Mischungsstabilität von Beton unter Rütteleinwirkung - Analyse des nano- und mikroskopischen Strukturaufbau- und Strukturabbauverhaltens zementhaltiger Suspensionen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Ludger Lohaus
• Fachliche Zuordnung: Baustoffwissenschaften, Bauchemie, Bauphysik
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 411375374

Die Trends im modernen Betonbau gehen hin zu schlankeren, leichteren, komplexer geformten und enger bewehrten Bauteilen. Für solche Bauteile sind vergleichsweise weiche oder fließfähige Betone erforderlich, die zur vollständigen Hohlraumfüllung der Schalung und der Zwischenräume der Bewehrung zusätzlich mit einer gewissen Verdichtungs- oder Rüttelenergie eingebracht werden müssen. Aber auch im konventionellen Betonbau werden immer weichere und immer fließfähigere Betone verwendet, um günstigere Verarbeitbarkeitseigenschaften des Betons, einen schnelleren Baufortschritt oder auch um eine erweiterte Maschinisierung und Automatisierung des Betoneinbaus zu erzielen. Die moderne Bauchemie hat insbesondere durch die Bereitstellung von hochwirksamen Fließmittelpolymeren maßgeblich zur Weiterentwicklung der Frischbetoneigenschaften beigetragen. Gleichzeitig steigt dadurch jedoch die Komplexität des Baustoffsystems. Die Entwicklung von Selbstverdichtendem Beton (SVB) stellt gewissermaßen den bisherigen Höhepunkt dieser Trends dar. Dennoch wird SVB, der bei der Verarbeitung wegen seiner Entmischungsgefahr nicht gerüttelt werden darf, in Deutschland bisher eher selten verwendet. Dies ist auf die erhöhte Sensibilität von SVB in der Anwendung zurückzuführen. Bei sehr engen Bewehrungsführungen und komplexen Betoniersituationen ist selbst die hohe Fließfähigkeit von SVB nicht immer ausreichend, da ohne zusätzliche Rüttelenergie nicht immer alle Hohlräume sicher gefüllt werden können. Auch im Bereich des Normalbetons steigt mit zunehmend weicherer oder zunehmend fließfähiger Konsistenz die Gefahr einer Entmischung an. Jedenfalls belegen aktuelle Schadensbilder, dass mit steigender Fließfähigkeit und Komplexität des Baustoffsystems sowie bei schwierigen und engen Betonierbedingungen Probleme mit der Mischungsstabilität auftreten können.Zwar gibt es im Bereich des SVB inzwischen gut fundierte Ansätze, eine ausreichende Mischungsstabilität sicherstellen, jedoch fehlen vergleichbare Ansätze für weiche bis fließfähige Betone unter Rütteleinwirkung. Daher soll in dem beantragten Forschungsvorhaben die Mischungsstabilität fließfähiger Betone unter Rütteleinwirkung auf Grundlage von ingenieurmäßigen Modellansätzen beschrieben werden. Die Modellansätze sollen dabei auf Grundlage der Beschreibung von strukturaufbauenden und strukturabbauenden Prozessen der zementhaltigen Suspension erfolgen. Der Einfluss früher Hydratationsprodukte auf das scher- und zeitabhängige Verhalten der Suspension sollen gleichzeitig erfasst werden. Durch die Variation betontechnologischer Einflussgrößen und die Erfassung ihrer Einflüsse auf die Mischungsstabilität fließfähiger Betone können zusätzlich Optimierungsstrategien zur Steigerung der Mischungsstabilität unter Rüttelenergie abgeleitet werden.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 2005: Opus Fluidum Futurum - Rheologie reaktiver, multiskaliger, mehrphasiger Baustoffsysteme
• Mitverantwortlich(e): Professorin Dr. Nadja-Carola Bigall