischen Verfahrens zur Ermittlung des auf lotrechte Schalungen einwirkenden Frischbetondrucks neuartiger Betone mit fließfähiger Konsistenz. In die Untersuchungen einbezogen wurden fließfähige Rüttelbetone der Konsistenzklassen F5 und F6 sowie Selbstverdichtende Betone. Aufgrund der hohen Komplexizität der Problemstellung arbeiteten im Verbundprojekt Vertreter aus verschiedenen deutschen Forschungseinrichtungen zusammen. Zunächst wurden verschiedene Grundlagenuntersuchungen zum Materialverhalten vorgenommen. Hierzu gehörten die Bestimmung der rheologischen Kenngrößen, des Reibungsverhaltens und der Verformungseigenschaften des fließfähigen Frischbetons. Weiterhin wurden die Erstarrungszeiten der verwendeten Betone ermittelt, da das Ansteif- und Erstarrungsverhalten den Frischbetondruck signifikant beeinflusst. Unter Verwendung einer eigens entwickelten Versuchsapparatur konnte ein Betoniervorgang durch die Erzeugung verschiedener Vertikalspannungszustände in kleinformatigen Materialproben (250x250x250 cbmm) simuliert werden. Es erwies sich, dass bei konstanter Versuchsbedingung (Erschütterung, Schalungshöhe, Schalungssteifigkeit, Wirkungsweise der Betonzusatzmittel) der maximal mögliche horizontale Frischbetondruck näherungsweise linear mit dem Produkt von Betoniergeschwindigkeit und Erstarrungsende des Betons ansteigt. Einen Schwerpunkt des Forschungsvorhabens bildeten umfangreiche Bauteilversuche an hohen lotrechten Wandelementen. Hierbei wurde insbesondere der Einfluss der Frischbetonkonsistenz bzw. der rheologischen Eigenschaften, der Betoniergeschwindigkeit und von Erschütterungen auf den Frischbetondruck analysiert. Erfasst wurden unter anderem der absolute Frischbetondruck, die resultierenden Schalungsverformungen sowie die Ausbreitung von Erschütterungen (Beschleunigungen). Aufbauend auf den Materialversuchen zu den fließfähigen Betonen wurde ein Vorschlag zur analytischen Berechnung des auftretenden Frischbetondrucks auf lotrech