Frischbetondruck bei Verwendung von Selbstverdichtendem Beton
Frischbetondruck bei Verwendung von Selbstverdichtendem Beton Frischbetondruck bei Verwendung von Selbstverdichtendem Beton
2 Stand der TechnikNach Haist&Müller (2005) können bei der Verwendung von leichten Gesteinskörnungendie rheologischen Eigenschaften durch Adsorption von Leimbestandteilen durch eineÄnderung des Druckzustandes, z. B. durch den Pumpvorgang, signifikant beeinflusstwerden. Da auch in Schalungen eine Veränderung des Druckzustandes vorliegt, ist einsignifikanter Einfluss der Adsorptionsneigung der Gesteinskörnungen auf denFrischbetondruck zu vermuten.2.3.7.5 Einfluss der PackungsdichteDie Packungsdichte eines Stoffes ist als dessen bezogenes Volumen Φ definiert, welchesin einem Gesamtvolumen enthalten ist. Die Porosität oder der Haufwerksporenraum Πund die Packungsdichte sind direkt voneinander abhängig:Π = 1 − Φ(2.19)Die Packungsdichte von Gesteinskörnungen ist nach Grübl et al. (2001) und Larrard(1999) von hoher Relevanz für die Betontechnologie. Sie beeinflusst in hohem Grade dierheologischen Eigenschaften.Zum einfachen Verständnis des Systems Frischbeton wurden in der Vergangenheitverschiedene Modellvorstellungen entwickelt. Bild 2.18 zeigt die gängigsten Modelle,mit denen gezeigt werden kann, welche Bedingungen erfüllt sein müssen, damit eingranulares Gemisch verarbeitbar ist.Modell Aalle FeststoffeHaftwasserModell BGesteinskörnungHaft- und ZwickelwasserModell CGesteinskörnungLeim auf derOberflächePorenwasser und LuftporenLeim inklusiveFrischbetonporenLeim inklusiveFrischbetonporenBild 2.18: Verschiedene Modelle zur Beschreibung der FrischbetonstrukturBei Modell A nach de Larrard (1999) muss die Oberfläche aller Feststoffpartikel mitWasser benetzt und der Haufwerksporenraum aller Feststoffe vollständig mit Wassergefüllt sein. Demgegenüber fordert Modell B nach Marquardt (2002) die Benetzunglediglich der Oberfläche der Gesteinskörnung mit Wasser und weiterhin die Füllung desHaufwerksporenraumes der Gesteinskörnung mit Leim (Wasser, Mehlkornanteile derFeststoffe und Luft). Entsprechend Modell C nach Plagemann (1962) muss sowohl die32
2 Stand der TechnikBenetzung der Gesteinskörnungsoberfläche als auch die Ausfüllung desHaufwerksporenraumes der Gesteinskörnung mit Leim erfolgen.Allen Vorstellungen ist gemein, dass das minimale Wasser- bzw. Leimvolumen inModell A bis C bei größter Packungsdichte der festen Phase erreicht wird. Hier hat derBeton jedoch eine unendlich hohe Fließgrenze und ist demnach nicht verarbeitbar. Umeine wirtschaftliche Verarbeitbarkeit sicherzustellen bzw. ein Fließen des Betons, wiebeim SVB erwünscht, zu ermöglichen, müssen die Feststoffe lockerer gepackt sein. Dasentsprechend größere Lückenvolumen wird mit der flüssigen Phase ausgefüllt. DerWassergehalt bzw. Leimgehalt, bei der eine Verarbeitung gerade möglich ist, kann auchals Sättigungspunkt oder Wasseranspruch bezeichnet werden. Die flüssige Phase bildeteine schmierende Schicht um die Feststoffpartikel. Durch die Vergrößerung derSchichtdicke wird das Gemisch bzw. der Beton besser verarbeitbar.Die Steuerung der Fließeigenschaften des Betons kann über die rheologischenEigenschaften sowie das Volumen der flüssigen Phase erfolgen. Es ist weiterhin zubemerken, dass je nach Einbauart, wie z. B. Walzen, Rütteln, selbstverdichtend, einunterschiedlicher Packungszustand der Feststoffe erreicht wird und dieKorngrößenverteilung entsprechend anzupassen ist.Damit der erforderliche Wasser- bzw. Leimgehalt minimiert werden kann, ist beimEntwurf von Betonmischungen insbesondere ein geringer Haufwerksporenraum derGesteinskörnungen anzustreben. Der Haufwerksporenraum eines granularen Gemischswird im Wesentlichen von seiner Korngrößenverteilung beeinflusst. In der Vergangenheitversuchte man, allgemeingültige Idealsieblinien zu entwickeln. Festzustellen ist, dass eineSieblinie nur unter Beachtung der spezifischen Anforderungen an die Frisch- undFestbetoneigenschaften, insbesondere die Verarbeitbarkeit, optimiert werden kann. Beider praktischen Anwendung sind zusätzlich weitere Randbedingungen, wie z. B. dieregionale Verfügbarkeit der Gesteinsvorkommen, in Betracht zu ziehen.Auf Grundlage der Untersuchungen von Fuller&Thompson (1907) wurde die allgemeinbekannte und durch Gleichung (2.20) beschriebene Korngrößenverteilung abgeleitet.S( d )mitD pd ppf⎛ d p ⎞= 100 ⋅ ⎜ ⎟D(2.20)⎝ p ⎠Größtkorndurchmesser des Partikelgemischsbetrachteter PartikeldurchmesserS ( d p ) prozentualer Siebdurchgang aller Partikel durch das Sieb mit derSiebweite d pf beträgt je nach Packungsprozess und Partikelform 0,3 bis 0,533
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2 Stand der TechnikNach Haist&Müller (2005) können <strong>bei</strong> der <strong>Verwendung</strong> <strong>von</strong> leichten Gesteinskörnungendie rheologischen Eigenschaften durch Adsorption <strong>von</strong> Leimbestandteilen durch eineÄnderung des Druckzustandes, z. B. durch den Pumpvorgang, signifikant beeinflusstwerden. Da auch in Schalungen eine Veränderung des Druckzustandes vorliegt, ist einsignifikanter Einfluss der Adsorptionsneigung der Gesteinskörnungen auf den<strong>Frischbetondruck</strong> zu vermuten.2.3.7.5 Einfluss der PackungsdichteDie Packungsdichte eines Stoffes ist als dessen bezogenes Volumen Φ definiert, welchesin einem Gesamtvolumen enthalten ist. Die Porosität oder der Haufwerksporenraum Πund die Packungsdichte sind direkt <strong>von</strong>einander abhängig:Π = 1 − Φ(2.19)Die Packungsdichte <strong>von</strong> Gesteinskörnungen ist nach Grübl et al. (2001) und Larrard(1999) <strong>von</strong> hoher Relevanz für die <strong>Beton</strong>technologie. Sie beeinflusst in hohem Grade dierheologischen Eigenschaften.Zum einfachen Verständnis des Systems Frischbeton wurden in der Vergangenheitverschiedene Modellvorstellungen entwickelt. Bild 2.18 zeigt die gängigsten Modelle,mit denen gezeigt werden kann, welche Bedingungen erfüllt sein müssen, damit eingranulares Gemisch verar<strong>bei</strong>tbar ist.Modell Aalle FeststoffeHaftwasserModell BGesteinskörnungHaft- und ZwickelwasserModell CGesteinskörnungLeim auf derOberflächePorenwasser und LuftporenLeim inklusiveFrischbetonporenLeim inklusiveFrischbetonporenBild 2.18: Verschiedene Modelle zur Beschreibung der FrischbetonstrukturBei Modell A nach de Larrard (1999) muss die Oberfläche aller Feststoffpartikel mitWasser benetzt und der Haufwerksporenraum aller Feststoffe vollständig mit Wassergefüllt sein. Demgegenüber fordert Modell B nach Marquardt (2002) die Benetzunglediglich der Oberfläche der Gesteinskörnung mit Wasser und weiterhin die Füllung desHaufwerksporenraumes der Gesteinskörnung mit Leim (Wasser, Mehlkornanteile derFeststoffe und Luft). Entsprechend Modell C nach Plagemann (1962) muss sowohl die32