Optimale Verdichtung Leichtverarbeitbarer Betone mit hoher Robustheit
Bearbeiter: Dr.-Ing. Thomas Kränkel
Förderer: AiF / VDZ gGmbH
Um die Leistungsfähigkeit Leichtverarbeitbarer Betone (LVB) hinsichtlich der leichten Verdichtbarkeit bei gleichzeitig hoher Mischungsstabilität zu gewährleisten, müssen LVB an ihre Verarbeitungseigenschaften angepasst bedarfsgerecht verdichtet werden. Bei einer ungeplanten Überverdichtung kann es zum Bluten oder zur Sedimentation der groben Gesteinskörnung kommen. Dies kann die Qualität, die Festigkeits-, Verformungs- und Dauerhaftigkeitseigenschaften des Festbetons beeinträchtigen. Zur Wahl des Betrags einer solchen bedarfsgerechten Verdichtung liegen bislang jedoch nur wenige objektive Bewertungskriterien vor.
Das Ziel ist daher die Entwicklung objektiver Empfehlungen zur bedarfsgerechten Verdichtung der LVB in Abhängigkeit ihrer Verarbeitungseigenschaften, Bild 1.
Die Erarbeitung dieser Empfehlungen wurde zunächst auf Basis rheologischer Kenngrößen durchgeführt. Dabei erfolgen auch Untersuchungen, wie sich die rheologischen Eigenschaften der untersuchten Betone während der Verdichtung änderten. Zu diesem Zweck wurden die rheologischen Untersuchungen auch direkt während der Verdichtung gemessen. Bild 2 zeigt dazu exemplarisch die Reduktion der Fließgrenze der Betone während der Verdichtung in Abhängigkeit der Verdichtungsintensität (Verdichtungsfrequenz). Ebenso reduzierte sich die Viskosität der Betone, sobald diese verdichtet wurden.
Anschließend wurden die gewonnenen rheologie-basierten Erkenntnisse in ein praxistaugliches Konzept unter Verwendung einfach zu handhabender Verarbeitungstests transferiert. Dabei dienten die Konsistenz (das Ausbreitmaß) und die Zähigkeit (Fließgeschwindigkeit im Ausbreitversuch) als Bewertungskriterien für die Verarbeitungseigenschaften der LVB. Die Untersuchungen zeigten, dass mit zunehmender Fließfähigkeit und abnehmender Zähigkeit die Sensitivität gegenüber der Verdichtungsintensität zunimmt. Eine hohe Verdichtungsintensität führte bei Betonen mit geringer Zähigkeit und hoher Fließfähigkeit zum Beispiel zu einer ausgeprägten Sedimentation der groben Gesteinskörnung und einer leichten Reduktion der Druckfestigkeit. Diese Betone sollten daher nur leicht verdichtet werden, z. B. durch händische Verfahren wie Stochern oder Rakeln. Betone mit mittlerer Zähigkeit können etwas intensiver verdichtet werden, z. B. durch Innenrüttler. Dabei sollte auf eine angemessene Rüttelzeit geachtet werden, um eine Sedimentation der groben Gesteinskörnung zu vermeiden. Der Einsatz von Betonen mit hoher Zähigkeit empfiehlt sich nur in Kombination mit einer hohen Fließfähigkeit (F6) oder als SVB, da ansonsten eine sehr intensive Verdichtung notwendig ist.
Aus den Untersuchungen zur Auswirkung unterschiedlicher Verdichtungsszenarien auf die Frisch- und Festbetoneigenschaften von Betonen mit unterschiedlichen Verarbeitungseigenschaften konnten Empfehlungen für eine bedarfsgerechte Verdichtung erarbeitet werden. Die Ergebnisse des Forschungsvorhabens leisten damit einen Beitrag zur Formulierung von praxisgerechten Randbedingungen für die Anwendung von LVB. Die Kenntnis der Zusammenhänge zwischen Verarbeitungseigenschaften und Verdichtungswirkung schützt vor Fehlanwendungen durch eine mangelhafte oder zu starke Verdichtung oder eine unpassende Betonzusammensetzung und erhöht damit die Wettbewerbsfähigkeit insbesondere von kleinen und mittelständischen Unternehmen (KMU). Die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten material- oder verfahrensbedingter Bauschäden kann somit verringert werden, was zur Steigerung der Dauerhaftigkeit und Wirtschaftlichkeit der Betonbauweise führt.