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Evaluation des Frosttaumittelwiderstands von Beton - Übertragbarkeit und praktische Relevanz

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[Quelle: https://www.mobilityplatform.ch]

Im Rahmen des Vorgängerprojektes VSS 2011/501 "Evaluation des Frosttaumittelwiderstandes von Beton - Vergleich von vier Prüfverfahren", das 2016 abgeschlossen wurde (VSS Bericht Nr. 1554) wurden 2012 Versuchsplatten (50 cm x 50 cm x 15 cm) aus 13 verschiedenen Betonen entlang der Autobahn bei St. Gallen ausgelagert, um daran die Ergebnisse der Frosttaumittelwiderstandsprüfungen (SIA, TFB, BE I, BE II) in der Praxis zu überprüfen. Bei der Kontrolle im Winter 2013 wurden an den Platten fast keine Schäden festgestellt. Mit dem vorliegenden Fortsetzungsprojekt wurden die ausgelagerten Platten nach sieben Wintern erneut untersucht. Im Rahmen dieses Projektes wurde zudem versucht, die Intensität der Frostbelastung an den ausgelagerten Platten am Auslagerungsort zu beurteilen und mit anderen Standorten zu vergleichen. Dazu wurden Wetterdaten von verschiedenen Standorten analysiert. Zur Beurteilung der Intensität der Frostbelastung an einem Standort wurde die neue Kennzahl "Frostgradtage" eingeführt. Die Frostgradtage stellen das Integral über die Zeit mit einer Temperatur ≤ 0 Grad Celsius pro Einzelereignis dar. Die Frostgradtage können als Intensität des Einzelereignisses und die Summe der Frostgradtage pro Jahr (Winterhalbjahr) als Intensität des Winters betrachtet werden. Die neue Kennzahl Frostgradtage eignet sich für einen Vergleich von Wetterstationen bzw. von verschiedenen Gegenden der Schweiz und sie erlaubt, andere Standorte rasch und sehr einfach einzuordnen. Mit den Frostgradtagen und der Tiefsttemperatur kann die Strenge der Winter charakterisiert und verglichen werden. Diese Kennzahlen können auch für den Vergleich von Frosttaumittelwiderstandsprüfungen, bei denen die Abwitterung bestimmt wird, verwendet werden. Im Vergleich zu den europäischen Prüfverfahren (Platten- und CDF-Prüfung) ist die SIA-Prüfung die schwächste. Der dadurch bedingte Grenzwert für einen hohen Frosttaumittelwiderstand ist im Vergleich zu den europäischen Prüfverfahren tief und die Vergleichspräzision der Prüfung schlechter.

Folgendes könnte Sie auch interessieren:

Bücher, Broschüren

Oberflächeneigenschaften von Beton
DBV-Heft, Band 26
2013, 54 S., zahlr. Abb. u. Tab., Softcover
DBV

 

 

Die Beiträge im vorliegenden DBV-Heft 26 "Oberflächeneigenschaften von Beton" basieren auf Forschungsprojekten, welche durch den Deutschen Beton- und Bautechnik-Verein E. V. (DBV) in den Jahren 2010 bis 2012 durchgeführt wurden. Nach einem vorangestellten allgemeinen Beitrag zu den Eigenschaften der Betonrandzone wird auf konkrete baupraktische Fragestellungen, die sowohl die Frischbeton- als auch die Festbetoneigenschaften betreffen, eingegangen. Es werden im Besonderen die folgenden Themen behandelt: - Einfluss der Betonzusammensetzung und der Fließmittel auf eine Hautbildung bei Frischbeton; - Auswirkungen der Austrocknung der Betonrandzone auf die notwendige Nachbehandlungsdauer; - Vermeidung von Abplatzungen dünner Mörtelschichten an Betonoberflächen infolge Frost- und Temperaturwechselbeanspruchung; - Beurteilung der Wirksamkeit von Wasserglas zur Verbesserung des Verschleißwiderstandes bei Industrieböden; - Zusammenhang von Rissbreiten und Rissflankenbruchneigung bei befahrbaren Industriefußböden. Diese baupraktischen Fragestellungen weisen bei länger andauernden Betonagen, bei der Nachbehandlung des frischen und jungen Betons, bei der Beurteilung der Dauerhaftigkeit von Brückenkappen aus Beton sowie der Gebrauchstauglichkeit von Industrieböden eine besondere Relevanz auf.

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Stefan Röhling
Betonbau. Band 2
Hydratation - junger Beton - Festbeton
2012, 440 S., zahlr. Abb. und Tab., Hardcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Der Betonbau wurde in den letzen Jahrzehnten durch eine Reihe von bedeutsamen Veränderungen und innovativen Entwicklungen geprägt. Diese Änderungen rücken vor allem die Qualitätssicherung immer weiter in den Mittelpunkt und fordern von allen Beteiligten ein umfassendes Wissen, das diese Reihe bietet. Die Inhalte wurden nicht nur für den Gebrauch in der Bauvorbereitung und Bauleitung ausgewählt, sonder sind auch für die Ausbildung im Bauingenieurwesen der Hochschulen und Universitäten geeignet. Alle Eigenschaften des Betons haben ihre Ursache in der Entstehung und der Struktur des Zementsteins. Aus diesem Grund widmet sich Band zwei den Hydrationsvorgängen und den Strukturentwicklungen im Beton. Auch das Thema der Erhärtung und Entwicklung der Betoneigenschaften behandelt der Autor ausführlich. Beanspruchungen aus Zwang, Schwinden und Kriechen sowie die verschiedenen Maßnahmen zur Verminderung und Vermeidung von Rissen runden die Thematik ab. Ergänzend werden wichtige Vorschriften auszugsweise wiedergegeben.

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Forschungsberichte

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Weitere Informationen rund um das Thema Bauforschung finden Sie in unserem
Portal Bauforschung

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Oliver Millon, W. Riedel, M. Sauer, S. Knell, T. Rinder
Beton unter hohen Belastungsgeschwindigkeiten. Abschlussbericht zum Teilprojekt 2
Bauforschung Fraunhofer EMI, Band 3
2014, 120 S., zahlr. Abb. u. Tab.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Der Schutz gefährdeter baulicher Strukturen gewinnt seit einigen Jahren an Bedeutung, da extreme Einwirkungen infolge von Unfällen, Naturkatastrophen und durch Sabotage vermehrt auftreten, die massive Schädigungen an diesen Bauwerken hervorrufen können. Das Verbundprojekt "Beton unter hohen Belastungsgeschwindigkeiten" widmete sich der Analyse des Widerstandsverhaltens von Betonstrukturen gegen solche Beanspruchungen. Ein besonderer Fokus wurde dabei auf Bauwerke nuklearer Anlagen und deren Schutz gelegt. Ziel des Teilprojekts 2 war die Verbesserung der Prognosefähigkeit numerischer Berechnungen für solche Belastungen. Ausgehend von einem mesomechanischen Modellansatz, der die zwei Phasen Zuschlag und Matrix berücksichtigt, wurde ein neues mesomechanisches Betonmodell entwickelt, das eine dritte Phase, die Grenzfläche zwischen Zuschlag und Matrix, berücksichtigt. Die Grenzfläche ist die schwächste Phase des Betons, von ihr geht sowohl unter statischer als auch unter dynamischer Belastung das Versagen aus. Mit Hilfe der am Institut seit einigen Jahren entwickelten Simulationsmethode MESOFEM wurde das Verhalten von Betonstrukturen unter extremer Belastung in hoher zeitlicher Auflösung und in drei Raumdimensionen berechnet. Zusätzlich zu den numerischen Untersuchungen wurde eine umfangreiche Charakterisierung des Betons und der drei Betonphasen durchgeführt. Neben der statischen Ermittlung von Steifigkeits- und Festigkeitsparametern wurden dazu die dynamischen Parameter Zugfestigkeit, Steifigkeit und Bruchenergie für hohe Verzerrungsraten mittels Spallationsversuchen am Hopkinson-Bar bestimmt. Ein besonderer Fokus wurde auf die Charakterisierung der Grenzfläche gelegt, hierzu liegen in der Literatur bislang nur sehr wenige Ergebnisse vor. Mit der Ermittlung von statischen und dynamischen Festigkeitseigenschaften wurde ein wichtiger Schritt für eine realistische Beschreibung der Grenzflächen getan, die Ergebnisse tragen wesentlich zur Verbesserung der Schädigungsprognose bei. Die im Projektverlauf erzielten experime

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Wolfgang Brameshuber, Anya Vollpracht
Laborvergleichstest zum Langzeitstandtest nach DAfStb-Richtlinie. Abschlussbericht
Bauforschung, Band T 3270
2012, 32 S., 7 Abb. u. 23 Tab.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Im Rahmen von allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen für zementgebundene Baustoffe wird neben der bautechnischen Eignung auch die Umweltverträglichkeit bewertet. Grundlage dieser Bewertung sind die Grundsätze /DIBO8/, die vom Deutschen Institut für Bautechnik (DIBt) veröffentlicht wurden. Als Auslaugversuch wird der Langzeitstandtest nach der Richtlinie des Deutschen Ausschusses für Stahlbeton /DAfO5/ herangezogen. Für dieses Auslaugverfahren wurde im Auftrag des DIBt ein Laborvergleichstest durchgeführt, um die Versuchsstreuungen innerhalb eines Labors und zwischen unterschiedlichen Laboren zu ermitteln. Die Einzelheiten zur Durchführung des Laborvergleichstests wurden in einem Abstimmungsgespräch beim DIBt festgelegt. Fünf Labore bzw. Institute haben teilgenommen. Die Organisation und Auswertung des Laborvergleichstests wurde vom Institut für Bauforschung der RWTH Aachen (ibac) durchgeführt. Die Betonherstellung erfolgte zentral am Forschungsinstitut der Zementindustrie (FIZ). Jeder Versuchsteilnehmer erhielt drei Probewürfel mit einer Kantenlänge von 100 mm. Diese Probekörper wurden in den einzelnen Laboren nach der DAfStb-Richtlinie eluiert, wobei die Temperatur 20 plus/minus 1 Grad Celsius betragen sollte. Die Vorgaben für die Temperatur wurden von zwei Laboren leicht überschritten, was jedoch keinen signifikanten Einfluss auf das Ergebnis hatte. Analysiert wurden die Parameter pH-Wert, elektrische Leitfähigkeit, Natrium, Kalium, Calcium, Aluminium, Sulfat sowie die Spurenelemente Blei, Cäsium, Chrom, Kupfer, Nickel, Vanadium und Zink. Natrium und Kalium wiesen mit einer Wiederholstandardabweichung von unter 3 Prozent und einer Vergleichsstandardabweichung von unter 10 Prozent die geringsten Streuungen auf. Diese Ergebnisse belegen die grundsätzliche Eignung des Auslaugverfahrens. Größere Abweichungen traten bei Aluminium, Calcium und insbesondere bei den Spurenelementen auf, sowie auch bei den pH-Werten und den Leitfähigkeiten. Gegebenenfalls bestehen hier Abhängigkeiten. Die Abweichungen bei den Spuren

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Rolf Breitenbücher, Björn Siebert
Verbreitung und Schadenspotenzial saurer und sulfatreicher Grundwässer in Deutschland unter besonderer Berücksichtigung des Wiederanstiegs des Grundwassers. Tl. 1: Sachstandsbericht
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 2769
2011, 127 S., 43 Abb. u. 9 Tab.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Am Beispiel des Lausitzer und Mitteldeutschen sowie des Rheinischen Bergbaureviers wird die Entwicklung der Grundwasserbeschaffenheit in der Umgebung von Tagebauen erläutert, wobei hierzu bislang erst ansatzweise detailliertere Kenntnisse vorliegen. Auf Basis charakteristischer Beschaffenheiten bergbaulich belasteter Grundwässer wird deren Betonaggressivität bewertet, wobei wesentliche Einflussfaktoren, wie z.B. Transportbedingungen, Betonzusammensetzung etc., berücksichtigt werden. Nicht zuletzt aufgrund fehlender umfangreicher Kenntnisse über Endgrundwasserstände (nach Abschluss des Grundwasserwiederanstiegs), Strömungsverhältnisse bzw. Orientierung des Stoffaustrags in Verbindung mit der Gründungstiefe vorhandener Bauwerke lässt sich momentan das Schädigungsausmaß infolge des Betonangriffs durch bergbaulich belastetes Grundwasser quantitativ nicht genau beschreiben. Die Auswirkungen der durch Eisendisulfidoxidation mineralisierten Wässer auf deren Angriffspotenzial auf Betonbauwerke werden daher anhand aktueller Forschungsergebnisse zum kombinierten Säure-Sulfat-Angriff auf Beton sowie der Ergebnisse aus Untersuchungen an säure- bzw. sulfatgeschädigten Bauwerken abgeleitet. Mit Hilfe bisheriger Kenntnisse über die Schädigungsmechanismen bei Einwirkung saurer und sulfatreicher Wässer auf Beton lässt sich der Korrosionsfortschritt für charakteristische Angriffsszenarien unter Berücksichtigung wesentlicher Randbedingungen jedoch näherungsweise abschätzen. Um dem Angriffspotential durch bergbaulich belastete Grundwässer auf Bauwerke wirksam zu begegnen, sind Maßnahmen zu ergreifen, die den Angriffsgrad des angreifenden Mediums verringern bzw. den Widerstand betroffener Bauwerke erhöhen. Hierzu werden im vorliegenden Bericht einzelne, in der Praxis bewährte Methoden beispielhaft aufgeführt.

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Wolfgang Brameshuber, Anya Vollpracht, Christian Neunzig
Überprüfung der Aussagekraft des Wenner-Verfahrens zur Bestimmung der Dichtigkeit von Beton. Abschlussbericht
Bauforschung, Band T 3262
2011, 47 S., 30 Abb. u. 10 Tab.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Im Rahmen von bauaufsichtlichen Zulassungen kann der Nachweis der Anrechenbarkeit von Betonzusatzstoffen nach dem sog. k-Wert-Konzept durch die Prüfung des Elektrolytwiderstands des Betons erfolgen. Dieser Nachweis wird geführt, wenn die Dichtigkeit des Betons nachgewiesen werden soll. Die Prüfung erfolgt an wassergelagerten Proben bei 20 °C, um auszuschließen, dass unterschiedliche Feuchten im Beton oder schwankende Temperaturen das Ergebnis verfälschen. Der Elektrolytwiderstand hängt jedoch neben der Dichtigkeit auch von der chemischen Zusammensetzung bzw. der elektrischen Leitfähigkeit des Elektrolyten ab. Im Inneren des Betons ist der Elektrolyt die Porenlösung. Die Leitfähigkeit der Porenlösung hängt von den Betonausgangsstoffen und dem w/z-Wert ab. Es ist daher denkbar, dass sich diese beiden Einflussgrößen überlagern bzw. aufheben können. Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens sollte die Aussagekraft des Wenner-Verfahrens zur Bestimmung der Dichtigkeit von Beton überprüft werden. Um zu überprüfen, inwieweit der Elektrolytwiderstand unterschiedlicher Betonrezepturen mit der Dichtigkeit des Betons korreliert, wurden 7 Betonmischungen sowie die dazu gehörigen Zementsteine hergestellt. Untersucht wurde die Gefügedichtheit am Beton mittels Wasseraufnahme und Sauerstoffdiffusion sowie am Zementstein mittels Quecksilberdruckporosimetrie. Zudem wurde für jeden an dem zum jeweiligen Beton zugehörigen Zementstein eine Porenwasseranalyse durchgeführt. Die Ergebnisse der Dichtigkeitsprüfungen wurden mit den Ergebnissen des Wenner-Verfahrens gegenübergestellt. Hier zeigte sich keine generelle Korrelation für alle Betone. Bei den nicht flugaschehaltigen Betonen war ein Zusammenhang zwischen der Gasdiffusion und dem gemessenen Elektrolytwiderstand zu erkennen. Um die Aussage zu quantifizieren, wurden ebenfalls die Leitfähigkeiten, die am Zementstein ermittelt wurden, in Bezug zum gemessenen Elektrolytwiderstand gesetzt. Weitere Vergleiche des gemessenen Elektrolytwiderstandes mit den anderen ermittelten Ergebnissen wie de

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W. Brameshuber, V. Cvetkovic, F. Spörel
Einfluss der Meerwasserzusammensetzung auf die Intensität eines Frostangriffs - Vergleichende Untersuchungen bei Betonzusammensetzungen nach DIN 1045-2 bzw. DAfStb-Richtlinie "Massige Bauteile aus Beton" mit dem CIF-/CDF-Test. Abschlussbericht
Bauforschung, Band T 3201
2009, 49 S., 36 Abb., 11 Tab.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Betonbauteile, die sich bei Frostbeanspruchung im Einflussbereich von Meerwasser befinden, werden bei hoher zu erwartender Wassersättigung - etwa im Tidebereich - in die Expositionsklasse XF4 eingeordnet. Sie müssen gemäß EN 206-1:2001-07 und DIN 1045-2:2001-07 mit Luftporen und einem Mindestzementgehalt von 320 kg/m3 hergestellt werden. Weiterhin werden Betonbauteile im Tide-, Spritzwasser- und Sprühnebelbereich auch der Expositionsklasse XS3 zugeordnet. Da es sich bei Meerwasserbauwerken häufig um massige Bauteile handelt, sollte im vorliegenden Forschungsvorhaben überprüft werden, ob die Vorgaben der DAfStb-Richtlinie "Massige Bauteile aus Beton" auch im Hinblick auf die Frost-Meerwasser-Belastung gelten. Nach dieser Richtlinie dürfen massige Bauteile aus Beton mit einem gegenüber der Norm verminderten Zementgehalt von 300 kg/m3 und einem Wasserzementwert von 0,50 ausgeführt werden, wenn andere Zementarten in Kombination mit Flugasche oder Hochofenzement eingesetzt werden. Anhand von vier unterschiedlichen Betonen wurde untersucht, wie sich die auf Basis dieser Richtlinie reduzierten Zementgehalte auf den Frostwiderstand im CIF- und CDF-Test auswirken. Geprüft wurden zwei CEM III/A-Betone und zwei flugaschehaltige CEM I-Betone jeweils mit und ohne künstlich eingeführte Luftporen.

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Zeitschriftenartikel

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Matschei, Thomas
Nachhaltiger Beton. Mythos oder Realität?
Die Architekt, 2022

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Bosold, Diethelm; Schulz, Frank; Heinrich, Jürgen
Balkonplatten als Betonfertigteile und ihre Abdichtung. Müssen Balkonplatten aus Beton abgedichtet werden? Dieser Frage widmen sich die Autoren und geben Hinweise zu den Kriterien
Bauingenieur, 2021

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Brandenburger, Dirk; Meißner, Matthias
Umsetzung des Prinzips der gleichwertigen Betonleistungsfähigkeit nach DIN EN 206-1/ DIN 1045-2 mit Flugasche als Zusatzstoff. Nachhaltiger Beton mit "Performance Concept"
Beton, 2020

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Empelmann, Martin; Javidmehr, Sara
Dauerstandverhalten von Normalbeton
Beton- und Stahlbetonbau, 2020

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Huber, Christoph; Eilbracht, Gert; Sobek, Werner
Druckfestigkeit von Lochfeldern aus Normalbeton unter einachsiger Kurzzeitbeanspruchung. Ein Beitrag zum Gradientenbeton
Beton- und Stahlbetonbau, 2020

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Highlights aus dem Programm