A platform for research: civil engineering, architecture and urbanism
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Mehrskalige Werkstofferforschung des Nanowerkstoffs UHPC im Hinblick auf die besonderen technischen Anforderungen im Spezialtiefbau. Abschlussbericht
Die Ergebnisse zeigen, dass das Ziel Nutzbarmachung des Nanowerkstoffs UHPC für den Spezialtiefbau" erreicht wurde. Das Ziel des Arbeitspaketes 2 wurde erreicht, der Austausch der Mikrostahlfasern durch ökonomisch und ökologisch günstigere Stahlfasern ist möglich. Durch Einsatz einer optimierten Kombination aus Oberflächenbehandlung und UHPC-Matrix können Mikrostahlfasern ersetzt werden. Zwar wurde das Ziel der Erhöhung der Druck- und Spaltzugfestigkeit von UHPC im Arbeitspaket 3 nicht wie geplant durch eine Optimierung der Reaktion des Silikastaubs erreicht, dennoch konnte durch gezielte Kombination von Ausgangsstoffen die Druckfestigkeit bis auf etwa 250 N/mm2 erhöht werden. Demnach ist auch das Ziel des Arbeitspakets 3 erreicht worden. Für das Arbeitspaket 4 wurde die Übertragung der mit dem Laborintensivmischer gewonnenen Erkenntnisse zur Herstelltechnologie auf den hochskalierten Maßstab erfolgreich nachgewiesen. Weiterhin wurde das Gefahrenpotential bei der Verwendung von Nanopartikeln während des Befüllens und Mischens abgeschätzt. Die Bewertung der Luftreinheit anhand eines Parameters ergab im Mittel eine schwach bis mäßig belastete Luft durch Nanopartikel. Damit konnte gezeigt werden, dass durch das Mischen eines UHPCs und eines Normalbetons vergleichbare Luftbelastungen vorherrschen und damit kein höheres Gefahrenpotential durch die Verwendung von Nanopartikeln für UHPC besteht. Damit wurde das Ziel des Arbeitspakets 4 erreicht. Die Untersuchungen im Arbeitspaket 5 an realitätsnahen Probekörpern haben gezeigt, dass es möglich ist, den Werkstoffwiderstand gegenüber typischen Beanspruchungen aus dem Spezialtiefbau so einzustellen, dass ein Ersatz des Baustoffs Stahl möglich ist. Aus den Ergebnissen der untersuchten Betone konnte gefolgert werden, dass der Stahlfasergehalt und hier speziell das Volumen an Mikrostahlfasern einen großen Einfluss auf die anwendungsspezifischen Festigkeitseigenschaften der Betone haben. Demgegenüber können die Betonzusammensetzungen von ökologisch optimierten Betonen im Vergleich zu den Ausgangsrezepturen als gleichwertig angesehen werden. Damit ist es möglich, gegenüber dem Stahl nochmals potentielle Umweltwirkungen und Kosten durch Reduzierung von Zement und Fließmittel zu verringern.
Mehrskalige Werkstofferforschung des Nanowerkstoffs UHPC im Hinblick auf die besonderen technischen Anforderungen im Spezialtiefbau. Abschlussbericht
Die Ergebnisse zeigen, dass das Ziel Nutzbarmachung des Nanowerkstoffs UHPC für den Spezialtiefbau" erreicht wurde. Das Ziel des Arbeitspaketes 2 wurde erreicht, der Austausch der Mikrostahlfasern durch ökonomisch und ökologisch günstigere Stahlfasern ist möglich. Durch Einsatz einer optimierten Kombination aus Oberflächenbehandlung und UHPC-Matrix können Mikrostahlfasern ersetzt werden. Zwar wurde das Ziel der Erhöhung der Druck- und Spaltzugfestigkeit von UHPC im Arbeitspaket 3 nicht wie geplant durch eine Optimierung der Reaktion des Silikastaubs erreicht, dennoch konnte durch gezielte Kombination von Ausgangsstoffen die Druckfestigkeit bis auf etwa 250 N/mm2 erhöht werden. Demnach ist auch das Ziel des Arbeitspakets 3 erreicht worden. Für das Arbeitspaket 4 wurde die Übertragung der mit dem Laborintensivmischer gewonnenen Erkenntnisse zur Herstelltechnologie auf den hochskalierten Maßstab erfolgreich nachgewiesen. Weiterhin wurde das Gefahrenpotential bei der Verwendung von Nanopartikeln während des Befüllens und Mischens abgeschätzt. Die Bewertung der Luftreinheit anhand eines Parameters ergab im Mittel eine schwach bis mäßig belastete Luft durch Nanopartikel. Damit konnte gezeigt werden, dass durch das Mischen eines UHPCs und eines Normalbetons vergleichbare Luftbelastungen vorherrschen und damit kein höheres Gefahrenpotential durch die Verwendung von Nanopartikeln für UHPC besteht. Damit wurde das Ziel des Arbeitspakets 4 erreicht. Die Untersuchungen im Arbeitspaket 5 an realitätsnahen Probekörpern haben gezeigt, dass es möglich ist, den Werkstoffwiderstand gegenüber typischen Beanspruchungen aus dem Spezialtiefbau so einzustellen, dass ein Ersatz des Baustoffs Stahl möglich ist. Aus den Ergebnissen der untersuchten Betone konnte gefolgert werden, dass der Stahlfasergehalt und hier speziell das Volumen an Mikrostahlfasern einen großen Einfluss auf die anwendungsspezifischen Festigkeitseigenschaften der Betone haben. Demgegenüber können die Betonzusammensetzungen von ökologisch optimierten Betonen im Vergleich zu den Ausgangsrezepturen als gleichwertig angesehen werden. Damit ist es möglich, gegenüber dem Stahl nochmals potentielle Umweltwirkungen und Kosten durch Reduzierung von Zement und Fließmittel zu verringern.
Mehrskalige Werkstofferforschung des Nanowerkstoffs UHPC im Hinblick auf die besonderen technischen Anforderungen im Spezialtiefbau. Abschlussbericht
Multiscale material research of the nano material UHPC (ultra high performance concrete) with regard to the specific technical requirements in the foundation engineering. Final report.
Illguth, S. (author) / Stengel, T. (author)
2012
88 Seiten, 95 Bilder, 15 Tabellen, 15 Quellen
Report
German
Ultrahochleistungsbeton , nanokristalliner Werkstoff , Tiefbau , Ausfall , stahlfaserverstärkter Beton , Hydratisieren , Wasserabbinden von Zement , Schlagfestigkeit , Tragfähigkeit , Belastbarkeit , Zugfestigkeit , Korngrößenverteilung , Quarz , Silicafeinststaub , Portlandzement , Druckfestigkeit , Mikrogefüge , Faserverstärkung , Ultraschallprüfung , Elastizitätsmodul , Zugspannung , mechanische Spannungsverteilung , Scherspannung , Riss (Werkstofffehler)
Erforschung neuer Anwendungen für UHPC im Spezialtiefbau : Forschungsbericht ; Schlussbericht
| UB Braunschweig | 2012