Frischbetondruck bei Verwendung von Selbstverdichtendem Beton
Frischbetondruck bei Verwendung von Selbstverdichtendem Beton Frischbetondruck bei Verwendung von Selbstverdichtendem Beton
2 Stand der TechnikmitDSumme der Siebdurchgänge (0,25, 0,5, 1, 2, 4, 8, 16, 31,5, 63 mmSiebweiten) der verwendeten Gesteinskörnungen [M.-%]V w Wassergehalt der Rezeptur [l/m³]R tRautiefe der Schalungsoberfläche [mm]Es ist zu bemerken, dass aufgrund des Einsatzes von Betonverflüssigern dieser Ansatzdes wirksamen Wassergehaltes V w, eff bei Selbstverdichtenden Betonen nicht mehrzielführend ist.Vanhove et al. (2001) bestimmte Haft- und Gleitreibungskoeffizienten an einemSelbstverdichtenden Beton. Die ausschließlich direkt nach Mischungsfertigstellungermittelten Koeffizienten betrugen in etwa μ h = 0,04 bzw. μ g = 0,02 (vgl. Kapitel 2.6.5).Djelal et al. (2003) untersuchte den Einfluss von Trennmitteln auf denReibungswiderstand zwischen einer Stahloberfläche (R a = 0,3 µm und R t = 2,3 µm) undeinem Selbstverdichtenden Beton. Verwendung fanden verschiedene Trennmittel miteiner Viskosität von 4 bis 22 mPa⋅s. Die Gleitgeschwindigkeit zwischen Beton undStahloberfläche v r betrug 2,5 bis 50 mm/s bei einer Normalspannung von 50 bis500 kN/m². Der Reibungskoeffizient µ g ohne Trennmittel erreichte bei einerGeschwindigkeit v r von 2,5 mm/s je nach Belastung einen Wert µ g = 0,05 bis 0,1. Bei derVerwendung der Trennmittel verringerte sich µ g auf Werte zwischen 0,03 bis 0,06. DesWeiteren stellte Djelal et al. (2003) bei Verwendung der Trennmittel einen signifikantenEinfluss der Gleitgeschwindigkeit auf den Reibungswiderstand fest. Beispielsweiseverringerte sich bei einer Normalspannung von 133 kN/m² der Reibungskoeffizient vonµ g = 0,06 bei v r = 2,5 mm/s auf µ g = 0,03 bei v r = 50 mm/s. Als Erklärung wird das vonStribeck (1903) erläuterte Verhalten bei geschmierter Lagerung angeführt (vgl. Bild2.26).In Tabelle 2.9 ist eine Auswahl bisheriger Veröffentlichungen zum Reibungsbeiwert µzusammengestellt. Alle Reibungsversuche wurden direkt nach dem Einbau des Betons indie Versuchsapparatur durchgeführt. Zu erkennen sind die zum Teil starken Streuungender Ergebnisse. Zu beachten ist jedoch, dass die Messwerte unter zum Teil starkabweichenden Randbedingungen ermittelt wurden. Dies betrifft beispielsweise dieverwendete Versuchsapparatur, die Höhe der Vertikalspannungen, den Einbauprozess,die Schalungsoberfläche und die Schergeschwindigkeit. Im Allgemeinen ist jedochfestzustellen, dass mit zunehmendem Verformungsvermögen des Frischbetons derReibungsbeiwert abnimmt.Zum Verhalten der Reibung zwischen Frischbeton und Bewehrung sind keineVeröffentlichungen bekannt.52
2 Stand der TechnikReibungsbeiwert µ g 1)[%] erdfeuchtsteifglatte Schalung1)2)plastischundallgem.BetonKonsistenzweich bisGussbetonselbstverdichtendKonsistenzklassen F1 F2 F3 / F4 SVBSpecht (1973) 29 29 0-23 -Böhm (1929) 15 12 0-9 -L’Hermite (1948) - 25-34 - -Schjödt (1955) 35 60 - -Hilvert 2) 14-15 10-11 8-9 -Vanhove (2001) - - - 1,7-4Djelal et al. (2003) - - - 3-10Werte kurz nach Mischungsfertigstellung bzw. Beton im verarbeitbaren ZustandVeröffentlicht in Specht (1973)Tabelle 2.9:Reibungsbeiwerte von Frischbeton2.4.6 Innere Reibung von FrischbetonDer innere Reibungswiderstand von Frischbeton kann anhand der MaterialparameterKohäsion c und Reibungswinkel ϕ quantifiziert werden. Diese Kenngrößen sind mitdem direkten Rahmenscherversuch nach DIN 18137-3 (2002) sowie dem Triaxialversuchnach 18137-2 (1990) bestimmbar. Zur Ermittlung der Kohäsion c werden des WeiterenRheometer eingesetzt.Die Auswertung der Versuche erfolgt direkt (direkter Scherversuch) oder mit Hilfe derMohr’schen Kreise (Triaxialversuch) im τ - σ -Diagramm. Durch die Umhüllende derMohr’schen Kreise wird die Bruchbedingung des Materials beschrieben (vgl. Bild 2.28).Als Bruchbedingung wählt man in der Bodenmechanik üblicherweise eine Gerade.Damit ergibt sich die Mohr-Coulomb’sche Bruchbedingung zuτ 0 = σ ⋅tan ϕ + c(2.28)mit:τ 0 Schergrenze [kN/m²]σNormalspannung [kN/m²]c Kohäsion [kN/m²]ϕ Reibungswinkel [°]Bei den Spannungen ist zwischen den effektiven und den totalen Spannungen zuunterscheiden. Die totalen Spannungen σ sind die aus der äußeren Beanspruchung53
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2 Stand der TechnikmitDSumme der Siebdurchgänge (0,25, 0,5, 1, 2, 4, 8, 16, 31,5, 63 mmSiebweiten) der verwendeten Gesteinskörnungen [M.-%]V w Wassergehalt der Rezeptur [l/m³]R tRautiefe der Schalungsoberfläche [mm]Es ist zu bemerken, dass aufgrund des Einsatzes <strong>von</strong> <strong>Beton</strong>verflüssigern dieser Ansatzdes wirksamen Wassergehaltes V w, eff <strong>bei</strong> Selbstverdichtenden <strong>Beton</strong>en nicht mehrzielführend ist.Vanhove et al. (2001) bestimmte Haft- und Gleitreibungskoeffizienten an einemSelbstverdichtenden <strong>Beton</strong>. Die ausschließlich direkt nach Mischungsfertigstellungermittelten Koeffizienten betrugen in etwa μ h = 0,04 bzw. μ g = 0,02 (vgl. Kapitel 2.6.5).Djelal et al. (2003) untersuchte den Einfluss <strong>von</strong> Trennmitteln auf denReibungswiderstand zwischen einer Stahloberfläche (R a = 0,3 µm und R t = 2,3 µm) undeinem Selbstverdichtenden <strong>Beton</strong>. <strong>Verwendung</strong> fanden verschiedene Trennmittel miteiner Viskosität <strong>von</strong> 4 bis 22 mPa⋅s. Die Gleitgeschwindigkeit zwischen <strong>Beton</strong> undStahloberfläche v r betrug 2,5 bis 50 mm/s <strong>bei</strong> einer Normalspannung <strong>von</strong> 50 bis500 kN/m². Der Reibungskoeffizient µ g ohne Trennmittel erreichte <strong>bei</strong> einerGeschwindigkeit v r <strong>von</strong> 2,5 mm/s je nach Belastung einen Wert µ g = 0,05 bis 0,1. Bei der<strong>Verwendung</strong> der Trennmittel verringerte sich µ g auf Werte zwischen 0,03 bis 0,06. DesWeiteren stellte Djelal et al. (2003) <strong>bei</strong> <strong>Verwendung</strong> der Trennmittel einen signifikantenEinfluss der Gleitgeschwindigkeit auf den Reibungswiderstand fest. Beispielsweiseverringerte sich <strong>bei</strong> einer Normalspannung <strong>von</strong> 133 kN/m² der Reibungskoeffizient <strong>von</strong>µ g = 0,06 <strong>bei</strong> v r = 2,5 mm/s auf µ g = 0,03 <strong>bei</strong> v r = 50 mm/s. Als Erklärung wird das <strong>von</strong>Stribeck (1903) erläuterte Verhalten <strong>bei</strong> geschmierter Lagerung angeführt (vgl. Bild2.26).In Tabelle 2.9 ist eine Auswahl bisheriger Veröffentlichungen zum Reibungs<strong>bei</strong>wert µzusammengestellt. Alle Reibungsversuche wurden direkt nach dem Einbau des <strong>Beton</strong>s indie Versuchsapparatur durchgeführt. Zu erkennen sind die zum Teil starken Streuungender Ergebnisse. Zu beachten ist jedoch, dass die Messwerte unter zum Teil starkabweichenden Randbedingungen ermittelt wurden. Dies betrifft <strong>bei</strong>spielsweise dieverwendete Versuchsapparatur, die Höhe der Vertikalspannungen, den Einbauprozess,die Schalungsoberfläche und die Schergeschwindigkeit. Im Allgemeinen ist jedochfestzustellen, dass mit zunehmendem Verformungsvermögen des Frischbetons derReibungs<strong>bei</strong>wert abnimmt.Zum Verhalten der Reibung zwischen Frischbeton und Bewehrung sind keineVeröffentlichungen bekannt.52