IGF-Projekt 20729 BG

Verfahren zur Qualitätssteigerung von Betonbauteilen durch kapillardruckbasierte Überwachung und Steuerung der Nachbehandlung im frühen Alter

Forschungsvereinigung

Deutscher Beton- und Bautechnik-Verein E.V.

Forschungsstellen

Forschungseinrichtung 1: Forschungs- und Transferzentrum Leipzig e.V.

Forschungseinrichtung 2: Hochschule Darmstadt

Laufzeit

01.12.2019 bis 31.03.2022

Zusammenfassung

Ziel des Projektes war es die auf Beton im frühen Alter einwirkenden Beanspruchungen sowie den sich zeitgleich entwickelnden Materialwiderstand zu untersuchen. Hieraus sollten Rückschlüsse auf mögliche Eingriffserfordernisse gezogen werden, um kritische Materialzustände zu vermeiden und eine Qualitätssteigerung zu erreichen.

Zur Ermittlung des Materialwiderstands wurde auf Ankerauszugversuche zurückgegriffen. Diese ermöglichen im plastischen Materialzustand eine auf Zugspannungen basierende trennende Beanspruchung des Gefüges. Als Messgröße für die zu einem bestimmten Zeitpunkt herrschenden Einwirkungen wurde die Kapillardruckmessung gewählt. Im frühen Betonalter, in der der Beton noch weitgehend im plastischen Materialzustand ist, stellt der aus internem und externem Wasserverlust bzw. Wasserverbrauch resultierende kapillare Saugdruck (negative Kapillardruck) eine integrale Messgröße über die meisten Einwirkungen dar.

In dem Projekt konnte gezeigt werden, dass der Widerstand von Beton im frühen Alter experimentell reproduzierbar über Ankerauszugversuche bestimmt werden kann. Hierzu wurden eine vereinfachte Versuchseinrichtung sowie ein weitgehend automatisierbarer Versuchsstand entwickelt (siehe Abb. 1). Der über die Ankerauszugkräfte charakterisierten Beanspruchbarkeit kann der Kapillardruck als wirkende Beanspruchung gegenübergestellt werden. Hierfür wurde für die zur Verfügung stehenden Kapillardrucksensoren eine geeignete Softwareanbindung entwickelt. In Experimenten konnte die Interaktion zwischen Beanspruchbarkeit und Kapillardruckentwicklung nachgewiesen werden.

In Zusammenarbeit mit den Praxispartnern kam die Kapillardruckmessung als Messverfahren bei Betonanwendungen zum Einsatz, überwiegend in Fertigteilwerken. Zur Überwachung der Nachbehandlung wurden hier, neben der eigentlichen Messung am Bauteil, auch externe Referenzprobekörper mit und ohne Nachbehandlung genutzt. So konnte der Nachbehandlungseffekt am Bauteil eingeschätzt werden und bei einigen Anwendungen bereits Empfehlungen zur Optimierung der Nachbehandlung ausgesprochen werden. Mit den Erkenntnissen aus den Experimenten und den Untersuchungen mit den Praxispartnern konnten einige Verfahrensanwendungen zur Steuerung der Nachbehandlung vorgeschlagen und erprobt werden.

Sofern kritische Zustände im frühen Alter zu erwarten sind, könnte die Kapillardruckmessung, ggf. in Kombination mit Informationen zur Beanspruchbarkeit, als Steuergröße für die Nachbehandlung genutzt werden. Die Untersuchungen sollen in Folgeprojekten weitergeführt werden.