Diplomarbeit Nachbehandlung von Beton durch Zugabe wasserspeichernder Zusätze 3 Versuchsdurchführung und Versuchsauswertung

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Thomas Martin
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1 2,50 Serie 1, w/z=0,45 Serie 3, w/z=0,45, mit FM Serie 5, w/z=0,60 Serie 7, w/z=0,60, mit FM Serie 2, w/z=0,45, mit Stab. Serie 4, w/z=0,45, mit Stab.+FM Serie 6, w/z=0,60, mit Stab. Serie 8, w/z=0,60, mit Stab.+FM Festbetonrohdichte ρ (kg/dm³) 2,40 2,30 2,20 2,10 2,00 nach 1 Tag nach 2 Tagen nach 7 Tagen nach 28 Tagen Abb. 31: Festbetonrohdichten nach einem, zwei, sieben und 28 Tagen Auswertung der Druckfestigkeiten Die Druckfestigkeit ist nach der DIN neben der Temperatur der maßgebliche Wert zur Festlegung der Nachbehandlungsdauer. Aus dem Verhältnis der Festigkeiten nach zwei bzw. 28 Tagen kann auf die Festigkeitsentwicklung geschlossen werden. Zusammen mit dem Temperaturwert kann in der Tabelle 2 der DIN die Nachbehandlungsdauer in Tagen ermittelt werden. Maßgeblich für die Auswertung der Druckversuche waren aufgrund der höheren Messgenauigkeit die Druckversuche durch Abdrücken der Probewürfel. Die Fläche kann wie die aufzubringende Kraft bis zum Versagen des Probewürfels relativ genau bestimmt werden. Ungewöhnlich bei der Prüfung mit dem Rückprallhammer waren folgende Messergebnisse: - Bei der Prüfung mit dem Rückprallhammer lagen die gemessenen Druckfestigkeiten wesentlich über denen des Abdrückens. - Die Serie S8 besaß nach 28 Tagen eine niedrigere Druckfestigkeit als nach sieben Tagen. Dies wurde durch die Abdrückversuche nicht bestätigt. 69

2 - Bei den Serien S2 bis S4 war nach Messung mit dem Rückprallhammer nur eine geringere Steigerung der Druckfestigkeit zu erkennen, nach Abdrücken waren jedoch deutliche Zuwächse zu verzeichnen. Das Säulendiagramm zur Druckfestigkeitsprüfung mit dem Rückprallhammer findet sich bei der Zusammenfassung der Messergebnisse im Anhang 3 wieder. Zu erwarten waren bei den Druckfestigkeitsprüfungen folgende Resultate: - Die Betone mit einem niedrigeren Wasserzementwert (Serien S1-S4) haben eine höhere Druckfestigkeit. - Nach Aussagen des Technischen Merkblatts des Herstellers 74 bewirkt das Fließmittel eine höhere Früh- und Endfestigkeit. - Zum Einfluss des Stabilisators gab es keine direkte Aussage. Die Überlegung war jedoch, dass der Stabilisator eine höhere Feuchte im Beton bewirkt. Die Feuchte hat wiederum folgenden Einfluss auf die Festigkeit: Je feuchter der Beton, desto geringer ist die Druckfestigkeit Der Download des Technisches Merkblatts und der bauaufsichtlichen Zulassung zum Woerment FM 794 (FM) der Firma Woermann Betonchemie GmbH & Co. KG, Darmstadt erfolgte am unter Beide Dokumente liegen dieser Diplomarbeit im Anhang bei. 75 Weigler/Karl, Beton: Arten Herstellung Eigenschaften, Berlin, 1989, S

3 Serie 1, w/z=0,45 Serie 3, w/z=0,45, mit FM Serie 5, w/z=0,60 Serie 7, w/z=0,60, mit FM Serie 2, w/z=0,45, mit Stab. Serie 4, w/z=0,45, mit Stab.+FM Serie 6, w/z=0,60, mit Stab. Serie 8, w/z=0,60, mit Stab.+FM Druckfestigkeit (N/mm²) nach Druckversuchen nach 2 Tagen nach 7 Tagen nach 28 Tagen Abb. 32: Entwicklung der Druckfestigkeit (Prüfung durch Abdrücken) - Einfluss Wasserzementwert Die Betone mit dem niedrigeren Wasserzementwert (Serien S1-S4) haben erwartungsgemäß sowohl eine deutlich höhere Früh- als auch eine deutlich höhere Endfestigkeit. Es scheint auch eine Abhängigkeit des Wasserzementwerts zum Fließmitteleinsatz zu bestehen, da die Druckfestigkeiten bei einem w/z-wert von 0,45 weiter gestreut sind als bei einem w/z-wert von 0,60. Bei 0,60 liegen die Festigkeiten nach 28 Tagen gleichauf, während bei einem w/z-wert von 0,45 die Festigkeiten der Rezepturen mit Fließmittel um ca % höher liegen. - Einfluss Fließmittel Wie schon beschrieben, hat der Wasserzementwert einen maßgeblichen Einfluss auf die Wirkung des Fließmittels hinsichtlich der Druckfestigkeit. Dies führt bei einem w/z-wert von 0,45 auch zu einer anderen Einteilung der Betone in die Druckfestigkeitsklassen nach DIN EN 206: Die Serien S1 und S2 entsprechen einem C25/30, während die Serien S3 und S4 sogar den Anforderungen an einen C30/37 genügen. Bei w/z=0,60 haben die Betone mit Fließmittelzugabe (S7/S8) eine leicht höhere Frühfestigkeit nach zwei 71

4 bzw. sieben Tagen, die Unterschiede sind jedoch wesentlich geringer als bei einem w/z-wert von 0,45. Nach 28 Tagen liegen alle Serien S5-S8 nahezu gleichauf (24 bzw. 25N/mm²), was auch zu einer Einteilung in die gleiche Druckfestigkeitsklasse C16/20 für alle Betone führt. Das Fließmittel verliert also bei einem höheren Wassergehalt bezüglich der Druckfestigkeit deutlich an Wirkung. Bei einem Wasserzementwert von 0,45 trifft also die Aussage des Technischen Merkblatts zu: Der Beton hat eine höhere Früh- und Endfestigkeit. Bei w/z=0,60 gilt diese Behauptung nur sehr eingeschränkt. - Einfluss Stabilisator Bei einem Wasserzementwert von 0,45 sind die Frühfestigkeiten bei den Stabilisatorbetonen S2 und S4 geringer als bei den vergleichbaren Betonen ohne Stabilisator (S1/S3). Allerdings liegt der Beton S4 nur knapp unter der Festigkeit des Betons S3. Nach 28 Tagen haben sich die Verhältnisse geändert: Die Festigkeit vom Beton S2 hat sich an den Beton S1 angenährt, S4 hat sogar eine höhere Festigkeit als S3. Dies kann aber auch an der schwierigen und nicht einheitlichen Verarbeitbarkeit der Serie 4 liegen (siehe 3.3.1). Vergleicht man die Betone mit einem Wasserzementwert von 0,60, so stellt man fest, dass der Beton S6 gegenüber S5 eine höhere Anfangsfestigkeit hat, S8 gegenüber S7 jedoch eine etwas geringere. Die Endfestigkeiten aller vier Serien nach 28 Tagen liegen dicht beieinander. Insgesamt liegt also bei einem w/z-wert von 0,60 kein einheitliches Bild vor, der Stabilisator scheint hier keinen Einfluss auf die Festigkeit zu nehmen. - Bezug der Feuchtigkeit auf die Festigkeit Im Vorgriff auf die Messergebnisse des Feuchtegehalts wird kurz auf deren Einwirkung auf die Druckfestigkeit eingegangen: Die feuchteren Betone müssten demnach eine geringere Druckfestigkeit aufweisen. Nach dem in Kapitel dargestellten Diagramm sind die Betonrezepturen aus den Serien S2, S6 und S8 die feuchtesten. Bei einem w/z-wert von 0,60 hat die 72

5 Feuchtigkeit hinsichtlich der Druckfestigkeit scheinbar keinen Einfluss mehr auf die vergleichbaren Betone ohne Stabilisatorzusatz, bei der Serie S2 (w/z=0,45) liegt die Druckfestigkeit unter der des vergleichbaren Betons S1. Kernaussage ist somit, dass der Einfluss des Wassergehalts auf die Druckfestigkeit höher ist als der Einfluss von Fließmitteln oder Stabilisatoren. Anhand des oben dargestellten Liniendiagramms lässt sich auch noch erkennen, dass die Festigkeitsentwicklung aller Betone relativ gleichmäßig verläuft, da alle Linien nahezu parallel zueinander liegen. Bezieht man die Festigkeiten nach zwei bzw. sieben Tagen auf die 28-Tage- Festigkeit (=100%), so kommt man zu folgendem Diagramm: Festigkeitsentwicklung bez. auf 28d=100% Serie 1, w/z=0,45 Serie 2, w/z=0,45, mit Stab. Serie 3, w/z=0,45, mit FM Serie 4, w/z=0,45, mit Stab.+FM Serie 5, w/z=0,60 Serie 6, w/z=0,60, mit Stab. Serie 7, w/z=0,60, mit FM Serie 8, w/z=0,60, mit Stab.+FM 40 2/28 d 7/28 d 28/28 d Abb. 33: Vergleich der Festigkeitsentwicklungen Hieraus lässt sich ablesen, dass die Festigkeiten der Betone mit einem w/z- Wert von 0,45 prozentual eine höhere Anfangsfestigkeit haben. Die Betone mit Fließmittelzugabe (S3/S7) haben auf ihren Wasserzementwert bezogen die höchsten Frühfestigkeiten. Weiterhin ist zu erkennen, dass die Serien S2 und S6 (Betone mit Stabilisatorzugabe) in ihrer Festigkeitsentwicklung sehr ähnlich sind. Auffallend ist auch, dass der Beton S5 eine sehr niedrige Frühfestigkeit gemessen an seinem 28-Tage-Wert aufweist. 73

6 - Bezug der Ergebnisse auf die Anwendung der DIN Da ein schnellerhärtender Zement CEM I 32,5R angewendet wurde, liegt bis auf Serie S5 die maßgebliche Festigkeitsentwicklung immer über einem Wert von r=0,50. Dies führt nach der Tabelle 2 der DIN (siehe Kapitel 2.3) zu einer sehr kurzen Nachbehandlungsdauer (abhängig von der Temperatur) Auswertung der Schwindmessungen In wurde verdeutlicht, dass das Schwinden von verschiedenen Umständen abhängig ist. Von den dort genannten Faktoren kann in diesem Laborversuch aber nur der bei den Serien S5 bis S8 erhöhte Wasserzementwert das Schwinden beeinflussen, da Zementanteil, Zuschlagart, Lagerungsbedingungen und Trocknungsbeginn gleich geblieben sind. Bei w/z=0,60 kann also das Schwinden größer sein als bei w/z=0,45. Einflüsse aus Fließmittel oder Stabilisator sind nach Herstellerangaben nicht zu erwarten, werden aber natürlich trotzdem überprüft. 74

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