Frischbetondruck bei Verwendung von Selbstverdichtendem Beton
Frischbetondruck bei Verwendung von Selbstverdichtendem Beton Frischbetondruck bei Verwendung von Selbstverdichtendem Beton
4 Untersuchung der MaterialkenngrößenEinbauzeitpunkt [SVB-1.1(LM) und SVB-1.1(NS+LM)]Der Einbauzeitpunkt des Betons SVB-1.1 in die Schalung wurde in dieser Versuchsserieauf 3,0 h [SVB-1.1 (LM)] bzw. 3,4 h [SVB-1.1 (LM+NS)] erhöht. Bis 10 Minuten vordem Einbauzeitpunkt verblieb der Beton im Mischer und wurde bei einerRotationsgeschwindigkeit des Rührwerkzeugs von 2 U/min in Bewegung gehalten.Die Ergebnisse zur Entwicklung des Frischbetondrucks bei den VersuchenSVB-1.1 (LM) und SVB-1.1 (LM+NS) mit verzögertem Einbauzeitpunkt sind in Bild4.38 dargestellt. Deutlich wird, dass der maximale Frischbetondruck bei einem Einbaunach 3,0 bzw. 3,4 Stunden gegenüber den Referenzversuchen SVB-1.1 bzw. SVB-1.1(NS) signifikant geringer ausfällt. Hinsichtlich des Verlaufs des Seitendruckbeiwertes inAbhängigkeit von t / t E , eff lagen keine signifikanten Abweichungen vor. Damit erwiessich, dass der bezogene totale Seitendruckbeiwert λ tot , E nahezu unabhängig vomEinbauzeitpunkt ist.Horizontaldruck [kN/m²]2752502252001751501251007550250Serie 2/3AblauftypA1 und A3Annahme:v = 2 m/hγ c = 25,0 kN/m³SVB-1.1-396-0,91-579-52,5R-SFA50-VCSVB-1.1 (LM)SVB-1.1 (NS)*SVB-1.1 (NS+LM)Einbau nach 3,0 hEinbau nach 3,4 hEinbau nach 0,4 h0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0bezogene Zeit t/t E,eff [-]Bild 4.38: Horizontaldruck bei Variation des Einbauzeitpunktes (Serie 2/3)Belastung [SVB-...(Dauerlast) oder (VL)]Der Einfluss des Belastungszeitpunktes auf den zeitlichen Verlauf des Horizontaldruckswird aus Bild 4.39 ersichtlich. Bei sofortiger Vertikalbelastung im VersuchSVB-1 (Dauerlast) mit 150 kN/m² stellt sich zunächst hydrostatisches Verhalten ein. Biszum Erstarrungsende verringert sich der Horizontaldruck kontinuierlich bis auf ca. 70 %des Ausgangswertes.Bei der Simulation des Betoniervorgangs beim SVB-1 mit v = 2 m/h wird dieHorizontalspannung von 150 kN/m² nach ca. 0,78 t / t E , eff erreicht. Vergleicht man nundie Horizontalspannungen, dann wird deutlich, dass bei kontinuierlichemVertikallastzuwachs weniger als die Hälfte des Horizontaldrucks auftritt. Die Ursache166
4 Untersuchung der Materialkenngrößendieses Verhaltens liegt wiederum im Vorspannungszustand der Schalung begründet. Beisofortiger Belastung des Betons kann die durch die Vorverformung hervorgerufeneEigenspannung auch über einen sehr langen Zeitraum nicht abgebaut werden. Die Effekteaus Frühschwinden, Wasserverlust und Kriechen sind zu gering, um die vollenReibungskräfte im Beton aktivieren zu können. Demgegenüber ist dies beikontinuierlicher Belastung weitestgehend möglich, da die stufenweiseBelastungszunahme jeweils eine Verformung der Schalung hervorruft bzw. denBauteilwiderstand aktiviert.Bei einem Vergleich mit dem Versuch SVB-1 (NS)* treten die Unterschiede nochdeutlicher zutage. Infolge des aufgehobenen Vorspannungszustandes durch dasplanmäßige Nachgeben der Schalung war der Horizontaldruck zum Zeitpunkt von ca.0,78 t / t E , eff im Wesentlichen abgebaut. Durch die inneren Bindungskräfte des Betonskonnte die vertikale Belastung allein durch den Probekörper, d. h. ohneSchalungsunterstützung, aufgenommen werden.In diesem Zusammenhang ist zu bemerken, dass bei zusätzlichen Vorversuchen mitstarrer Schalung und einer zyklischen Be- und Entlastung, entsprechend demVersuchsablauf B1, der zeitliche Verlauf des Horizontaldrucks bzw. desSeitendruckbeiwertes näherungsweise mit dem von Ablauftyp A1 übereinstimmte.Bild 4.39:Horizontaldruck [kN/m²]2752502252001751501251007550250Serie 2/7SofortbelastungAblauftyp A2γ c = 25,0 kN/m³v = 2 m/hSVB-1-396-0,91-578-52,5R-SFA50-MPSVB-1 (Dauerlast)SVB-1 (NS)*nachgebende SchalungAblauftyp A3hydrostatischΔ σ hAblauftyp A10,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0bezogene Zeit t/t E,eff [-]Horizontaldruck bei Sofortbelastung und bei Simulation mit einerBetoniergeschwindigkeit von 2 m/h (Serie 2/7)Die Variation der Betoniergeschwindigkeit in Versuchsserie 2/7 bestätigte den zuerwartenden signifikanten Zusammenhang zwischen der Betoniergeschwindigkeit unddem maximalen Frischbetondruck. Bei dem Versuch SVB-1.1 (NS+VL)* mit v = 1 m/hreduzierte sich der Frischbetondruck gegenüber dem Referenzversuch mit v = 2 m/h umzirka 60 %, wobei die Erstarrungszeiten in etwa gleich waren (vgl. Bild 4.40).167
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4 Untersuchung der Materialkenngrößendieses Verhaltens liegt wiederum im Vorspannungszustand der Schalung begründet. Beisofortiger Belastung des <strong>Beton</strong>s kann die durch die Vorverformung hervorgerufeneEigenspannung auch über einen sehr langen Zeitraum nicht abgebaut werden. Die Effekteaus Frühschwinden, Wasserverlust und Kriechen sind zu gering, um die vollenReibungskräfte im <strong>Beton</strong> aktivieren zu können. Demgegenüber ist dies <strong>bei</strong>kontinuierlicher Belastung weitestgehend möglich, da die stufenweiseBelastungszunahme jeweils eine Verformung der Schalung hervorruft bzw. denBauteilwiderstand aktiviert.Bei einem Vergleich mit dem Versuch SVB-1 (NS)* treten die Unterschiede nochdeutlicher zutage. Infolge des aufgehobenen Vorspannungszustandes durch dasplanmäßige Nachgeben der Schalung war der Horizontaldruck zum Zeitpunkt <strong>von</strong> ca.0,78 t / t E , eff im Wesentlichen abgebaut. Durch die inneren Bindungskräfte des <strong>Beton</strong>skonnte die vertikale Belastung allein durch den Probekörper, d. h. ohneSchalungsunterstützung, aufgenommen werden.In diesem Zusammenhang ist zu bemerken, dass <strong>bei</strong> zusätzlichen Vorversuchen mitstarrer Schalung und einer zyklischen Be- und Entlastung, entsprechend demVersuchsablauf B1, der zeitliche Verlauf des Horizontaldrucks bzw. desSeitendruck<strong>bei</strong>wertes näherungsweise mit dem <strong>von</strong> Ablauftyp A1 übereinstimmte.Bild 4.39:Horizontaldruck [kN/m²]2752502252001751501251007550250Serie 2/7SofortbelastungAblauftyp A2γ c = 25,0 kN/m³v = 2 m/hSVB-1-396-0,91-578-52,5R-SFA50-MPSVB-1 (Dauerlast)SVB-1 (NS)*nachgebende SchalungAblauftyp A3hydrostatischΔ σ hAblauftyp A10,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0bezogene Zeit t/t E,eff [-]Horizontaldruck <strong>bei</strong> Sofortbelastung und <strong>bei</strong> Simulation mit einer<strong>Beton</strong>iergeschwindigkeit <strong>von</strong> 2 m/h (Serie 2/7)Die Variation der <strong>Beton</strong>iergeschwindigkeit in Versuchsserie 2/7 bestätigte den zuerwartenden signifikanten Zusammenhang zwischen der <strong>Beton</strong>iergeschwindigkeit unddem maximalen <strong>Frischbetondruck</strong>. Bei dem Versuch SVB-1.1 (NS+VL)* mit v = 1 m/hreduzierte sich der <strong>Frischbetondruck</strong> gegenüber dem Referenzversuch mit v = 2 m/h umzirka 60 %, wo<strong>bei</strong> die Erstarrungszeiten in etwa gleich waren (vgl. Bild 4.40).167