Frischbetondruck bei Verwendung von Selbstverdichtendem Beton
Frischbetondruck bei Verwendung von Selbstverdichtendem Beton Frischbetondruck bei Verwendung von Selbstverdichtendem Beton
4 Untersuchung der Materialkenngrößen4.4.7 Zusammenfassung der Untersuchungsergebnisse zum SeitendruckbeiwertIn den durchgeführten Untersuchungen wurde deutlich, dass sowohl dieMischungszusammensetzung als auch die Randbedingungen der Versuche einensignifikanten Einfluss auf die Belastung lotrechter Schalungen haben.Zum Zeitpunkt des Betoneinbaus wies der Frischbeton stets einen Seitendruckbeiwertvon λ = 1, 0 und damit hydrostatisches Verhalten auf. Im weiteren Verlauf verringertesich der Seitendruckbeiwert infolge des Ansteifens und Erstarrens, wodurch sich beiVertikallaststeigerung der Anstieg des Horizontaldrucks reduzierte. Bei konstanterBelastungsgeschwindigkeit wurde der überwiegende Teil des maximalenFrischbetondrucks bereits zum Zeitpunkt des Erstarrungsbeginns (Knetbeutelverfahren)erreicht.Hinsichtlich der Mischungszusammensetzung bei in der Praxis eingesetztenSelbstverdichtenden Betonen beeinflussen insbesondere die Parameter Wasser-Zement-Wert, Fließmitteltyp, Zementtyp sowie Art und Menge des Betonzusatzstoffes denFrischbetondruck. Als integrale Größe wurden hier die Erstarrungszeiten identifiziert.Der mit verschiedenen Prüfverfahren ermittelte Erstarrungsbeginn sowie dasErstarrungsende korrelierten sehr gut mit dem gemessenen Horizontaldruck, unter derVoraussetzung gleicher Versuchsbedingungen.Neben der Mischungszusammensetzung wurde weiterhin ein signifikanter Einfluss derRandbedingungen der Versuche auf den maximalen Horizontaldruck festgestellt. Zunennen sind hier insbesondere die simulierte Betoniergeschwindigkeit(Belastungsgeschwindigkeit), der Einbauzeitpunkt des Betons sowie auftretendeErschütterungen. Durch die Schalungsverformungen wurde der Maximaldruck lediglichgering beeinflusst. Demgegenüber reduzierte sich der Druckzustand nach dem Erreichendes Erstarrungsbeginns durch ein Nachgeben der Schalung gegenüber einer eherunnachgiebigen Schalung signifikant.Die eingeführte integrale Größe λ tot stellt den maximalen Horizontaldruck, bezogen aufdas Produkt von Betoniergeschwindigkeit, Frischbetonwichte und jeweils gewählterErstarrungszeit, dar. In Abhängigkeit der gewählten Betonzusammensetzung sowie derRandbedingungen kann λ tot variieren. Die Streuungen von λ tot sind beisicherheitstheoretischen Überlegungen zur Bemessung der Schalungen zuberücksichtigen.182
4 Untersuchung der Materialkenngrößen4.5 Ergebnisse der Versuche zum Reibungsverhalten4.5.1 Vorgehen zur ErgebnisanalyseIn Bild 4.57 ist der Verlauf der ermittelten Schubspannungen zwischen Frischbeton undSchalungsschwert τ m (vgl. Kapitel 4.2.8) in Abhängigkeit der gemessenen VertikalundHorizontalspannungen σ v bzw. σ h und der Auszugsgeschwindigkeit desSchalungsschwertes v A am Beispiel der Rezeptur SVB-1 dargestellt. Entsprechend desAblauftyps B1 (vgl. Kapitel 4.3.2) ergeben sich die unterschiedlichen Laststufen zumPrüfzeitpunkt t ≈ .t A, KBVertikal- und Horizontalspannung [kN/m²]300250200150100500Vertikalspannung obenmittlere Horizontalspannungmittlere Schubspannung (abzügl. Nullkraft)SVB-1Prüfzeitpunkt: t ≈ t A,KBv A = 5 mm/min v A = 5 mm/min v A = 5 mm/minv A = 0 v A = 0 v A = 0 v A = 00 100 200 300 400302520151050Schubspannung [kN/m²]Zeit [s]Bild 4.57:Verlauf der Schubspannungen τ m bei Steigerung der Vertikal- undHorizontalspannungen am Beispiel der Rezeptur SVB-1 zum Prüfzeitpunktt ≈ t A,KBJe Laststufe wird der Maximalwert der Schubspannungen während des Ausziehvorgangserreicht ( v A = 5 mm/min). In der Regel konnte nicht zwischen einer Haft- undGleitreibung differenziert werden. Da bei Versuchsablauf B1 durch dieVertikallaststeigerung die Kontaktzone zwischen Frischbeton und Schalungsoberflächesignifikant gestört wurde, ist der Haftanteil in diesem Fall als sehr gering einzuschätzen.Den Verlauf des Reibungsbeiwertes μ nach Gleichung (4.1) zeigt Bild 4.58. Es wirddeutlich, dass sich der Reibungswiderstand nach Abschluss des Ausziehvorgangsreduziert und nachfolgend einen nahezu konstanten Wert erreicht. Da in einer realenSchalung die Schergeschwindigkeit zwischen dem Frischbeton und der Oberfläche alssehr gering einzuschätzen ist, wurde für die weiteren Untersuchungen stets dieserkonstante „Plateauwert“ verwendet. Der zugehörige Abzugswert aus dem Nullversuch istebenfalls konstant. Die Schubspannungen und Reibungsbeiwerte aller Versuche am183
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4 Untersuchung der Materialkenngrößen4.5 Ergebnisse der Versuche zum Reibungsverhalten4.5.1 Vorgehen zur ErgebnisanalyseIn Bild 4.57 ist der Verlauf der ermittelten Schubspannungen zwischen Frischbeton undSchalungsschwert τ m (vgl. Kapitel 4.2.8) in Abhängigkeit der gemessenen VertikalundHorizontalspannungen σ v bzw. σ h und der Auszugsgeschwindigkeit desSchalungsschwertes v A am Beispiel der Rezeptur SVB-1 dargestellt. Entsprechend desAblauftyps B1 (vgl. Kapitel 4.3.2) ergeben sich die unterschiedlichen Laststufen zumPrüfzeitpunkt t ≈ .t A, KBVertikal- und Horizontalspannung [kN/m²]300250200150100500Vertikalspannung obenmittlere Horizontalspannungmittlere Schubspannung (abzügl. Nullkraft)SVB-1Prüfzeitpunkt: t ≈ t A,KBv A = 5 mm/min v A = 5 mm/min v A = 5 mm/minv A = 0 v A = 0 v A = 0 v A = 00 100 200 300 400302520151050Schubspannung [kN/m²]Zeit [s]Bild 4.57:Verlauf der Schubspannungen τ m <strong>bei</strong> Steigerung der Vertikal- undHorizontalspannungen am Beispiel der Rezeptur SVB-1 zum Prüfzeitpunktt ≈ t A,KBJe Laststufe wird der Maximalwert der Schubspannungen während des Ausziehvorgangserreicht ( v A = 5 mm/min). In der Regel konnte nicht zwischen einer Haft- undGleitreibung differenziert werden. Da <strong>bei</strong> Versuchsablauf B1 durch dieVertikallaststeigerung die Kontaktzone zwischen Frischbeton und Schalungsoberflächesignifikant gestört wurde, ist der Haftanteil in diesem Fall als sehr gering einzuschätzen.Den Verlauf des Reibungs<strong>bei</strong>wertes μ nach Gleichung (4.1) zeigt Bild 4.58. Es wirddeutlich, dass sich der Reibungswiderstand nach Abschluss des Ausziehvorgangsreduziert und nachfolgend einen nahezu konstanten Wert erreicht. Da in einer realenSchalung die Schergeschwindigkeit zwischen dem Frischbeton und der Oberfläche alssehr gering einzuschätzen ist, wurde für die weiteren Untersuchungen stets dieserkonstante „Plateauwert“ verwendet. Der zugehörige Abzugswert aus dem Nullversuch istebenfalls konstant. Die Schubspannungen und Reibungs<strong>bei</strong>werte aller Versuche am183