Werkstoffe 1 - Beton

- Anstatt grosse Risse haben wir nur noch Mikrorisse

- Totale Wärmeabgabe pro Volumen wird reduziert --> reduziert thermische Spannungen und die Rissbildung

- Reduziert Schwinden

- Reduziert Kriechen

Packungsdichte: \(\frac{Φ}{Φ_m}\)

Φ_m: Maximale Packungsdichte

1. Reduzierung der Menge der verwendeten Gesteinskörnung --> Packungsdichte nimmt ab.

2. Mit Abstufung der Gesteinskörnung wird die maximale Packungsdichte erhöht.

Die Druckfestigkeit nach 28 Tagen ist die am meisten verwendete Eingenschaft, um Festbeton zu beschreiben.

Dies kommt daher, dass Beton vor allem Druckkräfte aufnehmen muss.

Druckfestigkeit --> gibt Gesamtbild der Betonqualität wieder

Genormte Grösse von Probekörper werden zwischen zwei deutlich steifere Stahlplatten gelegt.

Probleme:

- Durch die Reibung zwischen Stahlplatten und Beton wird die Querdehnung in diesem Bereich stärker behindert
- Die Belastungsgeschwindigkeit

Rückprallhammer (Schmidt-Hammer): Eine weitere, nicht-zerstörende Messmethode, bei der die Druckfestigkeit punktweise gemessen wird.

Zugfestigkeit von Beton ist etwa 10 mal kleiner als die Druckfestigkeit.

Hohe Bedeutung für die Dauerhaftigkeit, da die Schäden meistens aufgrund von Zugspannungen entstehen.

Direkte Messungen sind sehr schwierig --> wird daher entweder aus der Biege- oder Spaltzugfestigkeit berechnet.

Rheologie ist die Wissenschaft, die sich mit dem Verformungs- und Fliessverhalten von Materie befasst.
(Frischbetoneigenschaften)

Bei einer Suspension sind feine Partikel eines Feststoffes in einer Flüssigkeit verteilt.

Eine Lösung ist eine homogene Flüssigkeit, die mindestens aus zwei Stoffen besteht. Alle Stoffe sind so eng auf der molekularen Ebene verknüpft, dass sie nicht durch Filtration getrennt werden können.

Der Spannungstensor T beschreibt alle wirkenden mechanischen Spannungen an einem Punkt:

Der Geschwindigkeitsgradient ist ein Mittel zur Beschreibung der lokalen Verformungsgeschwindigkeit eines Körpers. in der Rheologie beschreibt er die Differenz der Geschwindigkeit zwischen benachbarten Schichten und wird in der Einheit 1/s angegeben.

Ein newtonsches Fluid ist ein Fluid mit linear viskosem Fliessverhalten, davon abweichendes Verhalten heisst nichtnewtonsches Fluid. Genau mit diesen Fluiden befasst sich die Rheologie.

Werden durch ihre Fliesskurve oder durch ihre Viskositätskurve beschrieben.

1. Newtonsches Fluid (z.B. Wasser)

2. Strukturviskoses / Scherverdünnendes Fluid (Polymerschmelzen, Dispersionen)

3. Dilatantes Fluid (Stärkesuspension)

4. strukturviskoses / Scherverdünnendes Fluid mit einer Fliessgrenze (z.B. Zahnpaste)

Wenn die Durchmischung des Betons gut ist, verhät er sich wie ein strukturviskoses Fluid mit einer Fliessgrenze
(Bingham Fluid)

Viskosität nimmt infolge andauernder Beanspruchung ab und nach beendigter Beanspruchung wieder zu.

Fast jede Änderung der Mischung wird das rheologische Verhalten ändern.

Zugabe von Wasser --> Fliessgrenze und plastische Viskosität sinkt

Zugabe von Betonverflüssiger / Fliessmittel --> senkt nur Fliessgrenze

Wasserlösliche anionische Polymere welche die Wechselwirkung zwischen Partikeln senken.

Werden verwendet um den Wasserbedarf zu senken und gleichzeitig die Verarbeitbarkeit zu erhalten.

Wesentlicher Unterschied liegt im Zugabezeitpunkt.

Betonverflüssiger --> während dem Mischen

Fliessmittel --> nach dem Mischen im Betonwerk

Zusammenfassend gibt es:

- Stillstandversuche: Setzmass und Ausbreitmass, stark abhängig von der Schubspannung

- Fliessvermögensversuche: L-Box und Setzfliessmass, abhängig von der Schubspannung

- Fliesszeitteste: t₅₀₀-Zeit und Auslauftrichter, stark abhängig von der plastischen Viskosität

- Setzmass

- Verdichtungsmass

- Ausbreitmass

- Setzfliessversuch und t₅₀₀

- L-Kasten-Versuch

- Auslauftrichter

Die Prüfung ist nur gültig wenn sich ein Setzmass (slump) ergibt, bei dem der Beton nach entfernen der Form weitgehend intakt und symmetrisch bleibt.

Je nach Grösse des Setzmass --> Klasse 1 bis 5

Bei der Messung wird nach dem Füllen des Behälters mit einer Vibriernadel verdichtet.

Je nach Verdichtungsmass --> Klasse C0 bis C3

Verdichtungsmass: \(c = \frac{h_1}{h_1-s}\)

1. Zuerst wird Behälter mit Frischbeton gefüllt, verdichtet und bündig abgestrichen.

2. Form wird entfernt und die Platte 15 mal angehoben und fallen gelassen.

3. Durchmesser zweimal übers Kreuz messen.

Ausbreitmass --> Mittelwert der Messungen --> Klassen F1 bis F6

Konsistenzprüfung von Selbstverdichtendem Beton

1. Frischbeton wird in die Form gefüllt.

2. Form wird vorsichtig nach oben gezogen.

3. Zeit t₅₀₀ wird gemessen (Zeit nach welcher 500mm Durchmesser überschritten wird)

4. Setzfliessmass --> Mittelwert der beiden über Kreuz gemessenen grössten Durchmesser.

1. Frischbeton wird in den vertikalen Teil des Kastens gegossen.

2. Anheben des Schiebers --> Beton beginnt in den horizontalen Teil zu fliessen.

3. Das Verhältnis der beiden Höhen H1 und H2 ist ein Mass für das Fliessvermögen.

Zwei- oder Dreistabprüfung --> simuliert Bewehrung

1. Frischbeton wird in den V-Trichter gegossen.

2. Öffnung des Schiebers.

3. Gemessene Zeit vom Öffnen bis zur Entleerung --> Auslaufzeittrichter-Fliesszeit

Bei Zementleim --> gleicher Versuch mit dem Marsh-Trichter

Grobkörnige Gesteinskörner sinken gegen unten --> keine homogene Zusammensetzung mehr

Auftriebskraft > Kohäsion der Matrix

Kann passieren bei Erhöhung des Fliessvermögens.