Eine Plattform für die Wissenschaft: Bauingenieurwesen, Architektur und Urbanistik
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Ultra-Hochleistungsbeton UHPC. Herstellung, Eigenschaften und Anwendungsmöglichkeiten
Durch Einsatz von Feinstpartikeln, Mikrosilica und Faserbestandteilen kann man heute Ultrahochleistungsbetone (UHPC = Ultra High Performance Concrete) herstellen, die Druckfestigkeiten bis über 200 N/mm2 erreichen. An der Universität Kassel wurden Untersuchungen durchgeführt, die sich mit den wesentlichen betontechnologischen, verfahrenstechnischen und konstruktiven Voraussetzungen für Herstellung und Einsatz dieser UHPC vor allem hinsichtlich des lastabhängigen Verhaltens befassen. Dichte und Festigkeit werden im Wesentlichen von drei Mechanismen bestimmt: Die mehlfeinen Bestandteile minimieren den Hohlraumgehalt des Trockengemenges, so dass die Druckfestigkeit und Dichtigkeit extrem hoch sind, während der Leimanspruch des Frischbetons gering bleibt und die Viskosität und Fließfähigkeit auch mit wenig Wasser erreicht wird. Durch reaktives Mikrosilica wird bei geringstem Wasser-Bindemittelwert ein sehr dichtes Mikrogefüge erzielt. Darüberhinaus entstehen kaum trennende Wasserfilme, da der Leim kaum noch Wasser absondert. Die beschriebenen Untersuchungen zeigten, dass mit herkömmlichen verfahrentechnischen Mitteln ultrahochfeste Faserbetone mit Größtkornabmessungen zwischen 0,5 und 0,8 mm in unterschiedlicher Konsistenz herstellbar sind und dabei eine Druckfestigkeit von 170 N/mm2 beziehungsweise 220 N/mm2 nach einer Wärmebehandlung bei rund 90 Grad C erreichen. Die einaxiale Zugfestigkeit dieser Betone kann dabei bis zu 10 N/mm2, die Biegezugfestigkeit bis zu 20 N/mm2 betragen. Die Zugabe von Fasern ist notwendig, um das aufgrund der hohen gespeicherten Energie bei Erreichen der Bruchlast schlagartig spröde Versagenzu verhindern. Die notwendige Menge liegt in der Größenordnung von rund 2,5 Volumen-% feiner, gleichmäßig verteilter Stahlfasern. Zudem ist eine gezielte Schub-,Querzug- und Biegezugbewehrung erforderlich. Werden textil bewehrte steife oder erdfeuchte Betone eingesetzt und mit hoher dynamischer und statischer Energie verdichtet, sind Druckfestigkeiten bis über 250 N/mm2 und Biegezugfestigkeiten bis 50 N/mm2 möglich. Einsatzbereiche finden sich in den verschiedensten Verbundkonstruktionen. Weitere Untersuchungen werden sich mit den lastunabhängigen Verformungen und der Dauerhaftigkeit von UHPC befassen.
Ultra-Hochleistungsbeton UHPC. Herstellung, Eigenschaften und Anwendungsmöglichkeiten
Durch Einsatz von Feinstpartikeln, Mikrosilica und Faserbestandteilen kann man heute Ultrahochleistungsbetone (UHPC = Ultra High Performance Concrete) herstellen, die Druckfestigkeiten bis über 200 N/mm2 erreichen. An der Universität Kassel wurden Untersuchungen durchgeführt, die sich mit den wesentlichen betontechnologischen, verfahrenstechnischen und konstruktiven Voraussetzungen für Herstellung und Einsatz dieser UHPC vor allem hinsichtlich des lastabhängigen Verhaltens befassen. Dichte und Festigkeit werden im Wesentlichen von drei Mechanismen bestimmt: Die mehlfeinen Bestandteile minimieren den Hohlraumgehalt des Trockengemenges, so dass die Druckfestigkeit und Dichtigkeit extrem hoch sind, während der Leimanspruch des Frischbetons gering bleibt und die Viskosität und Fließfähigkeit auch mit wenig Wasser erreicht wird. Durch reaktives Mikrosilica wird bei geringstem Wasser-Bindemittelwert ein sehr dichtes Mikrogefüge erzielt. Darüberhinaus entstehen kaum trennende Wasserfilme, da der Leim kaum noch Wasser absondert. Die beschriebenen Untersuchungen zeigten, dass mit herkömmlichen verfahrentechnischen Mitteln ultrahochfeste Faserbetone mit Größtkornabmessungen zwischen 0,5 und 0,8 mm in unterschiedlicher Konsistenz herstellbar sind und dabei eine Druckfestigkeit von 170 N/mm2 beziehungsweise 220 N/mm2 nach einer Wärmebehandlung bei rund 90 Grad C erreichen. Die einaxiale Zugfestigkeit dieser Betone kann dabei bis zu 10 N/mm2, die Biegezugfestigkeit bis zu 20 N/mm2 betragen. Die Zugabe von Fasern ist notwendig, um das aufgrund der hohen gespeicherten Energie bei Erreichen der Bruchlast schlagartig spröde Versagenzu verhindern. Die notwendige Menge liegt in der Größenordnung von rund 2,5 Volumen-% feiner, gleichmäßig verteilter Stahlfasern. Zudem ist eine gezielte Schub-,Querzug- und Biegezugbewehrung erforderlich. Werden textil bewehrte steife oder erdfeuchte Betone eingesetzt und mit hoher dynamischer und statischer Energie verdichtet, sind Druckfestigkeiten bis über 250 N/mm2 und Biegezugfestigkeiten bis 50 N/mm2 möglich. Einsatzbereiche finden sich in den verschiedensten Verbundkonstruktionen. Weitere Untersuchungen werden sich mit den lastunabhängigen Verformungen und der Dauerhaftigkeit von UHPC befassen.
Ultra-Hochleistungsbeton UHPC. Herstellung, Eigenschaften und Anwendungsmöglichkeiten
Ultra high performance concrete UHPC. Composition, properties and applications
Bornemann, R. (Autor:in) / Schmidt, M. (Autor:in) / Fehling, E. (Autor:in) / Middendorf, B. (Autor:in)
Beton- und Stahlbetonbau ; 96 ; 458-467
2001
10 Seiten, 17 Bilder, 2 Tabellen, 9 Quellen
Aufsatz (Zeitschrift)
Deutsch