Eignungsprüfung PAGEL-Hochfestverguss für Windkraftanlagen

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1 Unterlagen zur Eignungsprüfung PAGEL-Hochfestverguss für Windkraftanlagen PAGEL V1/30 HF

2 Inhalt Teil 1 Prüfbericht Nr phys/12 Eignungsprüfung PAGEL-Hochfestverguss für Windkraftanlagen PAGEL V1/30 HF Anhang 1 Frisch- und Festbetonuntersuchungen (Tabellarisch) Teil 2 Prüfbericht Nr phys/12 Pumpversuche - Herstellung einer Wand Anhang 1 Aufnahme der Bohrkerne Teil 3 Prüfbericht Nr phys/12 Dauerschwellversuche; PAGEL-Hochfestverguss für Windkraftanlagen PAGEL V1/30 HF Teil 4 Prüfbericht Nr phys/13 Ergänzende Eignungsprüfung PAGEL-Hochfestverguss mit verlängerter Verarbeitungszeit für Windkraftanlagen PAGEL V1/30 HF Anhang 1 Frisch- und Festbetonuntersuchungen (Tabellarisch)

3 Teil 1 Prüfbericht Nr phys/12 Eignungsprüfung PAGEL-Hochfestverguss für Windkraftanlagen PAGEL V1/30 HF Anhang 1 Frisch- und Festbetonuntersuchungen (Tabellarisch)

4 Prüfbericht Nr phys/12 Fassung 1.6 Auftraggeber: PAGEL Spezial-Beton GmbH & Co. KG Wolfsbankring Essen Auftrag: Eignungsprüfung PAGEL -Hochfestverguss für Windkraftanlagen Untersuchung der Eigenschaften von PAGEL-Hochfestverguss für Fudamente von Offshore Windparks PAGEL V1/30 HF Bearbeitungszeitraum: März 2012 September 2012 Der Prüfbericht umfasst 12 Blatt und 1 Anhänge. Die Veröffentlichung des Prüfberichtes ist nur mit Zustimmung der AMPA gestattet. Datum: Zeichen JJ Das Probenmaterial steht dem Auftraggeber bis 21 Tage nach Erstellung des Prüfberichtes zur Verfügung. Nach Ablauf der Frist wird das Probenmaterial ohne weitere Benachrichtigung entsorgt. Leitung der AMPA: Briefpost: Postfach, Kassel Lieferanschrift: Mönchebergstr. 7, Kassel Prof. Dr.-Ing. habil. M. Schmidt Prof. Dr.-Ing. W. Seim Telefon: 0561 / Telefax: 0561 / Prof. Dr.-Ing. E. Fehling Prof. Dr.-Ing. U. Dorka baupruef@uni-kassel.de

5 Prüfbericht Nr vom Blatt Allgemeines Die Amtliche Materialprüfanstalt der Universität Kassel wurde von der Firma PAGEL Spezial- Beton GmbH & Co. KG beauftragt, Frisch- und Festbetonuntersuchungen an einem PAGEL- Hochfestverguss für Fundamente von Offshore Windparks durchzuführen. Die Art und der Umfang der Prüfungen, die Prüfverfahren und die Herstellung der Prüfkörper wurden mit dem Auftraggeber abgestimmt. Für die Durchführung der Frisch- und Festbetonuntersuchungen wurde vom Auftraggeber fertiges Trockencompound als Sackware zur Verfügung gestellt. Die Herstellung des Vergussbetons erfolgte im Labor der AMPA in einem Zwangsmischer der Fa. Zyklos mit einem Nenninhalt von 150 l nach folgendem Mischregime: Das trockene Compound wurde einschließlich 75 % der gesamten Wassermenge in den Mischkübel gegeben und drei Minuten gemischt. Anschließend wurde das restliche Wasser hinzugegeben und es wurde weitere zwei Minuten gemischt. Die Zusammensetzung der Mischung, mit dem vom Auftraggeber für die praktische Anwendung vorgegebenen minimalen und maximalen Wassergehalt bezogen auf 20 kg Compound, ist Tabelle 1 zu entnehmen. Tabelle 1: Mischungszusammensetzung. Mit minimal zulässigem Wassergehalt Mit maximal zulässigem Wassergehalt Wasser [l/20 kg Compound] 1,7 1,8 [M.-%] 8,5% 9% In Ergänzung zu der in diesem Bericht untersuchten Mischung PAGEL V1/30 HF wurde im Bericht eine Mischung mit einer verlängerter Verarbeitungszeit untersucht.

6 Prüfbericht Nr vom Blatt Durchführung der Untersuchungen 2.1 Prüfverfahren Am Frischbeton wurden das Setzfließmaß und die Setzfließzeit t 500 ermittelt. Zudem wurden der Luftporengehalt, die Frischbetonrohdichte und die Frischbetontemperatur bestimmt. Das Schwinden wurde mit der Schwindrinnenmethode nach [8] gemessen. Am Festbeton wurde die Druckfestigkeit nach 3, 7 und 28 Tagen an Würfeln bei 5 C und 20 C geprüft. Die Biegezugfestigkeit wurde an Balken nach 28 Tagen geprüft. Die Prüfungen und die Prüfverfahren sind in Tabelle 2 zusammengestellt. Tabelle 2: Prüfverfahren. Frischbetonuntersuchungen (mit minimalem und maximalem Wassergehalt) Untersuchung Norm Temperatur (Konsistenz) Setzfließmaß nach 10, 30, 60, 120 und 180 min DIN EN [1]; DafStb-Richtlinie SVB-Beton [2] 20 C; 5 C Luftporengehalt DIN EN [3] 20 C; 5 C Frischbetontemperatur C; 5 C Frischbetonrohdichte DIN EN [4] 20 C; 5 C Festbetoneigenschaften (mit maximalem Wassergehalt) Prüfalter Norm Temperatur Lagerung Druckfestigkeit 3 d, 7 d 28 d DIN EN [5] 20 C; 5 C Wasserlagerung nach DIN EN [6] Biegezugfestigkeit 28 d DIN EN [7] 20 C Wasserlagerung nach DIN EN Schwinden bis zum 14 Tag Schleibinger Schwindrinne [8] 20 C; 5 C Normklima 20 C, 65 % rel. F

7 Prüfbericht Nr vom Blatt Frischbetonuntersuchungen Die Frischbetonuntersuchungen wurden sowohl bei 20 C als auch bei 5 C jeweils mit minimalem und maximalem Wassergehalt durchgeführt Setzfließmaß und Setzfließzeit Das Setzfließmaß und die Setzfließzeit t 500 wurde nach DIN EN :2009 bzw. DAfStb- Richtlinie Selbstverdichtender Beton (SVB-Richtlinie) nach 10 min, 30 min, 60 min, 120 min und 180 min bestimmt. Für die Messung nach 30 min, 60 min, 120 min und 180 min wurde der Frischbeton leicht aufgerührt. Abbildung 1 zeigt die Entwicklung des Setzfließmaßes über die Zeit bei den unterschiedlichen Temperaturen, dargestellt sind die Mittelwerte. Alle Ergebnisse sind Anhang 1, Tabelle 1 zu entnehmen , , , ,0 Setzfließmaß [mm] ,0 7,0 6,0 5,0 Luftporengehalt [Vol.-%] 400 4, , min 30 min 60 min 120 min 180 min 2,0 Mittelwert Setzfließmaß bei 20 C_9% Mittelwert Setzfließmaß bei 5 C_9% Mittelwert LP bei 20 C_9% Mittelwert LP bei 5 C_9% Mittelwert Setzfließmaß bei 20 C_8,5% Mittelwert Setzfließmaß bei 5 C_8,5% Mittelwert LP bei 20 C_8,5% Abbildung 1: Setzfließmaß und Luftporenhalt gemessen über die Zeit von 180 min.

8 Prüfbericht Nr vom Blatt Luftporengehalt und Frischbetonrohdichte Die Frischbetonrohdichte wurde in Anlehnung an DIN EN :2011 gemessen. Der Luftporengehalt wurde mit Hilfe eines Druckausgleichsgefäßes (Luftporentopf) mit einem Topfvolumen von 1 l in Anlehnung an DIN EN :2009 bestimmt. Der Luftporengehalt wurde an unverdichtetem Beton ermittelt. Abbildung 1 zeigt die Entwicklung des Luftporengehaltes über die Zeit bei den unterschiedlichen Temperaturen sowohl mit minimalem als auch mit maximalem Wassergehalt. Alle Ergebnisse sind Anhang 1 Tabelle 1 zu entnehmen. 2.3 Festbetonuntersuchungen Für die Festbetonuntersuchungen wurden die Probekörper mit dem maximalen Wassergehalt von 1,8 l pro 20 kg Compound bei 20 C und 5 C hergestellt. Die Verdichtung aller Probekörper erfolgte ohne Rütteleinwirkung durch 5-maliges Aufschlagen der Form aus einer Höhe von 3 bis 5 cm. Alle Probekörper wurden nach 2 Tagen ausgeschalt und anschließend bis zur Prüfung unter Wasser gelagert. Die Prüfung der Zylinder und Würfel erfolgte kraftgesteuert mit einer Geschwindigkeit von 0,5 N/mm²s nach DIN EN :2009. Die Prüfung der Biegezugfestigkeit an Prismen erfolgte lastgesteuert nach DIN EN : Druckfestigkeit Druckfestigkeit von Würfeln Zur Beurteilung des Einflusses der Umgebungstemperatur auf die Festigkeitsentwicklung des Vergussbetons wurden Prüfkörper bei 20 C und 5 C hergestellt und anschließend auch bis zur Prüfung unter diesen Temperaturen gelagert. Abbildung 2 zeigt die Mittelwerte der Druckfestigkeitsergebnisse der 100 mm-würfeln bei 20 C. In Abbildung 3 sind die Mittelwerte der Druckfestigkeitsergebnisse ermittelt an 100 mm-würfeln bei 5 C dargestellt. Alle Ergebnisse sind Anhang 1, Tabelle 2,3 und 4 zu entnehmen.

9 Prüfbericht Nr vom Blatt -6- Mittelwert der Druckfestigkeit bei 20 C 240 Mittelwert der Rohdichte bei 20 C Druckfestigkeit [N/mm²] Rohdichte [kg/m³] d 28d 2000 Abbildung 2: Druckfestigkeit an Würfeln ermittelt bei 20 C. Mittelwert der Druckfestigkeit bei 5 C Druckfestigkeit [N/mm²] Mittelwert der Rohdichte bei 5 C 3d 7d 28d Rohdichte [kg/m³] Abbildung 3: Druckfestigkeit an Würfeln ermittelt bei 5 C. Abbildung 4 stellt die bei 20 C ermittelten Würfeldruckfestigkeiten den Ergebnissen bei 5 C gegenüber. Die 28-Tage Druckfestigkeit war bei Herstellung und Lagerung der Prüfkörper bei 5 C um rd. 5 % geringer als bei 20 C.

10 Prüfbericht Nr vom Blatt -7- Mittelwert der Druckfestigkeit bei 20 C Druckfestigkeit [N/mm²] Mittelwert der Druckfestigkeit bei 5 C 7d 28d Abbildung 4: Vergleich der Druckfestigkeit ermittelt an Würfeln bei 20 C und bei 5 C. Tabelle 3: Mittelwert der Druckfestigkeit von Würfeln (l=100mm) bei 20 C und 5 C. Druckfestigkeit von Würfeln [N/mm²] 3d 7d 28d 20 C ,7 (n=6) 121,8 (n=6) 5 C 92,6 (n=3) 104,1 (n=3) 115,6 (n=3)

11 Prüfbericht Nr vom Blatt Druckfestigkeit von Zylindern Für die Ermittlung der Festbetonkennwerte wurden 10 Prüfzylinder d/h = 150/300 mm hergestellt. Der Mittelwert der Druckfestigkeit lag bei rund 133 N/mm². Die charakteristische Druckfestigkeit wurde nach DIN EN 1990:2010, Anhang D errechnet. Alle Ergebnisse sind Anhang 1, Tabelle 5 zu entnehmen. Tabelle 4: Mittelwert der Druckfestigkeit von Zylindern (d/h = 150/300 mm) ermittelt bei 20 C. Rohdichte [kg/m 3 ] Druckfestigkeit [N/mm 2 ] charak. Druckfestigkeit [N/mm²] 20 C ,1 (n=10) 128, Dauerschwellversuche an Zylindern (mit 2. Mio. Lastwechsel) In Abbildung 5 sind die erreichten Lastwechsel nach 14 Tagen Wasser- und 14 Tagen Klimalagerung dargestellt. Abbildung 6 stellt die Lastwechsel nach mindestens 24 Tagen Wasserlagerung, 24 Stunden unter 3 bar Druck und anschließend bis zur Prüfung wieder unter Wasserlagerung dar. Die exakte Versuchsbeschreibung ist Bericht zu entnehmen. Dauerschwingversuch DNV-OS-C502 (C1 =12, in air, C5 = 0.85) DNV-OS-C502 (C1 = 12, in air) Max. relative Last 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0, log N (Anzahl an Zyklen) Abbildung 5: Dauerschwellversuch von Zylindern; Lagerung: 14d Wasser und 14d Klima.

12 Prüfbericht Nr vom Blatt -9- Dauerschwingversuch DNV-OS-C502 (C1 =10, in water, C5 = 0.85) DNV-OS-C502 (C1 = 10, in water) Max. relative Last 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0, log N (Anzahl an Zyklen) Abbildung 6: Dauerschwellversuch von Zylindern; Lagerung: mind. 24d Wasserlagerung, 24h bei 3bar Druck, anschließend bis zur Prüfung wieder Wasserlagerung Biegezugfestigkeit Die Biegezugfestigkeit wurde an Balken (l x b x h = 150 x 150 x 700 mm) nach 28 Tagen nach DIN EN :2009 geprüft. Die Befüllung der Formen erfolgte durch langsames Einfüllen, so dass der Vergussbeton während des Fließens entlüften konnte. Alle Balken wurden bis zur Prüfung bei 20 C im Wasser gelagert. Die Biegezugfestigkeit der Balken wurde lastgesteuert im 3-Punkt-Biegezugversuch nach DIN EN :2009 gemessen. Die mittlere Biegezugfestigkeit nach 28 Tagen betrug 15,0 N/mm². Ergebnisse sind Anhang 1, Tabelle 6 zu entnehmen Schwinden Das Schwinden wurde mit Hilfe der Schwindrinnenmethode nach Schleibinger [8] bei 20 C innerhalb der ersten 28 Tage und bei 5 C innerhalb der ersten 14 Tag an luftdicht abgedeckten Proben gemessen. Dafür wurde der Frischmörtel in eine Metallrinne (Schwindrinne) eingefüllt. Zur Verminderung der Wandreibung wurde die Schwindrinne mit einem Neoprenschaumvlies ausgelegt. Die Längenänderung wurde durch einen beweglich gelagerten Stempel auf einen hochempfindlichen Messaufnehmer übertragen. Wegaufnehmer war ein digitaler Präzisionsmesstaster mit einer Genauigkeit von 1/1000mm. Der

13 Prüfbericht Nr vom Blatt -10- Messaufnehmer wurde nach Beginn des Erstarrens eingesetzt, so dass mit der Messung etwa 1 bzw. 2 Stunden nach dem Einbau des Betons begonnen wurde. In Anhang 1, Tabelle 7 und 8 sind die Ergebnisse dargestellt. Abbildung 7 zeigt die über 28 Tage bei 20 C, Abbildung 8 die über 14 Tage bei 5 C gemessenen Schwindverformungen. Zeit [d] 0, ,0 0,1 45,0 0,2 40,0 Längenänderung [mm/m] 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 35,0 30,0 25,0 20,0 15,0 Temperatur [ C] 0,8 10,0 0,9 5,0 1,0 Längenänderung Temperatur 0,0 Abbildung 7: Schwindmessung innerhalb der ersten 28 Tage bei 20 C. Zeit [d] 0, ,1 0,2 20 Längenänderung [mm/m] 0,3 0,4 0,5 0,6 0, Temperatur [ C] 0,8 5 0,9 1,0 Längenänderung Temparatur 0 Abbildung 8: Schwindmessung innerhalb der ersten 14 Tage bei 5 C.

14 Prüfbericht Nr vom Blatt Sedimentationsstabilität Die Sedimentationsstabilität des Vergussbetons wurde nach der DAfStb-Richtlinie Selbstverdichtender Beton [2], Abschnitt N.1.2. geprüft und bewertet. Dazu wurde ein Kunststoffzylinder (DN 100, Höhe 500 mm) mit dem Vergussbeton (Wassergehalt von 1,8l pro 20kg Compound) gefüllt. Der Kunststoffzylinder wurde, wie in der Richtlinie beschrieben, beim Einfüllvorgang rund 45 geneigt gehalten, damit der Vergussbeton die Wandung herunterfließen konnte und so die Entlüftung gewährleistet war. Nach vollständiger Befüllung wurde der Zylinder oben verschlossen und bis zur Erhärtung erschütterungsfrei gelagert. Zur visuellen Beurteilung der Verteilung der Gesteinskörnung im Vergussbeton wurde das Rohr nach der Erhärtung des Betons mittig in Achsrichtung aufgesägt. Wie in Abbildung 9 zu erkennen ist, kann nach Augenschein keine Sedimentation der Gesteinskörner über die Höhe des Zylinders von 500 mm erkannt werden, die Gesteinskörner liegen im Schnittbild gleichmäßig verteilt vor. Abbildung 9: Sedimentationsstabilität. Der geschäftsführende Direktor Die Sachbearbeiterin (Prof. Dr.-Ing. E. Fehling) (Dipl.-Ing. J. Janowski M.Sc.)

15 Prüfbericht Nr vom Blatt -12- Verwendete Normen und Literatur [1] DIN EN : Prüfung von Frischbeton; Teil 8: Selbstverdichtender Beton Setzfließversuch, Ausgabe Dezember 2009, Beuth Verlag, Berlin [2] DAfStb-Richtlinie Selbstverdichtender Beton (SVB-Richtlinie), Ausgabe November 2003, Deutscher Ausschuss für Stahlbeton im DIN Deutsches Institut für Normung e.v., Berlin, [3] DIN EN : Prüfung von Frischbeton; Teil 7: Luftgehalt - Druckverfahren, Ausgabe August 2009, Beuth Verlag, Berlin [4] DIN EN : Prüfung von Frischbeton; Teil 6: Frischbetonrohdichte, Ausgabe März 2011, Beuth Verlag, Berlin [5] DIN EN : Prüfung von Festbeton; Teil 3: Druckfestigkeit von Probekörpern, Ausgabe Juli 2009, Beuth Verlag, Berlin [6] DIN EN : Prüfung von Festbeton; Teil 2: Herstellung und Lagerung von Probekörpern für Festigkeitsprüfung, Ausgabe August 2009, Beuth Verlag, Berlin [7] DIN : Prüfung von Festbeton, Teil 5: Biegezugfestigkeit von Probekörpern, Ausgabe Juli 2009, Beuth Verlag Verlag, Berlin [8] Schleibinger Schwindrinne, Schwindkegel, Schüsselrinne, Schwindschichtsysteme und Temperaturdatenlogger. Schleibinger Geräte, Teubert u. Greim GmbH, Gewerbestraße 4, Buchbach. [9] DAfStb-Richtlinie Stahlfaserbeton, Ausgabe März 2010, Deutscher Ausschuss für Stahlbeton im DIN Deutsches Institut für Normung e.v., Berlin, [10] DIN EN 1990: Eurocode: Grundlagen der Tragwerksplanung, Ausgabe Dezember 2010, Berlin 2008.

16 Prüfbericht Nr vom Anhang 1, Blatt Anhang 1.1 Frischbetonuntersuchungen Tabelle 1: Frischbetonuntersuchungen. Zeit [min] Einheit Mittelwerte bei 20 C mit 1,8l/20kg Mittelwerte bei 20 C mit 1,7l/20kg Mittelwerte bei 5 C mit 1,8l/20kg Mittelwerte bei 5 C mit 1,7l/20kg 10 d [mm] t500 [sec] 730 ( ) 8 (6-12) (n=7) 620 ( ) 16 (10-26) 730 ( ) 12 (11,5-14) (n=3) 650 ( ) 22 (21-23,5) Temp. [ C] 27,3 27,4 16,0 18,0 d [mm] 710 ( ) 580 ( ) 700 ( ) 610 ( ) 30 t500 [sec] 14 (13-15) 28 (26-33) 22 (22) 38 (29-48) Temp. [ C] 30,0 30,2 18,0 19,0 Setzfließmaß 60 d [mm] t500 [sec] 690 ( ) 16 (14-19) 590 ( ) 22 (28-36) 670 ( ) 25 (23-27) 610 ( ) 49 (44-55) Temp. [ C] 29,0 28,0 16,0 18, d [mm] ( ) ( ) t500 [sec] (29-33) (54-180) (n=2) (n=3) 580 ( ) 530 ( ) (44-72) (82-180) Temp. [ C] 27,6 29,0 17,0 17,0 d [mm] ( ) (n=2) 390 (390) t500 [sec] >180 >180 >180 >180 (n=2) Temp. [ C] ,0 15,0 Luftporen 30 [%] 2,6 3,0 2,5 4,2* 60 [%] 2,8 3,1 2,6 4,1* 120 [%] 2,9 3,1 2,9 4,4* 180 [%] 3,2 4,2 2,9 6,5* Frischbetonrohdichte 10 [kg/m³] [kg/m³] [kg/m³] [kg/m³] [kg/m³] *nluftgehaltsprüfer vermutlich defekt Wert in Klammern: Bandbreite der Einzelwerte

17 Prüfbericht Nr vom Anhang 1, Blatt Druckfestigkeit von Würfeln (l= 100 mm) ermittelt bei 20 C Tabelle 2: Druckfestigkeit von Würfeln nach 7 d und 28 d; Wasserlagerung bis zur Prüfung Druckfestigkeit nach 7 d bei 20 C Druckfestigkeit nach 28 d bei 20 C Probe-Nr. Rohdichte [kg/m 3 ] Druckfestigkeit [N/mm 2 ] Probe-Nr. Rohdichte [kg/m 3 ] Druckfestigkeit [N/mm 2 ] M5_20 _7d_ ,2 M2_20 C_28d_ ,9 M5_20 _7d_ ,0 M2_20 C_28d_ ,0 M5_20 _7d_ ,9 M2_20 C_28d_ ,2 M5_20 _7d_ ,7 M2_20 C_28d_ ,4 M5_20 _7d_ ,5 M2_20 C_28d_ ,1 M5_20 _7d_ ,0 M2_20 C_28d_ ,3 Mittelwert: ,7 Mittelwert: ,8 Standardabweichung: 2,7 Standardabweichung: 5,8 1.3 Druckfestigkeit von Würfeln (l= 100mm) ermittelt bei 5 C Tabelle 3: Druckfestigkeit von Würfeln nach 3 d und 7 d; Wasserlagerung bis zur Prüfung Druckfestigkeit nach 3d bei 5 C Druckfestigkeit nach 7 d bei 5 C Probe-Nr. Rohdichte [kg/m 3 ] Druckfestigkeit [N/mm 2 ] Probe-Nr. Rohdichte [kg/m 3 ] Druckfestigkeit [N/mm 2 ] M1_5 C_3d_ ,0 M1_5 C_7d_ ,2 M1_5 C_3d_ ,3 M1_5 C_7d_ ,5 M1_5 C_3d_ ,6 M1_5 C_7d_ ,6 Mittelwert: ,6 Mittelwert: ,1 Standardabweichung: 3,8 Standardabweichung: 0,6 Tabelle 4: Druckfestigkeit von Würfeln nach 28d; Wasserlagerung bis zur Prüfung. Druckfestigkeit nach 28 d bei 5 C Probe-Nr. Rohdichte [kg/m 3 ] Druckfestigkeit [N/mm 2 ] M1_5 C_28d_ ,9 M1_5 C_28d_ ,1 M1_5 C_28d_ ,8 Mittelwert: ,6 Standardabweichung: 10,1

18 Prüfbericht Nr vom Anhang 1, Blatt Druckfestigkeit von Zylindern ( = 150 mm, h= 300 mm) ermittelt bei 20 C Tabelle 5: Druckfestigkeit von Zylindern nach 28 d; Wasserlagerung bis zur Prüfung. Druckfestigkeit nach 28 d bei 20 C Probe-Nr. Rohdichte [kg/m 3 ] Druckfestigkeit [N/mm 2 ] M4_20 C_28d_ ,5 M4_20 C_28d_ ,0 M4_20 C_28d_ ,5 M4_20 C_28d_ ,7 M4_20 C_28d_ ,5 M4_20 C_28d_ ,4 M4_20 C_28d_ ,1 M4_20 C_28d_ ,8 M4_20 C_28d_ ,7 M4_20 C_28d_ ,0 Mittelwert: ,1 char. Festigkeit ,6 Standardabweichung: 2,2 1.5 Biegezugfestigkeit von Balken (l x b x h = 700 x 150 x 150 mm) bei 20 C. Tabelle 6: Biegezugfestigkeit von Balken nach 28 d, statisch; Wasserlagerung bis zur Prüfung. Probe-Nr. Rohdichte Bruchlast Biegezugfestigkeit [kg/m 3 ] [kn] [N/mm 2 ] M2_Ba ,13 15,3 M2_Ba ,60 14,4 M2_Ba ,09 14,4 M3_Ba ,43 16,2 M3_Ba ,80 14,3 M3_Ba ,39 15,1 Mittelwert: ,57 15,0

19 Prüfbericht Nr vom Anhang 1, Blatt Schwindmessung mittels Schwindrinnenmethode bei 5 C und 20 C Tabelle 7: Schwindmessung mit der Schwindrinnenmethode bei 5 C. [mm/m] [mm/m] [mm/m] Mittelwert gemessen ab 1,5 Stunden -0,854-0,815-0,842-0,837 Tabelle 8: Schwindmessung mit der Schwindrinnenmethode bei 20 C. [mm/m] [mm/m] [mm/m] Mittelwert gemessen ab 1,5 Stunden -0,776-0,892-0,772-0,813

20 Teil 2 Prüfbericht Nr phys/12 Pumpversuche Herstellung einer Wand Anhang 1 Aufnahme der Bohrkerne

21 Prüfbericht Nr phys/12 Auftraggeber: PAGEL Spezial-Beton GmbH & Co. KG Wolfsbankring Essen Auftrag: Pumpversuche Herstellung einer Wand aus einem PAGEL HOCHFESTVERGUSSMÖRTEL V1/30HF Dokumentation und Ermittlung der Festigkeit an Probekörpern Der Prüfbericht umfasst 10 Blatt und 2 Anhänge. Die Veröffentlichung des Prüfberichtes ist nur mit Zustimmung der AMPA gestattet. Datum: Zeichen SF Das Probenmaterial steht dem Auftraggeber bis 21 Tage nach Erstellung des Prüfberichtes zur Verfügung. Nach Ablauf der Frist wird das Probenmaterial ohne weitere Benachrichtigung entsorgt. Leitung der AMPA: Briefpost: Postfach, Kassel Lieferanschrift: Mönchebergstr. 7, Kassel Prof. Dr.-Ing. habil. M. Schmidt Prof. Dr.-Ing. W. Seim Telefon: 0561 / Telefax: 0561 / Prof. Dr.-Ing. E. Fehling Prof. Dr.-Ing. U. Dorka baupruef@uni-kassel.de

22 Prüfbericht Nr vom Blatt -2-1 Allgemeines Die Amtliche Materialprüfanstalt der Universität Kassel wurde von der Fa. PAGEL beauftragt, einen Pump- und Betonierversuch mit dem PAGEL Hochfestvergussmörtel V1/30 HF zu begleiten und zu dokumentieren. Der Pumpversuch fand am in Hennef (Siegen) auf dem Betriebsgelände der Fa. Hildebrand statt. Während des Pumpversuches wurde Probematerial aus dem Förderschlauch entnommen zur Herstellung von Würfeln, Zylindern und Prismen für Druck- und Biegezugprüfungen. Die Hälfte der Probekörper wurde an die Universität Kassel versandt und dort geprüft. Die verblieben Hälfte wurde durch die Fa. PAGEL geprüft, Festigkeitswerte von diesen Probekörpern liegen vor (siehe Versuchsbericht Fa. PAGEL als Anlage 2). Des Weiteren wurden nach der Erhärtung des Hochfestvergussmörtels Bohrkerne aus der Wand entnommen, visuell begutachtet und auf Druck- und Spaltzug geprüft. Die Probekörper wurden bis zur Prüfung nach 28 Tagen in Wasser gelagert. 2 Wandbetonage Für den Pumpversuch wurde eine 6m hohe und 5m breite Wandschalung errichtet (Abb. 1-3). Die Wanddicke variierte zwischen 0,05 und 0,4 m. Die Wand wies in der Mitte die größte Dicke auf. Die Befüllung der Wand erfolgte von unten von unten nach oben durch Pumpen des Hochfestvergussmörtels (Abb. 2). Dazu war im rechten unteren Bereich der Wand ein Einfüllstutzen angeordnet mit Verteilriegel (Abb. 5). Auf beiden Schalungsinnenseiten waren zur Nachstellung der Shearkeys in Grouted Connections Holzleisten angeordnet (Abb.6). Vor Beginn des Versuches wurde die Wand ca. ein Drittel mit Wasser gefüllt, anschließend wurde ein Zementleim bestehend aus 320 kg Trockenmaterial gepumpt (Abb.4). Mit Beginn der Betonage wurden in regelmäßigen Abschnitten durch die Fa. PAGEL die Frischbetonuntersuchungen durchgeführt. Die vollständige Verfüllung der Wand dauerte ca. 3 Stunden. Das noch auf dem Hochfestvergussmörtel stehende Wasser wurde bei Beendigung des Versuches mit einer Tauchpumpe oberflächlich abgesaugt.

23 Prüfbericht Nr vom Blatt -3- Abbildung 1: Wand für Pumpversuch. Abbildung 2: Anordnung des Einfüllstutzens im unteren rechten Bereich der Wand. Abbildung 3: Geometrie der Wand. Abbildung 4: Querschnitt der Wand von oben. in der ist aufsteigendes Wasser zu erkennen.

24 Prüfbericht Nr vom Blatt -4- Abbildung 5: Verteilriegel im Einfüllbereich. Abbildung 6: Shearkeys in der Schalung. Als Mischer wurde ein Durchlaufmischer (Bezeichnung D150) mit darüber positioniertem Silo und eine Schneckenpumpe (Pabec 4) mit einer Leistung von 5,6-6 to/h verwendet (Abb. 7 und 8). Der gemessene Pumpdruck betrug während des Versuches i. M. 25 bar. Die Dosierung des Wassers erfolgte elektronisch gesteuert (Abb. 10). Die Förderlänge von der Pumpe bis zur Wand betrug 65 m, wobei 55 m Schlauch D=50 mm und 10m mit D= 75 mm verwendet wurden.

25 Prüfbericht Nr vom Blatt -5- Abbildung 7: Siloanlage zur Befüllung des Durchlaufmischers. Abbildung 8: Durchlaufmischer und Schneckenpumpe. Abbildung 9: Übergabe des Vergussbetons in die Schneckenpumpe. Abbildung 10: Steuerung und Aufzeichnung der Wasserzugabe. 3 Durchführung der Untersuchungen 3.1 Frischbetonkennwerte Die Konsistenz des Hochfestvergussmörtels wurde in Anlehnung an den Ausbreitversuch nach DIN EN bestimmt. Abweichend von der Norm erfolgte die Durchführung ohne 15 Schockstöße. Geprüft wurde in zeitlichen Abständen von 20 min während der Betonage durch die Fa. PAGEL. Das Material wurde jeweils unmittelbar vor dem Versuch aus dem Förderschlauch entnommen (Abb. 11). Die Ergebnisse dieses Versuches sind in Tabelle 1 aufgeführt. Die Konsistenz gemessen mit dem Ausbreitmaß ohne Schockstöße lag i. M. bei 67 cm.

26 Prüfbericht Nr vom Blatt -6- Abbildung 11: Entnahme des Probematerials. Abbildung 12: Messung der Konsistenz mit dem Ausbreitmaß-Konus. Tabelle 1: Frischbetonkennwerte Probe Zeitintervall [min] Ausfließmaß (Trichter 4,34 l) [cm] 31,2 31,6 32,2 31,9 31,4 30,9 30,7 31,2 31,9 31,8 Frischmörteltemperatur [ C] Frischmörtelrohdichte - 2, , , [kg/dm³] Luftporengehalt - 3, , ,7 - - [Vol.-%] Quellmaß [%] - 0, , ,0 - - Entmischen (visuell) nein nein nein nein nein nein nein nein nein nein

27 Prüfbericht Nr vom Blatt Druck- und Biegezugfestigkeit Die Druckfestigkeit wurde an Würfeln, Prismen, Zylindern sowie Bohrkernen nach DIN EN gemessen. Zur Erfassung des Einflusses der Prüfkörpergeometerie auf den Druckfestigkeitswert wurden Würfel verschiedener Kantenlänge geprüft (siehe Tab. 2). Die Probekörper wurden bis zur Prüfung nach 28 Tagen in Wasser bei 20 C gelagert. Vor der Prüfung wurden die Lasteinleitungsflächen der Bohrkerne und Zylinder plan geschliffen. Die Prüfung der Druckfestigkeit erfolgte unter einer Zunahme der Spannung von 0,5 N/mm² je Sekunde. Die dabei ermittelten Ergebnisse sind Tabelle 2 bis 4 zu entnehmen. Die Biegezugfestigkeit wurde an Prismen nach DIN EN geprüft. Die dabei ermittelten Werte der Biegezugfestigkeit sind ebenfalls in Tabelle 4 dargestellt. Die Herstellung der Prüfkörper erfolgte ohne Verdichtung. Tabelle 2: Druckfestigkeit von Würfeln (Prüfung AMPA, Uni Kassel). Probe Abmessungen [mm] Länge Breite Höhe Rohdichte [kg/m 3 ] Druckfestigkeit [N/mm 2 ] 75 mm 100 mm Würfel ,29 75,48 74, ,3 Würfel ,14 75,90 74, ,8 Würfel ,81 75,83 74, ,9 Mittelwert ,0 Würfel ,01 100,90 99, ,1 Würfel ,92 99,89 100, ,5 Würfel ,99 100,18 99, ,3 Mittelwert ,0 Würfel ,83 151,32 150, ,2 150 mm Würfel ,62 151,24 149, ,8 Würfel ,02 151,12 149, ,8 Mittelwert ,0 Tabelle 3: Druckfestigkeit von Zylindern (Prüfung AMPA, Uni Kassel). Probe Abmessungen [mm] H Rohdichte [kg/m 3 ] Druckfestigkeit [N/mm 2 ] Zylinder 1 150,13 298, ,3 Zylinder 2 150,15 300, ,3 Zylinder 3 150,48 297, ,6 Mittelwert ,8

28 Prüfbericht Nr vom Blatt -8- Tabelle 4: Druck- und Biegezugfestigkeit von Prismen (Prüfung AMPA, Uni Kassel). Probe Abmessungen [mm] Länge Breite Höhe Rohdichte [kg/m 3 ] Druckfestigkeit [N/mm 2 ] Biegezugfestigkeit [N/mm²] Prisma ,3 159,71 41,18 40, Prisma ,1 15,5 Prisma ,29 41,44 40, ,8 15,9 Prisma ,6 Prisma ,21 40,74 40, ,9 18,2 Prisma ,7 Mittelwert ,6 16,5 3.3 Druck- und Spaltzugfestigkeit an Bohrkernen Zwei Tage nach dem Pumpversuch wurde die Wand entschalt. Auf zwei Längsachsen wurden jeweils fünf Bohrkerne entnommen (siehe Abb. 13). Die Beschreibung der Bohrkerne ist der Anlage 1 zu entnehmen. Drei Bohrkerne wurden auf Druck nach DIN EN und drei Bohrkerne auf Spaltzug nach DIN EN geprüft. Die Probekörper wurden bis zur Prüfung nach 30 Tagen in Wasser bei 20 C gelagert. Für die Festigkeitsprüfung wurden aus den Bohrkernen Zylinder mit einem Längen zu Durchmesserverhältnis von 2 zu 1 herausgebohrt. Die Lasteinleitungsflächen der Zylinder wurden für die Druckprüfung plan geschliffen. Die Ergebnisse der Druckfestigkeitsprüfung sind in Tabelle 5 und der Spaltzugprüfung in Tabelle 6 wiedergegeben. Tabelle 5: Druckfestigkeit Probe Abmessungen [mm] H Rohdichte [kg/m 3 ] Druckfestigkeit [N/mm 2 ] Bohrkern 4 99,10 201, ,5 Bohrkern 5 99,32 202, ,9 Bohrkern 8 99,19 188, ,6 Mittelwert ,7

29 Prüfbericht Nr vom Blatt -9- Tabelle 6: Spaltzugfestigkeit Probe Abmessungen [mm] H Rohdichte [kg/m 3 ] Spaltzugfestigkeit [N/mm 2 ] Bohrkern 9 99,05 196, ,98 Bohrkern 10 99,14 201, ,02 Bohrkern + 99,14 202, ,48 Mittelwert ,16 Abbildung 13: Entnahmestellen der Bohrkerne aus der Wand. 4 Zusammenfassung Die Amtliche Materialprüfanstalt wurde von der Fa. PAGEL beauftragt, einen Pump- und Betonierversuch mit dem PAGEL Hochfestvergussmörtel V1/30 HF zu begleiten und sowohl an separat hergestellten als auch an aus der Wand herausgebohrten Festbetonproben die Druck-, Biegezug- und Spaltzugfestigkeit zu ermitteln. Während des Pumpvorganges wurde in regelmäßigen zeitlichen Abständen die Konsistenz des Hochfestvergussmörtels mit dem Ausbreitversuch ohne Schockstöße geprüft. Das Ausbreitmaß lag zwischen 62 und 71 cm.

30 Prüfbericht Nr vom Blatt -10- Die Druckfestigkeit wurde an Zylindern mit einem Durchmesser von 150 mm und an Würfeln mit einer Kantenlänge von 75, 100 und 150 mm bestimmt. Des Weiteren wurde die Druckund Biegezugfestigkeit an Normprismen (40x40x160 mm) geprüft. An den 75 mm und den 100 mm-würfeln wurde eine vergleichbare mittlere Druckfestigkeit von rd. 136 N/mm² ermittelt. Die mittlere Druckfestigkeit der 150er Würfel betrug 113 N/mm² und die der Normzylinder (d/h= 150/300 mm) 117,8 N/mm². Die Prüfung der Festigkeit an Normprismen ergab eine mittlere Biegezugfestigkeit von 16,5 N/mm² und eine Druckfestigkeit von 128,6 N/mm²). Je drei an unterschiedlichen Stellen aus der Wand entnommene Bohrkerne wurden auf Druck und auf Spaltzug geprüft. Die mittlere Druckfestigkeit betrug 127,7 N/mm², die Einzelwerte lagen zwischen 107 und 148 N/mm². Die an drei Bohrkernen gemessene Spaltzugfestigkeit betrug im Mittel 6,2 N/mm². Der geschäftsführende Direktor Die Sachbearbeiterin (Prof. Dr.-Ing. habil. M. Schmidt) (Dipl.-Ing. S. Fröhlich)

31 Prüfbericht Nr vom Anhang 1, Blatt -11- ANHANG 1: Bohrkernansprache Abbildung 1a,b: Bohrkern 4 der Probewand Bild oben: Bohrkern trocken, Bild unten: Bohrkern nass. Markierung zeigt den Bereich mit weniger grober Gesteinskörnung und mehr Poren.

32 Prüfbericht Nr vom Anhang 1, Blatt -12- Abbildung 2a,b: Bohrkern 5 der Probewand Bild oben: Bohrkern trocken, Bild unten: Bohrkern nass. Markierungen zeigen die Bereiche mit weniger grober Gesteinskörnung.

33 Prüfbericht Nr vom Anhang 1, Blatt -13- Abbildung 3a,b: Bohrkern 8 der Probewand Bild oben: Bohrkern trocken, Bild unten: Bohrkern nass. Gleichmäßige Verteilung der Gesteinskörnung über die Bohrkernlänge

34 Prüfbericht Nr vom Anhang 1, Blatt -14- Abbildung 4a,b: Bohrkern 9 der Probewand Bild oben: Bohrkern trocken, Bild unten: Bohrkern nass. Im Vergleich zu Bohrkern 8 ist weniger grobe Gesteinskörnung im Bohrkern zu erkennen, besonders deutlich ist dies im markierten Bereich.

35 Prüfbericht Nr vom Anhang 1, Blatt -15- Abbildung 5a,b: Bohrkern 10 der Probewand Bild oben: Bohrkern trocken, Bild unten: Bohrkern nass. Im markierten Bereich ist eine Trennschicht zu erkennen.

36 Prüfbericht Nr vom Anhang 1, Blatt -16- Abbildung 6a,b: Bohrkern + der Probewand Bild oben: Bohrkern trocken, Bild unten: Bohrkern nass. Im markierten Bereich ist eine Trennschicht und weniger Gesteinskörnung zu erkennen.

37 Prüfbericht Nr vom Anhang 1, Blatt -17- Abbildung 7a,b: Bohrkern mit Shearkey der Probewand Bild oben: Bohrkern trocken, Bild unten: Bohrkern nass. Im links markierten Bereich mit Shearkey ist weniger grobe Gesteinskörnung zu erkennen, im rechten Teil des Bohrkerns ist eine Trennfuge zu erkennen.

38 Prüfbericht Nr vom Anhang 1, Blatt -18- Abbildung 8a,b: Bohrkerne aus dem Randbereich der Probewand Bild oben: Bohrkern trocken, Bild unten: Bohrkern nass. Im oberen Bild ist deutlich eine helle Trennschicht zu erkennen.

39 Prüfbericht Nr vom Anhang 2, Blatt -19- ANHANG 2: Versuchsbericht Fa. PAGEL

40 Prüfbericht Nr vom Anhang 2, Blatt -20-

41 Teil 3 Prüfbericht Nr phys/12 Dauerschwellversuche PAGEL -Hochfestverguss für Windkraftanlagen PAGEL V1/30 HF

42 Prüfbericht Nr phys/12 Fassung 1.2 Auftraggeber: PAGEL Spezial-Beton GmbH & Co. KG Wolfsbankring Essen über Prof. Dr-Ing. Michael Schmidt Fehling + Jungmann GmbH Friedrich Naumann Straße Kassel Auftrag: Dauerschwellversuch PAGEL-Hochfestverguss für Windkraftanlagen PAGEL V1/30 HF Der Prüfbericht umfasst 5 Blatt und 0 Anhänge. Die Veröffentlichung des Prüfberichtes ist nur mit Zustimmung der AMPA gestattet. Datum: Zeichen JJ Das Probenmaterial steht dem Auftraggeber bis 21 Tage nach Erstellung des Prüfberichtes zur Verfügung. Nach Ablauf der Frist wird das Probenmaterial ohne weitere Benachrichtigung entsorgt. Leitung der AMPA: Briefpost: Postfach, Kassel Lieferanschrift: Mönchebergstr. 7, Kassel Prof. Dr.-Ing. habil. M. Schmidt Prof. Dr.-Ing. W. Seim Telefon: 0561 / Telefax: 0561 / Prof. Dr.-Ing. E. Fehling Prof. Dr.-Ing. U. Dorka baupruef@uni-kassel.de

43 Prüfbericht Nr vom Blatt Allgemeines Die Amtliche Materialprüfanstalt der Universität Kassel wurde beauftragt, Ermüdungsversuche an einem PAGEL-Hochfestverguss für Fundamente von Offshore Windparks durchzuführen. Die Art und der Umfang der Prüfung sowie die Herstellung der Prüfkörper wurden mit dem Auftraggeber abgestimmt. Für die Herstellung der Probekörper wurde von PAGEL Spezial- Beton GmbH & Co. KG fertiges Trockencompound als Sackware zur Verfügung gestellt. Die Herstellung der Probekörper erfolgte im Labor der AMPA in einem Zwangsmischer der Fa. Zyklos mit einem Nenninhalt von 150 l nach folgendem Mischregime: Das trockene Compound wurde einschließlich 75 % der gesamten Wassermenge in den Mischkübel gegeben und drei Minuten gemischt. Anschließend wurde das restliche Wasser hinzugegeben und es wurde weitere zwei Minuten gemischt. Die Herstellung der Probekörper erfolgte mit einem maximalen Wassergehalt von 9%. Die Verdichtung der Probekörper erfolgte ohne Rütteleinwirkung durch 5-maliges Aufschlagen der Form aus einer Höhe von 3 bis 5 cm. 2. Dauerschwellversuche an Zylindern (mit 2. Mio. Lastwechsel) Für die Dauerschwellversuche mit 2 Mio. Lastwechseln wurden 12 Zylinder (100/200 mm) hergestellt. Davon wurden sechs Zylinder 14 Tage unter Wasser und anschließend bis zum 28. Tag unter Normklima (20 C; 65% r.f.) gelagert. Sechs Zylinder wurden bis zum 24. Tag unter Wasser, dann für 24 Stunden unter 3 bar Druck und anschließend bis zur Prüfung unter Wasser gelagert. Alle Probekörper wurden nach 2 Tagen ausgeschalt. An jeweils drei Probekörpern der unterschiedlichen Lagerungsarten wurden zuvor die statischen Druckfestigkeiten kraftgesteuert mit einer Geschwindigkeit von 0,5 N/mm²s nach DIN EN :2009 ermittelt. Für die Dauerschwellversuche wurden die 14 Tage unter Wasser und 14 Tage im Normklima gelagerten Probekörper mit einer Oberlast von 80%, 70% und 60% der statischen Festigkeit beaufschlagt. Die Unterlast betrug kontinuierlich 10% der statischen Festigkeit. Die mittlere statische Druckfestigkeit lag bei 147,3 N/mm². In Tabelle 1 sind die statischen

44 Prüfbericht Nr vom Blatt -3- Druckfestigkeiten und in Tabelle 2 die dazugehörigen Ober- und Unterlasten sowie die erreichten Lastwechsel dargestellt. Abbildung 1 stellt die erreichten Lastwechsel dar. Tabelle 1: Druckfestigkeit von Zylindern nach 28d; Lagerung: 14d Wasserlagerung, 14d Klimakammer. Druckfestigkeit nach 28 d bei 20 C Probe-Nr. Rohdichte [kg/m 3 ] Bruchlast [kn] Druckfestigkeit [N/mm 2 ] M2_20 C_28d_ ,7 148,0 M2_20 C_28d_ ,6 147,0 M2_20 C_28d_ ,7 146,8 Mittelwert: ,7 147,3 Standardabweichung: -- 0,5 Tabelle 2: Dauerschwellversuch von Zylindern nach 28d, Lagerung: 14d Wasserlagerung, 14d Klimakammer. M2_ 20 C_28d Mittelwert Mittelwert Druckfestigkeit Bruchlast [kn] [N/mm 2 ] 1155,7 147,3 Oberlast [kn] Δ fo/fu [kn] Frequenz [Hz] erreichte Lastwechsel 924,6 (80% x BL) 866,8 (75%) rd. 3,3 ~ ,9 (70% x BL) 693,4 (60%) rd. 3,3 ~ ,4 (60% x BL) 577,9 (50%) rd. 3,3 ~ Max. relative Last 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 Dauerschwingversuch DNV-OS-C502 (C1 =12, in air, C5 = 0.85) DNV-OS-C502 (C1 = 12, in air) log N (Anzahl an Zyklen) Abbildung 1: Dauerschwellversuch von Zylindern; Lagerung: 14d Wasser und 14d Klima.

45 Prüfbericht Nr vom Blatt -4- Die unter Wasser und anschließend bei 3 bar Druck gelagerten Probekörper wurden mit einer Oberlast von 75% und 60% der statischen Festigkeit beaufschlagt. Die Unterlast betrug kontinuierlich 10% der statischen Festigkeit. Die mittlere statische Druckfestigkeit wurde aus drei Zylindern ermittelt, sie lag bei 136,6 N/mm². In Tabelle 3 sind die ermittelten statischen Druckfestigkeiten und in Tabelle 4 die dazugehörigen Ober- und Unterlasten sowie die erreichten Lastwechsel dargestellt. Abbildung 2 stellt die erreichten Lastwechsel dar. Tabelle 3: Druckfestigkeit von Zylindern nach 28d; Lagerung: mind. 24d Wasserlagerung, 24h bei 3bar Druck, anschließend bis zur Prüfung wieder Wasserlagerung. Druckfestigkeit nach 28 d bei 20 C Probe-Nr. Rohdichte [kg/m 3 ] Bruchlast [kn] Druckfestigkeit [N/mm 2 ] M7_20 C_28d_ ,0 144,1 M7_20 C_28d_ ,0 142,2 M7_20 C_28d_ ,2 123,6 Mittelwert: ,4 136,6 Standardabweichung: -- 9,3 Tabelle 4: Ermüdung von Zylindern nach 28d, Lagerung: mind. 24d Wasserlagerung, 24h bei 3bar Druck, anschließend bis zur Prüfung wieder Wasserlagerung. Mittelwert Mittelwert Druckfestigkeit [kn] [kn] [Hz] Lastwechsel Oberlast Δ fo/fu Frequenz erreichte Bruchlast [kn] [N/mm 2 ] 808,8 (75% x BL) 700,96 (65%) rd. 3,3 ~ 350 M7_ 20 C_28d 1078,4 136,6 647,0 (60% x BL) 539,2 (50%) rd. 4, ,0 (60% x BL)* 539,2 (50%) rd. 5, *_Prüfung wurde wiederholt, um Ergebnis zu bestätigen.

46 Prüfbericht Nr vom Blatt -5- Dauerschwingversuch DNV-OS-C502 (C1 =10, in water, C5 = 0.85) DNV-OS-C502 (C1 = 10, in water) Max. relative Last 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0, log N (Anzahl an Zyklen) 2 Mio. LW erreicht Abbildung 2: Dauerschwellversuch von Zylindern; Lagerung: mind. 24d Wasserlagerung, 24h bei 3bar Druck, anschließend bis zur Prüfung wieder Wasserlagerung. Der geschäftsführende Direktor Die Sachbearbeiterin (Prof. Dr.-Ing. E. Fehling) (Dipl.-Ing. J. Janowski M.Sc.)

47 Teil 4 Prüfbericht Nr phys/13 Ergänzende Eignungsprüfung PAGEL -Hochfestverguss mit verlängerter Verarbeitungsdauer für Windkraftanlagen PAGEL V1/30 HF Anhang 1 Frisch- und Festbetonuntersuchungen (Tabellarisch)

48 Prüfbericht Nr phys/13 Auftraggeber: PAGEL Spezial-Beton GmbH & Co. KG Wolfsbankring Essen Auftrag: Ergänzende Eignungsprüfung PAGEL-Hochfestverguss mit verlängerter Verarbeitungsdauer für Windkraftanlagen Untersuchung der Eigenschaften von PAGEL-Hochfestverguss für Fudamente von Offshore Windparks PAGEL V1/30 HF Bearbeitungszeitraum: April 2013 Der Prüfbericht umfasst 8 Blatt und 1 Anhang. Die Veröffentlichung des Prüfberichtes ist nur mit Zustimmung der AMPA gestattet. Datum: Zeichen JJ Das Probenmaterial steht dem Auftraggeber bis 21 Tage nach Erstellung des Prüfberichtes zur Verfügung. Nach Ablauf der Frist wird das Probenmaterial ohne weitere Benachrichtigung entsorgt. Leitung der AMPA: Briefpost: Postfach, Kassel Prof. Dr. B. Middendorf Prof. Dr.-Ing. W. Seim Lieferanschrift: Georg-Forster-Straße 6, Kassel Prof. Dr.-Ing. E. Fehling Prof. Dr.-Ing. U. Dorka Telefon: 0561 / Telefax: 0561 / Geschäftsführer: Dipl.-Ing. P. Machner baupruef@uni-kassel.de

49 Prüfbericht Nr vom Blatt Allgemeines Die Amtliche Materialprüfanstalt der Universität Kassel wurde von der Firma PAGEL Spezial- Beton GmbH & Co. KG beauftragt, Frisch- und Festbetonuntersuchungen an einem PAGEL- Hochfestverguss für Fundamente von Offshore Windparks durchzuführen. Die Art und der Umfang der Prüfungen, die Prüfverfahren und die Herstellung der Prüfkörper wurden mit dem Auftraggeber abgestimmt. Für die Durchführung der Frisch- und Festbetonuntersuchungen wurde vom Auftraggeber fertiges Trockencompound als Sackware zur Verfügung gestellt. Die Herstellung des Vergussbetons erfolgte im Labor der AMPA in einem Zwangsmischer der Fa. Zyklos mit einem Nenninhalt von 150 l nach folgendem Mischregime: Das trockene Compound wurde mit 2/3 der gesamten Wassermenge in den Mischkübel gegeben und drei Minuten gemischt, anschließend wurde die restliche Wassermenge hinzugegeben und weitere zwei Minuten gemischt. Die Zusammensetzung der Mischung, mit dem vom Auftraggeber für die praktische Anwendung vorgegebenen minimalen und maximalen Wassergehalt bezogen auf 20 kg Compound, ist Tabelle 1 zu entnehmen. Um die benötigte Wassermenge zu ermitteln, wurden die Säcke vorher einzeln gewogen und anschließend mit dem minimal zulässigen oder dem maximal zulässigen Wassergehalt verrechnet. Die Durchführung der Prüfung erfolgte sowohl bei 20 C als auch bei 5 C. Die Untersuchungen bei 20 C wurden an der AMPA Kassel und die Untersuchungen bei 5 C unter Zustimmung des Sachverständigen bei der Firma Hochtief Solutions AG durchgeführt. Tabelle 1: Mischungszusammensetzung. Mit minimal zulässigem Wassergehalt Mit maximal zulässigem Wassergehalt Wasser [l/20 kg Compound] 1,7 1,8 [M.-%] 8,5% 9%

50 Prüfbericht Nr vom Blatt Durchführung der Untersuchungen 2.1 Prüfverfahren Am Frischbeton wurden das Setzfließmaß und die Setzfließzeit t 500 ermittelt. Zudem wurden der Luftporengehalt, die Frischbetonrohdichte und die Frischbetontemperatur bestimmt. Am Festbeton wurde die Druckfestigkeit nach 7 und 28 Tagen an 100er-Würfeln geprüft. Die Umgebungstemperatur während der Versuche bei 20 C betrug 20 ± 2 C, bei den 5 C Versuchen 5 ± 0,5 C. Die Prüfungen und die Prüfverfahren sind in Tabelle 2 zusammengestellt. Tabelle 2: Prüfverfahren. Frischbetonuntersuchungen (mit minimalem und maximalem Wassergehalt) Untersuchung Norm Temperatur (Konsistenz) Setzfließmaß nach 10, 30, 60, 120, 180, 240, 300 und 360 min DIN EN [1]; DafStb-Richtlinie SVB-Beton [2] 20 C, 5 C Luftporengehalt DIN EN [3] 20 C, 5 C Frischbetontemperatur C, 5 C Frischbetonrohdichte DIN EN [4] 20 C, 5 C Festbetoneigenschaften (mit maximalem Wassergehalt) Prüfalter Norm Temperatur Lagerung Druckfestigkeit 7 d 28 d DIN EN [5] 20 C Wasserlagerung nach DIN EN [6]

51 Prüfbericht Nr vom Blatt Frischbetonuntersuchungen Setzfließmaß und Setzfließzeit Das Setzfließmaß und die Setzfließzeit t 500 wurden gemäß DIN EN :2009 nach 10 min, 30 min, 60 min, 120 min, 180 min, 240 min, 300 min und 360 min bestimmt. Die Versuche wurden mit dem schmaleren Trichter-Durchmesser, der nach unten gerichtet wurde, durchgeführt. Für die eben bereits angegebenen Messzeiten wurde der Frischbeton händisch aufgerührt. Abbildung 1 zeigt die Entwicklung des Setzfließmaßes und des Luftporengehaltes über die Zeit bei 20 C, Abbildung 2 bei 5 C, jeweils beim minimalen und maximalen Wassergehalt. In diesen Abbildungen werden Mittelwerte dargestellt. Alle weiteren Ergebnisse sind in Anhang 1, Tabelle 1 und 4 zu entnehmen. Tabelle 1 zeigt ermittelte Werte, die in Fass und Eimer unterteilt werden. Auf Wunsch des Auftraggebers wurden beide Varianten an der AMPA Kassel geprüft. Beide Untersuchungen unterscheiden sich in der Menge des Frischbetons und dem Verfahrensablauf. Während der im Fass geprüfte Frischbeton nach jeder Konsistenzprüfung verworfen wurde, ist das Material aus dem Eimer nach jeder Prüfung wieder zurückgegeben worden. Die Menge im Eimer betrug ca. 20 l, im Fass ungefähr 60 l. Setzfließmaß [mm] min 30 min 60 min 120 min 180 min 240 min 300 min 360min 6,5 6,0 5,5 5,0 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 Luftporengehalt [Vol.-%] Mittelwert Setzfließmaß_8,5%_Fass Mittelwert LP_8,5% Mittelwert Setzfließmaß_9%_Fass Mittelwert LP_9% Abbildung 1: Setzfließmaß und Luftporengehalt des Frischbetons bei 20 C.

52 Prüfbericht Nr vom Blatt Setzfließmaß [mm] min 30 min 60 min 120 min 180 min 240 min Mittelwert Setzfließmaß_8,5% Mittelwert Setzfließmaß_9% Abbildung 2: Setzfließmaß des Frischbetons bei 5 C Frischbetonrohdichte und Luftporengehalt Die Frischbetonrohdichte wurde in Anlehnung an DIN EN :2011 gemessen. Der Luftporengehalt wurde mit Hilfe eines Druckausgleichsgefäßes (Luftporentopf) mit einem Topfvolumen von 1 l basierend auf DIN EN :2009 bestimmt und am unverdichteten Beton ermittelt. Abbildung 1 zeigt die Entwicklung des Luftporengehaltes über die Zeit beim minimalen und maximalen Wassergehalt des Versuchs bei 20 C. Die Frischbetonrohdichte und der Luftporengehalt bei 5 C wurden einmalig 40 min nach Mischbeginn gemessen. Dabei ergaben sich folgende Ergebnisse: Der 20 C-Versuch zeigt beim minimalen Wassergehalt einen Luftporengehalt von 2,2 Vol.-% und beim maximalen Wassergehalt 1,9 Vol.-%. Zum Vergleich lag der Luftporengehalt des 5 C Versuchs mit minimalem Wassergehalt bei 1,0 Vol.-%, während beim maximalen 0,9 Vol.-% gemessen wurden. Alle Ergebnisse sind Anhang 1 Tabelle 2 und 5 zu entnehmen.

53 Prüfbericht Nr vom Blatt Festbetonuntersuchungen Ermittlung der Druckfestigkeit Für die Festbetonuntersuchungen wurden Probekörper mit dem maximalen Wassergehalt hergestellt. Die Verdichtung aller Probekörper erfolgte ohne Rütteleinwirkung durch 5- maliges Aufschlagen der Form aus einer Höhe von 3 bis 5 cm. Alle Probekörper wurden nach 2 Tagen ausgeschalt und anschließend bis zur Prüfung unter Wasser gelagert. Für die Ermittlung der Festbetonkennwerte wurden 10 Würfel (100 mm) hergestellt. Die Prüfung erfolgte kraftgesteuert mit einer Geschwindigkeit von 0,5 N/mm²s gemäß DIN EN :2009. Abbildung 3 zeigt die Mittelwerte der Druckfestigkeitsergebnisse der Würfel nach 7 und 28 Tagen. Alle Ergebnisse sind Anhang 1, Tabelle 2 zu entnehmen. Mittelwert der Druckfestigkeit Mittelwert der Rohdichte Druckfestigkeit [N/mm²] Rohdichte [kg/m³] d 28d 2000 Abbildung 3: Druckfestigkeit an Würfeln ermittelt. Tabelle 3: Mittelwert der Druckfestigkeit von Würfeln (l=100mm). Druckfestigkeit von Würfeln [N/mm²] 7d 28d 20 C 116,3 (n=5) 140,8 (n=5)

54 Prüfbericht Nr vom Blatt Sedimentationsstabilität Die Sedimentationsstabilität des Vergussbetons wurde nach der DAfStb-Richtlinie Selbstverdichtender Beton [2], Abschnitt N.1.2. geprüft und bewertet. Dazu wurde ein Kunststoffzylinder (DN 100, Höhe 500 mm) mit dem Vergussbeton (Wassergehalt von 1,8l pro 20kg Compound) gefüllt. Der Kunststoffzylinder wurde, wie in der Richtlinie beschrieben, beim Einfüllvorgang rund 45 geneigt gehalten, damit der Vergussbeton die Wandung herunterfließen konnte und so die Entlüftung gewährleistet war. Nach vollständiger Befüllung wurde der Zylinder oben verschlossen und bis zur Erhärtung erschütterungsfrei gelagert. Zur visuellen Beurteilung der Verteilung der Gesteinskörnung im Vergussbeton wurde das Rohr nach der Erhärtung des Betons mittig in Achsrichtung aufgesägt. Wie in Abbildung 4 zu erkennen Abbildung 4: Sedimentationsstabilität ist, kann nach Augenschein keine Sedimentation der Gesteinskörner über die Höhe des Zylinders von 500 mm erkannt werden, die Gesteinskörner liegen im Schnittbild gleichmäßig verteilt vor. Der Direktor Die Sachbearbeiterin (Prof. Dr. rer. nat. B. Middendorf) (Dipl.-Ing. J. Janowski M.Sc.)

55 Prüfbericht Nr vom Blatt Verwendete Normen und Literatur [1] DIN EN : Prüfung von Frischbeton; Teil 8: Selbstverdichtender Beton Setzfließversuch, Ausgabe Dezember 2009, Beuth Verlag, Berlin [2] DAfStb-Richtlinie Selbstverdichtender Beton (SVB-Richtlinie), Ausgabe November 2003, Deutscher Ausschuss für Stahlbeton im DIN Deutsches Institut für Normung e.v., Berlin, [3] DIN EN : Prüfung von Frischbeton; Teil 7: Luftgehalt - Druckverfahren, Ausgabe August 2009, Beuth Verlag, Berlin [4] DIN EN : Prüfung von Frischbeton; Teil 6: Frischbetonrohdichte, Ausgabe März 2011, Beuth Verlag, Berlin [5] DIN EN : Prüfung von Festbeton; Teil 3: Druckfestigkeit von Probekörpern, Ausgabe Juli 2009, Beuth Verlag, Berlin [6] DIN EN : Prüfung von Festbeton; Teil 2: Herstellung und Lagerung von Probekörpern für Festigkeitsprüfung, Ausgabe August 2009, Beuth Verlag, Berlin 2008.

56 Prüfbericht Nr vom Anhang 1, Blatt Anhang 1.1 Frischbetonuntersuchungen bei 20 C Tabelle 1: Setzfließmaß ermittelt über 360 min bei 20 C. Setzfließmaß Zeit [min] Einheit Mittelwerte 8,5 % Fass Mittelwerte 9,0 % Fass Mittelwerte 8,5 % Eimer Mittelwerte 9,0 % Eimer d [mm] t500 [sec] Temp. [ C] 26,6 25,3 26,6 25,3 d [mm] t500 [sec] Temp. [ C] 26,9 26,6 26,3 24,2 d [mm] t500 [sec] Temp. [ C] 26,9 26,1 22,5 23,2 d [mm] t500 [sec] Temp. [ C] 26,4 25,3 21,5 22,2 (n=2) d [mm] (n=2) (n=2) (n=2) 180 t500 [sec] Temp. [ C] 25,1 24,8 20,9 21,4 d [mm] t500 [sec] Temp. [ C] 23,7 23, ,8 d [mm] t500 [sec] Temp. [ C] 22,6 22,6 19,9 20,6 d [mm] t500 [sec] Temp. [ C] 22,0 22,1 19,9 20,5