Einfluss Intermittierender Trocknungsperioden auf die Schädigungsentwicklung von Betonen unter Frost-Tausalz-Belastung

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Christoph Gehlen; Professor Dr.-Ing. Josko Ozbolt
• Fachliche Zuordnung: Baustoffwissenschaften, Bauchemie, Bauphysik
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 428338963

Eine ausreichende Beständigkeit von Betonen gegenüber einer Frost-Tausalz-Beanspruchung (FTSB) wird derzeit mit Hilfe von Laborverfahren nachgewiesen oder sie gilt für bestimmte Betonzusammensetzungen aufgrund jahrzehntelanger Erfahrungen als sicher. Allerdings sind zahlreiche Fälle bekannt, in denen Betone die Laborprüfung nicht bestanden hatten, in der Praxis keinerlei Schäden aufwiesen. Eine Ursache hierfür liegt darin, dass Betonproben im Labor einem ständigen Feuchteangebot ausgesetzt sind, während die Praxisbedingungen in Deutschland vergleichsweise trocken sind. In einem vorangegangenen DFG-Projekt konnte gezeigt werden, dass intermittierende Trocknungsperioden eine signifikante Rolle bei der Schadensentwicklung von Bauteilen unter FTSB spielen. Die Mechanismen, die diesem Effekt zu Grunde liegen, sind bisher nur unzureichend bekannt und sollen daher in diesem Forschungsvorhaben untersucht werden. Ziel ist es, wichtige Lücken im Kenntnisstand der Schädigungsentwicklung von Betonbauteilen unter einer kombinierten FTSB mit zyklischen Trocknungsperioden zu schließen und einen verbesserten Bewertungshintergrund für eine zuverlässige Dauerhaftigkeitsabschätzung zur Schadensentwicklung unter praxisgerechten Bedingungen zu schaffen. Die Arbeiten zur Klärung der offenen Fragen gliedern sich in sechs Arbeitspakete (AP). Im 1. AP wird der Einfluss der Lagerung bis zur ersten FTSB quantifiziert. Hierdurch kann die Rolle der Austrocknung ohne frostinduzierte Vorschädigung und Salzkristallisation bestimmt werden. Im 2. AP sollen die Ursachen für den signifikanten Einfluss intermittierender Trocknungsperioden analysiert werden. Im Rahmen des 3. APs soll der Effekt sich wiederholender Trocknungsperioden näher beleuchtet werden. Ziel ist es, zu untersuchen, ob ein Maximum in der Wirkung existiert oder ob der Einfluss so lange fortbesteht bis der Beton keine messbare Schädigung mehr erfährt. Dies hat eine signifikante Bedeutung für die Vorhersage der Schädigungsentwicklung des Betons in der Praxis. Im 4. AP erfolgt die numerische Simulation der Gefügeänderung bei intermittierender FTSB mit Hilfe von CHTM-Modellen. Gezielte Parameterstudien (virtuelle Untersuchung) liefern hier wiederum wichtige Erkenntnisse für die Entwicklung eines daraus abzuleitenden, vereinfachten Ingenieurmodells zur Prognose der Schädigungsentwicklung. Im 5. AP soll die Übertragbarkeit der gewonnenen Erkenntnisse auf unter Praxisbedingungen gelagerten Proben, welche zwischen 2 und 10 Winterperioden einer realen Frost-Tausalz-Beanspruchung ausgesetzt waren, überprüft werden. Aus den Untersuchungen sollen abschließend im 6. AP Kenngrößen abgeleitet werden, die eine Berücksichtigung temporärer Trocknungsperioden im Rahmen einer ingenieurmäßigen Lebens-dauerbemessung ermöglichen. Hiermit wird eine ökologisch und ökonomisch optimale Konzeption von Betonbauteilen im Bereich der Expositionsklassen XF2 und XF4 möglich.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen