AiF-Forschungsvorhaben Nr. 13051 N

Einfluss des Zusammenwirkens von Mehlkorn und Fließmittel auf die Eigenschaften selbstverdichtender Betone

Forschungsziel und Lösungsweg

In diesem AiF-geförderten Forschungsvorhaben wurde die Möglichkeit untersucht, das experimentelle Rezepturentwicklungsverfahren für selbstverdichtenden Beton so zu modifizieren, um unter den Bedingungen von Betonwerken gezielt einzelne Frisch- und Festbetoneigenschaften für einen Mischungsentwurf steuern und optimieren zu können. Die zielsichere Steuerung der Verarbeitbarkeit spielt eine herausragende Rolle bei der Verwendung von SVB. Sie umfasst sowohl die Einflüsse auf die Einstellung der planmäßigen Verarbeitbarkeit unmittelbar nach Mischungsende als auch die Beherrschung der Verarbeitbarkeit in Abhängigkeit von der Zeit bis zum Ende des Einbauvorgangs.
Um dieses Ziel zu erreichen, waren Untersuchungen zu den beiden Themenbereichen Feinstoffoptimierung und Verflüssigung nötig. Die Feinstoffoptimierung dient der Vorhersage von Anhaltswerten zur Ermittlung des optimalen Wassergehalts aus vorgeprüften granulometrischen Parametern. Die Verflüssigung umfasst die Steuerung der zeitlichen Verarbeitbarkeitseigenschaften durch Wasser und Fließmittel in Abhängigkeit von der Mehlkornzusammensetzung, dem Fließmittel und den Umgebungsbedingungen wie zum Beispiel der Temperatur. Aus den Untersuchungen zur Feinstoffoptimierung und zur Verflüssigung wurde in Abhängigkeit der jeweiligen Anforderungen an den selbstverdichtenden Beton ein Maßnahmenkatalog abgeleitet, der Entscheidungshilfen zur Steuerung der Verarbeitbarkeit enthält.

Das Ziel wurde durch Untersuchungen in vier Schwerpunktbereichen erreicht.

Schwerpunkt I

Es sind verschiedene Untersuchungen durchgeführt worden, um das rheologische Verhalten von Mehlkorn in wässerigen Suspensionen unter Berücksichtigung der Kornart, Kornform, Korngrößenverteilung und Rohdichte der Feststoffpartikel zu charakterisieren. Erste Modellleime wurden gezielt mit zement- und silikafeinen Inertstoffen aufgebaut und untersucht, um den Einfluss der chemischen Reaktionen gesondert darstellen zu können. An optimierten Leimzusammensetzungen wurde der Mindestwassergehalt ermittelt, von dem an die Fließgrenze und die Viskosität über Wasser und Fließmittel frei steuerbar wird und zum selbstverdichtenden Mörtel bzw. zum selbstverdichtenden Beton führt.

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Schwerpunkt II

Um Fehlreaktionen mit den ausgewählten mehlfeinen Stoffen zu vermeiden und um Hinweise zur Dispergierbarkeit und Dispergierungszeit von verschiedenen Leimen und Mörteln zu erhalten, wurden orientierende Prüfungen zur Wirkungsweise und Verträglichkeit der neuen Fließmittelgeneration auf der Basis von Polycarboxylatether durchgeführt.

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Schwerpunkt III

Zur Ermittlung der Einflüsse auf die Verarbeitbarkeitsdauer und zur Steuerung der Frischbetoneigenschaften in z.T. unterschiedlichen Temperaturbereichen wurden rheologische Untersuchungen an selbstverdichtenden Mörteln durchgeführt.

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Schwerpunkt IV

Im Schwerpunktbereich IV wurden die rheologischen Untersuchungen auf selbstverdichtende Betone ausgedehnt. Es wurden die Einflüsse auf die Verarbeitbarkeit herausgearbeitet sowie von charakteristischen SVB wichtige Gebrauchseigenschaften wie die Festigkeit, der Frostwiderstand, das Spannungs-Dehnungs-Verhalten sowie die lastfreie Formänderung ermittelt.

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Zusammenfassung

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Die Ergebnisse der Schwerpunktuntersuchungen zeigen Entwurfskriterien für selbstverdichtende Betone.

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