Messtechnisches Verfahren zur Stabilitätsprüfung leichtverdichtbarer Betone

Abstract

Moderne Betone zeichnen sich durch ihre hohen Fließeigenschaften aus, sie können sich dadurch entweder selbstentlüften (selbstverdichtender Beton) oder benötigen für den Einbau nur einen geringfügigen Verdichtungseintrag (leichtverdichtbarer Beton). Über die Jahre hat sich der traditionelle 3-Stoff-Beton zu einem 5-Stoff-Beton, bis hin zu einem „Multikomponenten-High-Tech-Werkstoff“, entwickelt. Daraus ergeben sich nicht nur neue technologische Möglichkeiten, sondern auch neue Herausforderungen in Bezug auf Herstellung, Überwachung und Dauerhaftigkeit. Die zunehmende Komplexität in der Betonzusammensetzung erschwert insbesondere die Kontrolle der Frischbetoneigenschaften auf der Baustelle. Besonders deutlich wird dies bei Entmischungsvorgängen, deren Auftreten unter realen Einbaubedingungen nach wie vor schwer vorhersehbar ist, und deren normative Erfassung bislang nur im begrenzten Maße erfolgt. Die derzeitig in der DIN EN 12350-11 beschriebene Prüfmethode erfasst die Sedimentationsneigung nur indirekt über die Viskosität, bietet jedoch keine verlässlichen Aussagen über die tatsächliche Betonqualität. Um diese Lücke in der Prüftechnik zu schließen, wurde am Institut für Werkstoffe im Bauwesen der Universität Stuttgart ein neues Sedimentationstestverfahren entwickelt. Es ermöglicht eine praxisnahe Bewertung der Stabilität von sehr fließfähigen Betonen, indem es mit integrierten Feuchtesensoren Veränderungen im Feuchtegehalt detektiert. Dadurch lassen sich Sedimentationsneigungen frühzeitig erkennen und gezielt Maßnahmen vor dem Einbau ergreifen. Ein Schwerpunkt dieser Arbeit lag auf der Entwicklung eines messtechnischen Verfahrens, mit dem die Sedimentationsneigung von Frischbeton unter verschiedenen Verdichtungsbedingungen analysiert wird. Das Prüfkonzept wurde so angepasst, dass es aus dem La-bormaßstab, basierend auf einer Kombination aus sensorbasierter Datenerfassung und mathematischer Modellierung, in eine baustellentaugliche Anwendung überführt werden kann. Auf Grundlage polynomieller Regressionsmodelle wurde ein Grenzwertkriterium (–20 M.-%) identifiziert, mit dem zwischen stabilen und instabilen Mischungen differenziert werden kann. Darüber hinaus konnte ein Berechnungsmodell zur Vorhersage des Entmischungspotenzials über die Standardabweichung der TDR-Feuchtewerte entwickelt werden. Die Ergebnisse zeigen, dass insbesondere Betone mit optimierter Packungs-dichte im Feinkornbereich eine deutlich erhöhte Stabilität aufweisen. Mit dieser Arbeit wird somit nicht nur ein Prüfverfahren zur Bewertung der Sedimentationsstabilität entwickelt, sondern auch eine Grundlage für die Weiterentwicklung der Qualitätssicherung im Umgang mit modernen Betonen geschaffen. Die kontinuierliche Optimierung der mess-technischen Verfahren zeigt, dass realitätsnahe Prüfbedingungen reproduzierbar sind, wodurch eine präzisere Stabilitätsbewertung ermöglicht wird.