Modellierung der Chloriddiffusion in der karbonatisierten Randzone von Beton

Transkript

1 Institut für Bauphysik und Materialwissenschaft Modellierung der Chloriddiffusion in der karbonatisierten Randzone von Beton U.Dahme, R. Auberg,M.J. Setzer Nr. 1

2 Inhalt Einleitung Untersuchungsprogramm Untersuchungsmethoden Ergebnisse Forschungsziel U.Dahme, R. Auberg,M.J. Setzer Nr. 2

3 Einleitung Chloridgehalt bezogen auf Zementgehalt [Gew-%] I II S c III CEM I 32,5 R Referenzgehalt Bestimmung der Startkonzentration S c für neues Diffusionsmodell Einflussparameter - Porosität und Änderung - Phasenabhängigkeit Abstand zur Prüffläche [mm] - Bindungskapazität Ref. R. Auberg U.Dahme, R. Auberg,M.J. Setzer Nr. 3

4 Modellierung Chloridbelastet vor der Karbonatisierung Zement und Zusatzstoffe Karbonatisierung Porosität Nicht Chloridbelastet vor der Karboantisierung Modell Sorption/Desorption Von Chlor-Ionen Phasenzusammensetzung U.Dahme, R. Auberg,M.J. Setzer Nr. 4

5 Modellierung Feuchtespeicherfunktion Materialparameter z.b. Porosität Diffusionskoeffizient Modellierung Sorption / Desorption ESW Isotherme Karbonatisierung Diffusionskoeffizient U.Dahme, R. Auberg,M.J. Setzer Nr. 5

6 Untersuchungsprogramm CEM I 32.5 CEM III A 32.5 CEM III B 32.5 CEM I % FA CEM I % TES Beton Lagerung Beton Karbonat. Lagerung Zementstein Sorption Zementstein Karbonat. Sorption Zementstein na. Karbonat. Sorption NaCL,CaCL g Chlorid/L 1 Jahr Karbonatisierung NaCL, CaCL 2 6 Monate 18,2 g Chlorid/L 0,5 Vol %; 54 % RF 1 Jahr 0,04 Vol %; 100 %RF w/z = 0.6 Sorption 3 Wochen 2, 6, 10, 18.2, 30, 45, 60 g Chlorid/L w/z = 0.6 Karbonatisierung Sorption 4 Wochen 2, 6, 10, 18.2, 30, 45, 60 g Chlorid/L 3 Wochen w/z = 0.6 Karbonatisierung Sorption 1 Woche 2, 6, 10, 18.2, 30, 45, 60 g Chlorid/L 3 Wochen U.Dahme, R. Auberg,M.J. Setzer Nr. 6

7 Untersuchungsmethoden Röntgendiffraktometrie [XRD] - Phasenzusammensetzung Thermogravimetrie [TG] - Carbonatgehalt Quecksilberdruckporosimetrie [MIP] - Porosität;Porenradienverteilung Potentiometrie - Chloridbestimmung U.Dahme, R. Auberg,M.J. Setzer Nr. 7

8 Sorption Zeitschaltuhr Thermostat Zu- und Ablauf Magnetrührer Probenhalterung Probenbehälter Rührstab Temperierflüssigkeit U.Dahme, R. Auberg,M.J. Setzer Nr. 8

9 Ergebnisse [Zementanalyse;CEM I 32.5] Glühverlust [%] 2,1382 Reindichte [g/cm³] 3,12 Blaine cm²/g 3120 Cilas cm²/g 4424 SiO 2 [%] 21,2 CaO [%] 65,9 MgO [%] 1,16 Al 2 O 3 [%] 4,17 Fe 2 O 3 [%] 2,43 Mn 2 O 3 [%] 0,038 TiO 2 [%] 0,162 SO 3 [%] 2,86 Cl - [%] 0,043 U.Dahme, R. Auberg,M.J. Setzer Nr. 9

10 Ergebnisse [Klinkerphasenanalyse,CEM I 32.5] Klinkerphasen C3S [M-%] 66,1 C2S [M-%] 10 C3A [M-%] 6 C2(A,F) [M-%] 7,4 Calcit [M-%] 3 Anhydrit [M-%] 2,3 Calciumsulfat-Halbh.[M-%] 1,8 Arkanit [M-%] 1,5 Periklas [M-%] 0.9 Quarz [M-%] ~ 0.8 U.Dahme, R. Auberg,M.J. Setzer Nr. 10

11 Ergebnisse [Zementstein;XRD] Intensität C 3 S CA CA C 2 S/C 3 S C 3 S C 3 A C 3 S CEM I 32,5 Deuna CEM III A 32,5 NW/NA TES Heidelberger Zement Θ U.Dahme, R. Auberg,M.J. Setzer Nr. 11

12 Ergebnisse [Beton, DIN 1045] Beton Mischung Frischbeton Rohdichte CEM I 32.5 CEM III A 32.5 CEM III B 32.5 CEM I FA CEM I TES 360 kg /m³ w/z = 0,5 A/B kg /m³ w/z = 0,5 A/B kg /m³ w/z = 0,5 A/B kg/m³ 80 kg FA w/b = 0,5 A/B kg/m³ CEMI 32,5 36 kg/m³ TES w/z = 0,5 A/B 16 Luftporengehalt [%] Druckfestigkeit [N/mm²] 2,37 1,1 45,8 2,37 0,68 42,9 2,35 1,18 44,5 2,36 0,81 47,0 2,37 0,88 36,2 U.Dahme, R. Auberg,M.J. Setzer Nr. 12

13 Ergebnisse [Beton] Lagerung Karbonatisierung U.Dahme, R. Auberg,M.J. Setzer Nr. 13

14 Ergebnisse [Beton] - dv / dlog r h [mm 3 /g] Beton CEM I 32.5 Beton CEM III B 32.5 Beton CEM I FA Beton CEM I 32,5 + TES Beton CEM III A r h [nm] U.Dahme, R. Auberg,M.J. Setzer Nr. 14

15 Ergebnisse [Zementstein] Trocknung Sorption U.Dahme, R. Auberg,M.J. Setzer Nr. 15

16 Ergebnisse [Zementstein;XRD] Ca(OH) 2 Zementstein CEM I 32,5 Ca(OH) Intensität CaCO Θ U.Dahme, R. Auberg,M.J. Setzer Nr. 16

17 Ergebnisse [Zementstein;TG;DTA] Wärmefluss [mw] Gewicht [mg] Temperatur [ C] U.Dahme, R. Auberg,M.J. Setzer Nr. 17

18 Zukünftige Untersuchungen Sorptionsisothermen - Nicht karbonatisierter Zementstein - Karbonatisierter Zementstein - Nachträglich karbonatisierter Zementstein Chloridverteilung im Beton Diffusionskoeffizienten U.Dahme, R. Auberg,M.J. Setzer Nr. 18

19 D 2 c(, ) (, ) x C t b x t (1 p) ρ x t Fick1, Cl 2 IBPM Forschungsziel karbonatisiert Nicht karbonatisiert D C C ges. /C wl S C D eff. C ges. /C wl Wasser Chlor-Ionen Diffusion Diffusion S A Transport von Chlor-Ionen Sorption ESW Kapil. Saug. MIL Sorption ESW Huckepack Filter? MIL Feuchtigkeit 2 c( x, t) c( x, t) Cb ( x, t) p = D Fick1, Cl 2 (1 p) ρ t x t U.Dahme, R. Auberg,M.J. Setzer Nr. 19