Stefan SMANIOTTO
Untersuchung des Schwindverhaltens von Normalbeton unter Berücksichtigung des Feuchtegehalts
2018
Die steigende Verkehrsbelastung und das steigende Durchschnittsalter von Brücken machen Ertüchtigungsmaßnahmen im Straßenbau, wie beispielsweise die Aufbringung von Aufbetonschichten, unerlässlich. Die vorliegende Masterarbeit soll dabei helfen, einzelne Parameter und Einwirkungen auf die Aufbetonschicht besser zu verstehen und Materialparameter für etwaige Mehrfeldmodellierungen zu liefern.
Nach einer kurzen Einleitung wird auf die theoretischen Grundlagen eingegangen. Dabei werden Porosität, Feuchtespeicherung und Feuchtetransport erklärt. Des Weiteren wird auf den Begriff Sorptionsisotherme eingegangen und die verschiedenen Schwindvorgänge kurz erläutert.
Zur Bestimmung der Materialparameter werden diverse Probekörper angelegt. Die Mischungszusammensetzung des verwendeten Betons der Festigkeitsklasse C30/37 ist angegeben, ebenso die Frischbetonparameter, welche im Zuge der Betonagen bestimmt werden. Zu den im Rahmen dieser Arbeit ermittelten Materialparametern zählen unter anderen die Elastizitätsmoduln und die Druckfestigkeiten zu unterschiedlichen Altern des Betons. Auch die Bestimmung der hygrischen Parameter ist beschrieben, hierbei werden die Desorptionsisotherme und die Adsorptionsisotherme an dünnen Scheiben bestimmt.
Des Weiteren werden die Versuchsdurchführung und die Ergebnisse der Schwindversuche an dünnen Probekörperscheiben gezeigt. Untersucht werden das autogene Schwinden, das reine Trocknungsschwinden sowie das kombinierte autogene Schwinden und Trocknungsschwinden. Dabei wird das autogene Schwinden ab einem Alter von einem Tag an versiegelt gelagerten Probekörpern bestimmt. Die Bestimmung des Trocknungsschwindens erfolgt an zwei Jahre alten und somit vollständig hydratisierten Probekörpern. Die kombinierten autogenen Schwinddehnungen und Trocknungsschwinddehnungen werden ab einem Tag an gleichzeitig trocknenden und hydratisierenden Proben gemessen. Außerdem wird die Auswirkung des Betonalters auf das kombinierte autogene Schwindverhalten und Trocknungsschwindverhalten untersucht. Die in der Versuchsreihe gemessenen Ergebnisse werden mit jenen von anderen Autoren verglichen und anhand des Eurocode 2 und des Model Code 10 nachgerechnet. Zusätzlich wird das Verformungsverhalten des jungen Betons, ab einem Alter von fünf Stunden, an prismatischen Probekörpern beobachtet. Parallel dazu wird die Temperaturentwicklung im prismatischen Probeköper sowie in einem teiladiabatischen Versuch an einem Würfel aufgezeichnet. Die Lagerung aller Probekörper findet in einer Klimakammer bei (20 ± 1) °C statt. Abschließend wird eine Zusammenfassung der Ergebnisse geliefert und ein kurzes Fazit gegeben.
As a consequence of the increasing traffic load as well as of the progression of the mean age of bridges, measures of rehabilitation become more and more important. One such measure could be adding a concrete overlay. Therefore, the aim of this master thesis is to provide a better understanding of the material parameters related to shrinkage and parameters for multiphase modeling.
First, a brief introduction to the subject is given. Subsequently, the theoretical foundation is discussed and the concepts of porosity, moisture storage and moisture transport are introduced. Furthermore, the sorption isotherms are defined and the different shrinkage processes are briefly explained.
The composition of the concrete mixture with (compressive) strength class C30/37 is specified as well as the fresh concrete parameters, which are measured during the concreting. In addition to that, the parameters of the hardened concrete, such as Young’s modulus and the compressive strength, are provided for different concrete ages. Additionally the determination of the hygric parameters is presented, with the desorption isotherms as well as the adsorption isotherms being determined on thin concrete slices.
Furthermore, the laboratory tests and the results of the shrinkage tests on thin specimens are described. In the test program the autogenous shrinkage, the pure drying shrinkage and the combined autogenous and drying shrinkage are investigated. The autogenous shrinkage was determined on sealed specimens from the age of one day, whereas the drying shrinkage is measured on two years old specimens, which were therefore completely hydrated. Likewise, the combined autogenous shrinkage and drying shrinkage are determined using specimens from the age of one day, which were simultaneously drying and hydrating. Moreover, the influence of the concrete age on the combined autogenous and drying shrinkage is analysed. Next, the obtained results of the tests are compared to different codes as well as to results of other authors.
In addition, the deformation of young concrete, starting at the age of 5 hours, is observed on prismatic specimens. Simultaneously, the temperature development is measured in the above-mentioned prismatic sample bodies, as well as in a semi-adiabatic experiment using a cubic specimen. All specimens were stored in a climatic chamber at a temperature of (20 ± 1) °C.
Finally, a summary of all the obtained results is provided and a brief outlook is given.