FD und FDE - Betone. Prof. Dr.-Ing. R. Dillmann Institut für Bauphysik und Materialwissenschaft IBPM Universität Duisburg - Essen

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Kirsten Abel
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1 Institut für n FD und FDE - Betone Prof. Dr.-Ing. R. Dillmann Institut für Universität Duisburg - Essen 2004 Prof. Dr. Dillmann 1

2 Beton beim Umgang mit wassergefährdenden Stoffen Institut für Für das sekundäre Sicherheitssystem können Betonausführungen eingesetzt werden: FD-Beton = Flüssigkeitsdichter Beton nach DIN 1045 auch als Vakuumbeton - mit vorgegebener Zusammensetzung und begrenzter Eindringtiefe FDE-Beton = Flüssigkeitsdichter Beton nach Eindringprüfung nach DIN 1045, abweichend von DIN 1045 jedoch möglicherweise durch Kunststoffe oder Fasern modifiziert oder vakuumbehandelt Prof. Dr. Dillmann 2

3 Institut für 2004 Prof. Dr. Dillmann 3

4 Institut für 2004 Prof. Dr. Dillmann 4

5 Institut für 2004 Prof. Dr. Dillmann 5

6 Institut für 2004 Prof. Dr. Dillmann 6

7 Institut für 2004 Prof. Dr. Dillmann 7

8 Institut für 2004 Prof. Dr. Dillmann 8

9 Institut für 2004 Prof. Dr. Dillmann 9

10 Institut für 2004 Prof. Dr. Dillmann 10

11 Institut für 2004 Prof. Dr. Dillmann 11

12 Institut für 2004 Prof. Dr. Dillmann 12

13 FDE Beton (1) Institut für Beton nach DIN 1045, Eindringverhalten wassergefährdender Flüssigkeiten durch Eignungsprüfung nachgewiesen. Keine Einschränkung hinsichtlich der Zusammensetzung Organische Fasern und/oder organische Zusatzstoffe nach DIN 1045 oder bauaufsichtlich zugelassen. Kunststoffmodifizierte Betone: Basierend auf dem Ausgangsbeton, der ohne Kunststoff die Anforderungen für FD- Beton erfüllt. Chemischer Widerstand gegenüber der einwirkenden Flüssigkeit durch Nachweis der Schädigungstiefe 2004 Prof. Dr. Dillmann 13

14 Institut für n Kunststoffmodifizierte Zementbetone/-mörtel (PCC) Prof. Dr.-Ing. R. Dillmann Institut für Universität Duisburg - Essen 2004 Prof. Dr. Dillmann 14

15 1. Einleitung Institut für Thermoplastische Kunststoffdispersionen oder Redispersionspulver (PCC) Wasseremulgierbare, vorpolymerisierte Duromere (ECC) Teilchengröße der Dispersionen 10-7 bis 10-9 m Alle hochdispersen Systeme sind thermodynamisch instabil, deswegen sind Hilfsstoffe notwendig Prof. Dr. Dillmann 15

16 Wirkung von Schutzkolloiden nach Nägele Institut für 2004 Prof. Dr. Dillmann 16

17 Schutzwirkung von Tensiden nach Nägele Institut für 2004 Prof. Dr. Dillmann 17

18 Gefüge von kunststoffmodifizierten Zementmörteln nach Schorn Institut für 2004 Prof. Dr. Dillmann 18

19 Bindemittel: Zement und Kunststoff Institut für Zement: Wasser/Zement-Wert Nachbehandlung: Austrocknen verhindern Kunststoff: Kunststoff/Zement-Wert (0,05 bis 0,15) Nachbehandlung: Austrocknen lassen, damit Filmbildung einsetzt Filmbildung temperatur- und feuchteabhängig Problem: Quellen des Kunststoff-Films unter Feuchteeinwirkung: Verringerung der Zugfestigkeit 2004 Prof. Dr. Dillmann 19

20 2. Auswirkungen von Kunststoffen in Zementmörteln Institut für Frischmörtel Konsistenz Entwicklung der Hydratationswärme und Hydratationsverzögerung Festmörtel Druckfestigkeit Zugfestigkeit E-Modul Schwinden Karbonatisierungstiefe 2004 Prof. Dr. Dillmann 20

21 Einlagerung von Kunststoffteilchen in den erhärtenden Zementstein (nach Wesche. K.: Baustoffe für tragende Bauteile, Band 4 Holz und Kunststoffe; Bauverlag 1988 Institut für 2004 Prof. Dr. Dillmann 21

22 Zementhydratation und Epoxidharzhärtung bei ECC (nach Wesche. K.: Baustoffe für tragende Bauteile, Band 4 Holz und Kunststoffe; Bauverlag 1988 Institut für 2004 Prof. Dr. Dillmann 22

23 Veränderung des Ausbreitmaßes infolge Kunststoffdispersion nach Konietzko Institut für 2004 Prof. Dr. Dillmann 23

24 Entwicklung der Hydratationswärme von styrol-modifiziertem Zementmörtel nach Konietzko Institut für 2004 Prof. Dr. Dillmann 24

25 Entwicklung der Hydratationswärme von styrol-acrylatmodifiziertem Zementmörtel nach Konietzko Institut für 2004 Prof. Dr. Dillmann 25

26 Entwicklung der Hydratationswärme von acrylatmodifiziertem Zementmörtel nach Konietzko Institut für 2004 Prof. Dr. Dillmann 26

27 28-Tage-Biegezug- und Druckfestigkeit an Mörteln nach unterschiedlicher Lagerung (I) Institut für A: 1 d in Schalung, 6 d unter Wasser, dann Luft D: 1 d in Schalung, 4 d unter Wasser, dann Luft B: 1 d in Schalung, dann Luft C: 1 d in Schalung, 6 d unter Wasser, 14 d an der Luft, dann unter Wasser N: 1 d in Schalung, 6 d unter Wasser, dann an der Luft [N/mm²] Lagerung A D1 D2 D3 D4 D5 Lagerung D D1 D2 D3 D4 D5 Lagerung B D1 D2 D3 D4 D5 Lagerung C D1 D2 D3 D4 D5 Vergleichswert N Biegezugfestigkeit Druckfestigkeit 2004 Prof. Dr. Dillmann 27

28 Entwicklung des E-Moduls von polymermodifizierten Zementmörteln in Abhängigkeit von der Zeit (I) Institut für Tagen 7 Tagen 28 Tagen D1 D2 D3 D4 D5 N 2004 Prof. Dr. Dillmann 28

29 E-Moduli an polymermodifizierten Mörtelprismen nach unterschiedlicher Lagerung (I) Institut für N/mm² A: 1 d in Schalung, 6 d unter Wasser, dann Luft D: 1 d in Schalung, 4 d unter Wasser, dann Luft B: 1 d in Schalung, dann Luft C: 1 d in Schalung, 6 d unter Wasser, 14 d an der Luft, dann unter Wasser N: 1 d in Schalung, 6 d unter Wasser, dann an der Luft Lagerung A D1 D2 D3 D4 D5 Lagerung D D1 D2 D3 D4 D5 Lagerung B D1 D2 D3 D4 D5 Lagerung C D1 D2 D3 D4 D5 Vergleichswert N 2004 Prof. Dr. Dillmann 29

30 Abhängigkeit des E-Moduls vom Luftgehalt Institut für E - Modul Lagerung A [N/mm²] LP- Gehalt [Vol-%] 2004 Prof. Dr. Dillmann 30

31 Mörtel (I): Schwinden Lagerung A Institut für 1,00 0,80 0,60 mm/m 0,40 0,20 0,00-0, Tage D1 D2 D3 D4 D5 N 2004 Prof. Dr. Dillmann 31

32 Schwinden von Normal- und kunststoffmodifiziertem Beton (nach Wesche. K.: Baustoffe für tragende Bauteile, Band 4 Holz und Kunststoffe; Bauverlag 1988 Institut für 2004 Prof. Dr. Dillmann 32

33 Karbonatisierungstiefe von kunststoffmodifizierten Zementmörteln Institut für Iványi: DBV-Forschungsvorhaben: Kunststoffmodifizierter Zementmörtel (PCC) als Ersatz für Betondeckung u. a. Messung der Karbonatisierungstiefe von PCC im Vergleich zu Beton infolge unterschiedlicher Nachbehandlung und Lagerung Lagerung NN: Keine Nachbehandlung Lagerung NOK: 7 d feucht gelagert Lagerung NW: 1 d im Windkanal 2004 Prof. Dr. Dillmann 33

34 Karbonatisierungstiefe von kunststoffmodifizierten Zementmörteln (2) Institut für PCC A (Acrylatdispersion) PCC B (Styrol-Butadien-Dispersion) SPCC = spritzfähiger PCC Beton mit 300 kg CEM III 42,5, w/z = 0,60 Beton mit 340 kg CEM III 42,5, w/z = 0,50 Beton mit 300 kg CEM I 32,5 R, w/z = 0,60 Beton mit 340 kg CEM I 32,5 R, w/z = 0,50 Beton mit 270 kg CEM I 32,5 R, 60 kg FA, w/z = 0,61 Beton mit 270 kg CEM III 42,5, 60 kg FA, w/z = 0,61 Beton mit 300 kg CEM III 42,5, 80 kg FA, w/z = 0, Prof. Dr. Dillmann 34

35 Karbonatisierungstiefe von PCC und Betonen im Alter von ca. 5,5 Jahren Institut für Karbonatisierungstiefe [mm] NN = keine Nachbehandlung NOK = 7 Tage feucht NW = 1 d im Windkanal 2 0 PCC A/L PCC A/W PCC B/L PCC B/W SPCC/L BP06 BP05 BH06 BH05 BHF1 BHf2 BPF Prof. Dr. Dillmann 35

36 Festigkeiten in Abhängigkeit vom Kunststoffgehalt nach Schorn Institut für 2004 Prof. Dr. Dillmann 36

37 Verformungen und Festigkeiten von PCC nach Schorn Institut für 2004 Prof. Dr. Dillmann 37

38 Festigkeitsverlauf eines PCC bei Temperaturerhöhung (nach Wesche. K.: Baustoffe für tragende Bauteile, Band 4 Holz und Kunststoffe; Bauverlag 1988 Institut für 2004 Prof. Dr. Dillmann 38

39 Zusammenfassung (1) Institut für Meist weicher Konsistenz, Einsparung von Wasser Maximale Temperatur infolge Hydratation meist niedriger und später Druckfestigkeit geringer Biegezugfestigkeit im lufttrockenen Zustand - auch bei schlechter Nachbehandlung - meist deutlich höher Biegezugfestigkeit im durchfeuchteten Zustand geringer Verhältnis Druck-/Biegezugfestigkeit wird günstiger E-Modul geringer, weniger aufgrund des Kunststoffgehaltes als aufgrund der eingemischten Luft 2004 Prof. Dr. Dillmann 39

40 Zusammenfassung (2) Institut für Schwinden teilweise höher, teilweise geringer Karbonatisierungstiefe bei gleicher Nachbehandlung geringer als die des Betons. Karbonatisierungstiefe bei schlechter Nachbehandlung des PCC höher als die des gut nachbehandelten Betons. Kunststoffdispersionen aus dem Baumarkt deutlich schlechter als die der bauchemischen Industrie. Trotzdem deutliche Unterschiede zwischen einzelnen Dispersionen Prof. Dr. Dillmann 40

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