Der Einsatz von Tausalzen im Winterdienst und zusätzlich die CO2 -Anreicherung der Atmosphäre haben zu erheblichen Schäden an Stahlbetonbauwerken geführt. Die schützende Passivschicht, die im alkalischen Bereich noch vorhanden ist (nicht karbonatisierter Bereich), wird entweder durch Chloride lokal durchdrungen oder das
Stickstoffdioxid führt zur Karbonatisierung, wodurch der pH-Wert sinkt und die Passivität aufgehoben wird.
Die materialzerstörende Wirkung von Frost und Tausalze folgt aus der Sprengwirkung des Eises beim Gefrieren und der Salze beim Auftauen. Die Materialzerstörung ist in der Tatsache begründet, dass, durch die Gefrier-/ Auftauzyklen des Salzwassersystems, zwei Material-systeme durch den Ablauf dynamischer Prozesse entstehen. Das Wasser erleidet in der Phase des Gefrierens eine Volumenvergrößerung und übt Druck auf die Umgebung bzw. Salzlösung aus. Das Auftauen wirkt dehnt sich die konzentrierte Salzlösung aus und übt ihrerseits Druck auf das Eis und Porensystem [1].
Der vorliegende Entwurf soll den Frost– Tausalzwiderstand von unterschiedlichen Betonzusammensetzungen mit einem Luftporengehalt von 4- 6 % mit dem so genannten CDF – Verfahren (Capillary suction of Deicing Solution and Freeze – Thaw Test) untersuchen.
Als Beurteilungsgröße nimmt dieser Versuch die Abwitterungsmenge von Oberflächen, die einer Vielzahl von definierten Frost-Tau-Wechseln in Gegenwart von Taumitteln (i. d. R. NaCl-Lösung) ausgesetzt werden.
Es gilt einen Beton mit Polymeren als Zusatzmittel in Beziehung mit einem Normalbeton zu setzen. Dabei sollen beide Betone, d.h. der Referenz- und auch der „Polymerbeton“, die Bedingungen der Expositionklasse XF 4 erfüllen.
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
2 Einflüsse der Gefrier-/ Auftauzyklen auf den Beton
2.1 Allgemeines
2.1.1 Ablauf der Schädigung
2.2 Dynamische Vorgänge der Materialzerstörung
2.3 Einflüsse und Prüfverfahren
3 Das CDF-Verfahren nach RILEM
3.1 Gegenstand der Prüfung
3.2 Ablauf der Prüfung
3.2.1 Messung der inneren Schädigung
3.2.2 Auswertung der inneren Schädigung
3.2.3 Die Abwitterung der Oberfläche
4 Vorbereitung der Prüfkörper
4.1 Betonherstellung
4.2 Herstellung der CDF- Prüfkörper/ Kapillares Saugen
5 Durchführung der Frost-Tausalz-Prüfung
5.1 Allgemeines
5.2 Die Frost-Tauzyklen beim CDF- Verfahren
5.3 Abwitterungsmengen, Ultraschallbad, -laufzeit
6 Ergebnisse
6.1 Eindrücke bei augenscheinlicher Begutachtung
6.2 Anteile an Abwitterung
6.3 Ultraschallaufzeiten
6.4 Festigkeiten und Quecksilberporössymmetrie
7 Diskussion der Ergebnisse
8 Zusammenfassung und Ausblick
Zielsetzung & Themen
Die vorliegende Arbeit untersucht den Frost-Tausalz-Widerstand von Beton, der mit Polymeren als Zusatzmittel modifiziert wurde, im Vergleich zu einem Referenzbeton. Ziel ist es zu analysieren, ob und inwieweit die Polymerzugabe die Widerstandsfähigkeit gegenüber Frost-Tau-Wechseln und die mechanischen Eigenschaften des Betons positiv beeinflusst, wobei die Bedingungen der Expositionsklasse XF 4 im Fokus stehen.
- Analyse des Frost-Tausalz-Widerstands mittels des CDF-Verfahrens
- Einfluss von Polymeren auf die Porenstruktur und Mikroluftporen im Beton
- Vergleich der physikalischen Eigenschaften (Druck- und Biegezugfestigkeit)
- Auswertung von Abwitterungsmengen durch Frost-Tau-Zyklen
- Untersuchung dynamischer Schädigungsprozesse mittels Ultraschallmessung
Auszug aus dem Buch
1 Einleitung
Der Einsatz von Tausalzen im Winterdienst und zusätzlich die CO 2-Anreicherung der Atmosphäre haben zu erheblichen Schäden an Stahlbetonbauwerken geführt. Die schützende Passivschicht, die im alkalischen Bereich noch vorhanden ist (nicht karbonatisierter Bereich), wird entweder durch Chloride lokal durchdrungen oder das Stickstoffdioxid führt zur Karbonatisierung, wodurch der pH-Wert sinkt und die Passivität aufgehoben wird.
Die materialzerstörende Wirkung von Frost und Tausalze folgt aus der Sprengwirkung des Eises beim Gefrieren und der Salze beim Auftauen. Die Materialzerstörung ist in der Tatsache begründet, dass, durch die Gefrier-/ Auftauzyklen des Salzwassersystems, zwei Materialsysteme durch den Ablauf dynamischer Prozesse entstehen. Das Wasser erleidet in der Phase des Gefrierens eine Volumenvergrößerung und übt Druck auf die Umgebung bzw. Salzlösung aus. Das Auftauen wirkt dehnt sich die konzentrierte Salzlösung aus und übt ihrerseits Druck auf das Eis und Porensystem [1].
Der vorliegende Entwurf soll den Frost– Tausalzwiderstand von unterschiedlichen Betonzusammensetzungen mit einem Luftporengehalt von 4- 6 % mit dem so genannten CDF – Verfahren (Capillary suction of Deicing Solution and Freeze – Thaw Test) untersuchen.
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Diese Einleitung führt in die Problematik der Frost-Tausalz-Schäden an Betonbauwerken ein und definiert das Ziel, den Widerstand polymer-modifizierter Betone mittels des CDF-Verfahrens zu untersuchen.
2 Einflüsse der Gefrier-/ Auftauzyklen auf den Beton: Hier werden die theoretischen Grundlagen der Materialzerstörung durch Frost-Tau-Wechsel sowie die Einflüsse von Tausalzen und die relevanten Prüfverfahren erläutert.
3 Das CDF-Verfahren nach RILEM: Dieses Kapitel beschreibt detailliert den Ablauf der CDF-Prüfung, einschließlich der Probenvorbereitung, der inneren Schädigungsmessung und der Bestimmung der Abwitterung.
4 Vorbereitung der Prüfkörper: Hier wird die Betonrezeptur, die Konzeption der Polymerzugabe und die Herstellung der Probekörper für die Versuchsreihe dargelegt.
5 Durchführung der Frost-Tausalz-Prüfung: Das Kapitel dokumentiert den praktischen Versuchsablauf, die Temperaturzyklen und die Messmethodik während der 28 Zyklen.
6 Ergebnisse: Die gewonnenen Messdaten zur Abwitterung, zu Ultraschalllaufzeiten und zu den Festigkeiten werden hier tabellarisch und grafisch dargestellt.
7 Diskussion der Ergebnisse: Die Ergebnisse werden interpretiert, wobei insbesondere die positive Wirkung der Polymere auf die Druckfestigkeit und den Frost-Tausalz-Widerstand analysiert wird.
8 Zusammenfassung und Ausblick: Diese Sektion zieht ein Fazit der Arbeit und gibt Anregungen für künftige Optimierungen der Polymerzugabe sowie weitere Untersuchungen.
Schlüsselwörter
Frost-Tausalz-Widerstand, Beton, Polymerzusatz, CDF-Verfahren, Abwitterung, Expositionsklasse XF 4, Mikroluftporen, Druckfestigkeit, Biegezugfestigkeit, Ultraschalllaufzeit, Porenstruktur, Kapillares Saugen, Materialzerstörung, Zementstein.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser wissenschaftlichen Arbeit primär?
Die Arbeit untersucht, wie sich die Zugabe von Polymeren auf die Widerstandsfähigkeit von Beton gegenüber Frost- und Tausalzbeanspruchung auswirkt.
Welche zentralen Themenfelder werden bearbeitet?
Die zentralen Themen umfassen die Betontechnologie, die Untersuchung von Gefrier-Tau-Prozessen in Porensystemen sowie die Materialprüfung von modifizierten Betonen.
Was ist das primäre Ziel der Forschungsarbeit?
Das primäre Ziel besteht darin, den Frost-Tausalz-Widerstand einer Polymermischung mit einem Referenzbeton zu vergleichen und zu bewerten, ob die Anforderungen der Expositionsklasse XF 4 erfüllt werden.
Welche wissenschaftliche Prüfmethode kommt zum Einsatz?
Es wird das CDF-Verfahren (Capillary suction of Deicing Solution and Freeze – Thaw Test) nach RILEM-Empfehlung verwendet, um die Abwitterung und innere Schädigung zu messen.
Was sind die Kerninhalte des Hauptteils?
Der Hauptteil befasst sich mit der theoretischen Herleitung von Frostschäden, der detaillierten Beschreibung der Prüfmethode, der Herstellung der Betonkörper und der systematischen Auswertung der Versuchsreihen.
Welche Keywords charakterisieren die Arbeit am besten?
Die Arbeit wird maßgeblich durch Begriffe wie Frost-Tausalz-Widerstand, Beton, Polymerzusatz, CDF-Verfahren und Abwitterung charakterisiert.
Warum zeigen die Polymerprüfkörper teilweise unterschiedliche Biegezugfestigkeiten?
Die Studie stellt fest, dass die größeren Mikroluftporen, die sich bei der Druckfestigkeit positiv auswirken, bei der Biegezugfestigkeit eine querschnittsschwächende Wirkung aufweisen können.
Welchen Einfluss hat die Epoxydharzbeschichtung auf die Prüfsergebnisse?
Die Beschichtung dient der Abdichtung der Proben; es wurde jedoch beobachtet, dass unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen Beton und Epoxydharz bei extremen Temperaturen zu Rissen in der Beschichtung führen konnten.
- Citar trabajo
- Serdal Ceylan (Autor), 2005, Frost- und Frost-Tausalz-Widerstand von Betonen mit Polymerzusatz, Múnich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/170838
