Untersuchungen zur baupraktischen Anwendung von Carbonbeton in Neubauteilen

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Inge Biermann
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1 Seit Untersuchungen zur baupraktischen Anwendung von Carbonbeton in Neubauteilen Berlin 20. April 2017 Oliver Heppes Fachkolloquium II/2017 Entwicklungen bei nichtmetallischer Bewehrung

2 Inhalt Agenda Untersuchungen zur baupraktischen Anwendung von Carbonbeton in Neubauteilen o Untersuchungen (Versuche) Entwicklung eines Textils Bauteilversuche Materialversuche Ergebnisse o Anwendung Carbonbeton 2

3 Carbondeckenplatte Untersuchungen Entwicklung eines Textils Stahlbewehrung Carbonbewehrung 3

4 Carbondeckenplatte Untersuchungen Entwicklung eines Textils 4

Betonier(en)versuch Untersuchungen Bauteilversuche (Haupt)Entscheidung: Beschichtung Mögliche Stellparameter: o Steifigkeit Textil Beschichtungen

5 Betonier(en)versuch Untersuchungen Bauteilversuche (Haupt)Entscheidung: Beschichtung Mögliche Stellparameter: o Steifigkeit Textil Beschichtungen Machenweite (Geometrie) Auswahl Rovinggröße (Bsp. 24k, 48k, usw.) Auswahl Material o Betonrezeptur o Betonierprozess (Maschinenbau) o Abstandhalter 5

6 Traglastversuche Untersuchungen Bauteilversuche 6

7 Feldversuch Untersuchungen Bauteilversuche Kollaps: Bei ca. 45 % der prognostizierten Versagenslast Nach 3 Tagen unter Dauerbeanspruchung Dauerstandproblem 7

8 Materialversuche Untersuchungen Materialversuche Zugfestigkeit von Rovings Unterschiedliche Auffassung Carbonhersteller Carbonverarbeiter (Textilhersteller) Hersteller Beschichtungen Prüfinstitutionen (Beispiel)zugfestigkeit von Carbon: 4500 N/mm² Filament 4400 N/mm² Roving (Carbonhersteller) 3200 N/mm² Roving aus Textil (Textilhersteller) 2500 N/mm² Roving aus Textil (Prüfinstitut) Jeder fuhr Versuche mit anderen Annahmen, Voraussetzungen, Probengeometrien,... unterschiedliche Ergebnisse von Festigkeitswerten und Streuungen große Auswirkungen auf die Dimensionierung von Bauteilen große Auswirkungen auf die Wirtschaftlichkeit 8

9 Dauerstandversuche Untersuchungen Materialversuche 4500 N/mm² Filament 4400 N/mm² Roving (Carbonhersteller) 3200 N/mm² Roving aus Textil (Textilhersteller) 2500 N/mm² Roving aus Textil (Prüfinstitut) Prüfvoraussetzungen: ph = 13,7 Temperatur T = 40 C Prüfung unmittelbar nach Entnehmen Ausgehend von 2500 N/mm² (Mittelwert) versagten die Rovings bei einer Dauerbeanspruchung von 60 % (1500 N/mm²) nach minimal 2 Stunden bis maximal 6 Tagen! Ergebnisse waren eine Motivation für GOLDBECK der Sache auf den Grund zu gehen! Abhängigkeiten: Lastniveau ph-wert Temperatur Ausbildung der Knotenpunkte im Textil Ausbildung der Rovings Feuchtigkeit Beschichtung Zur Zeit laufen Dauerstandversuche mit ph = 13,7 T = 45 C (zuvor 40 C) ca N/mm² seit mehr als 3 Monate stabil! (Seit 1 Woche mit 2500 N/mm²) 9

10 Ergebnisse Untersuchungen Ergebnisse Zugprüfungen (T=45 C, ph=13,7) Zuverlässigkeitsindex b für den Grenzzustand der Tragfähigekit (50 Jahre): b > 3,8 (hier 22,9) Typischer S-Kurven Verlauf 10

11 Ergebnisse Untersuchungen Ergebnisse Zugprüfungen (T=45 C, ph=13,7) 11

12 Ergebnisse Untersuchungen Ergebnisse S-Kurven Verläufe (T=45 C, ph=13,7) 12

13 Ergebnisse Untersuchungen Ergebnisse Materialversuche an Rovings Bauteilversuche Grundlage: Mehr als 150 Laborversuche + 1 Feldversuch (Bauteilversuche im Maßstab 1:1) 13

14 Ergebnisse Untersuchungen Ergebnisse Verbundspannungen und Verankerungslängen für verschiedene Beschichtungssysteme 14

15 Carbonbeton Anwendung Carbonbeton Favorisierte Anwendung bei GOLDBECK z. Bsp. in Neubauteilen z. Bsp. Deckenkonstruktionen 15

16 Carbonbeton Anwendung Carbonbeton Favorisierte Anwendung bei GOLDBECK z. Bsp. in Neubauteilen oder Sandwichelemente Vorsatzschale: 70 mm 30 mm 16

Neumann/Heppes/Möller: Einsatzmöglichkeiten hoch-biegezugefster Betone ; Ulmer Betontage

17 Carbonbeton Anwendung Carbonbeton Carbonbeton nicht nur als Textilbeton, sondern auch mit Kurzfasern Hier: Herstellung im Extrusionsverfahren (v = 4 m/min) Quelle: Neumann/Heppes/Möller: Einsatzmöglichkeiten hoch-biegezugefster Betone ; Ulmer Betontage 2017 Quelle: Neumann/Heppes/Möller: Einsatzmöglichkeiten hoch-biegezugefster Betone ; Ulmer Betontage

2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 Mittendurchbiegung [mm] Brandschutzproblematik mit PP-Fasern Quelle:

18 Zylinderlast [kn] Carbonbeton Anwendung Carbonbeton Last-Verformung-Kurven Versuche und Ergebnisse (2,98/14,15) (2,86/12,54) Versuch 1 Versuch 2b 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 Mittendurchbiegung [mm] Brandschutzproblematik mit PP-Fasern Quelle: Neumann/Heppes/Möller: Einsatzmöglichkeiten hoch-biegezugefster Betone ; Ulmer Betontage

19 Carbonbeton Rückschlag Betonieren, 6 neue Beschichtungen Auswertung Herstellung von Probekörpern Dauerstandversuche Jun 14 Dez 14 Mär 15 Jul 15 Okt 15 Nov 15 Jan 16 Mai 16 Jun/Jul 16 Okt 16 Dez 16 Entschluss Weitermachen Dimensionierung eigenes Textil Produktion Produktion Produktion Prüfung Prüfkonzept Feldversuch Jan 17 Vielen eigenes Textil Serie Dank 2 Serie 3 für Serie Ihre 3 ZiE Aufmerksamkeit! MPH In Vrdy BI2085 Referenzversuche Neue Beschichtungen Produktion #1 und #2 19

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