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Sedimentationsverhalten und Robustheit selbstverdichtender Betone: Optimierung auf Basis der Modellierung der interpartikulären Wechselwirkungen in zementbasierten Suspensionen
Ungeachtet seiner zahlreichen betontechnologischen Vorteile hinsichtlich Verarbeitbarkeit und Ausführungsqualität, die sich bei fachgerechter Anwendung auch wirtschaftlich niederschlagen, ist es den Selbstverdichtenden Betonen (SVB) in Europa bisher nicht gelungen, in großem Umfang zur Anwendung zu kommen. Die geringe Akzeptanz des Baustoffs, insbesondere im Bereich des Transportbetons, ist vor allem den Schwierigkeiten geschuldet, die designierten Frischbetoneigenschaften in einer laufenden Produktion, unter baupraktischen Bedingungen reproduzierbar herzustellen. Bislang offenbaren Selbstverdichtende Betone oft eine geringe Robustheit gegenüber Schwankungen der Mischungszusammensetzung oder Schwankungen der Eigenschaften der Ausgangsstoffe. In der Folge weisen sie entweder unzureichende Verarbeitbarkeitsund Selbstentlüftungseigenschaften oder eine ungenügende MischungsStabilität auf. Dadurch wird ein erhöhter Überwachungsaurwand notwendig, der zu einer Erhöhung von Personalaufwand und Kosten fuhrt. Eine geringe Robustheit stellt somit das Haupthindernis für den sicheren baupraktischen Einsatz Selbstverdichtender Betone dar. Von hoher baupraktischer Relevanz ist die Robustheit im Hinblick auf die Sedimentation der groben Gesteinskörnung bei Schwankungen des Wassergehalts. Bereits eine Wasserüberdosierung von wenigen Litern infolge ungenauer oder unregelmäßiger Bestimmung der Eigenfeuchte der Gesteinskörnung kann zum Verlust der Stabilität eines SVB führen. Im Fokus dieser Arbeit stand daher die Erhöhung der Robustheit Selbstverdichtender Betone im Hinblick auf die Sedimentationsbeständigkeit bei einer Überdosierung des Wassergehalts. Die Erhöhung der Robustheit sollte durch eine Optimierung der Leimphase des SVB unter besonderer Berücksichtigung der instationären rheologischen Eigenschaften sowie der interpartikulären Wechselwirkungen erreicht werden. Die Optimierung erfolgte im Rahmen einer Mehrskalenbetrachtung. Danach wird das Sedimentationsverhalten durch die instationären rheologischen Eigenschaften der das Grobkorn umgebenden Leim- bzw. Mörtelmatrix gesteuert, welche ihrerseits durch die Wechselwirkungen der kolloidalen Partikel des Bindemittelleims bestimmt werden. Dem Optimierungsansatz entsprechend wurden auch die experimentellen Untersuchungen in verschiedenen Größenskalen durchgeführt, ausgehend vom makroskopischen Phänomen der Sedimentation im Beton selbst, über die rheologischen Eigenschaften der Mörtelphase auf der Mesoebene, bis hin zu den interpartikulären Wechselwirkungen zwischen den Partikeln auf der Mikro- und Nanoebene.
Sedimentationsverhalten und Robustheit selbstverdichtender Betone: Optimierung auf Basis der Modellierung der interpartikulären Wechselwirkungen in zementbasierten Suspensionen
Ungeachtet seiner zahlreichen betontechnologischen Vorteile hinsichtlich Verarbeitbarkeit und Ausführungsqualität, die sich bei fachgerechter Anwendung auch wirtschaftlich niederschlagen, ist es den Selbstverdichtenden Betonen (SVB) in Europa bisher nicht gelungen, in großem Umfang zur Anwendung zu kommen. Die geringe Akzeptanz des Baustoffs, insbesondere im Bereich des Transportbetons, ist vor allem den Schwierigkeiten geschuldet, die designierten Frischbetoneigenschaften in einer laufenden Produktion, unter baupraktischen Bedingungen reproduzierbar herzustellen. Bislang offenbaren Selbstverdichtende Betone oft eine geringe Robustheit gegenüber Schwankungen der Mischungszusammensetzung oder Schwankungen der Eigenschaften der Ausgangsstoffe. In der Folge weisen sie entweder unzureichende Verarbeitbarkeitsund Selbstentlüftungseigenschaften oder eine ungenügende MischungsStabilität auf. Dadurch wird ein erhöhter Überwachungsaurwand notwendig, der zu einer Erhöhung von Personalaufwand und Kosten fuhrt. Eine geringe Robustheit stellt somit das Haupthindernis für den sicheren baupraktischen Einsatz Selbstverdichtender Betone dar. Von hoher baupraktischer Relevanz ist die Robustheit im Hinblick auf die Sedimentation der groben Gesteinskörnung bei Schwankungen des Wassergehalts. Bereits eine Wasserüberdosierung von wenigen Litern infolge ungenauer oder unregelmäßiger Bestimmung der Eigenfeuchte der Gesteinskörnung kann zum Verlust der Stabilität eines SVB führen. Im Fokus dieser Arbeit stand daher die Erhöhung der Robustheit Selbstverdichtender Betone im Hinblick auf die Sedimentationsbeständigkeit bei einer Überdosierung des Wassergehalts. Die Erhöhung der Robustheit sollte durch eine Optimierung der Leimphase des SVB unter besonderer Berücksichtigung der instationären rheologischen Eigenschaften sowie der interpartikulären Wechselwirkungen erreicht werden. Die Optimierung erfolgte im Rahmen einer Mehrskalenbetrachtung. Danach wird das Sedimentationsverhalten durch die instationären rheologischen Eigenschaften der das Grobkorn umgebenden Leim- bzw. Mörtelmatrix gesteuert, welche ihrerseits durch die Wechselwirkungen der kolloidalen Partikel des Bindemittelleims bestimmt werden. Dem Optimierungsansatz entsprechend wurden auch die experimentellen Untersuchungen in verschiedenen Größenskalen durchgeführt, ausgehend vom makroskopischen Phänomen der Sedimentation im Beton selbst, über die rheologischen Eigenschaften der Mörtelphase auf der Mesoebene, bis hin zu den interpartikulären Wechselwirkungen zwischen den Partikeln auf der Mikro- und Nanoebene.
Sedimentationsverhalten und Robustheit selbstverdichtender Betone: Optimierung auf Basis der Modellierung der interpartikulären Wechselwirkungen in zementbasierten Suspensionen
Lowke, Dirk (author)
2013
187 Seiten, 157 Bilder, 31 Tabellen, 437 Quellen
Theses
German