【Tägliches Thema】【Bauwesen-Ausgabe 20160616】
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Teilnahmebelohnung: 2 Reichtum. Belohnung für die richtige Antwort: 9 Reichtum. Frage-Antwort: Welche Faktoren beeinflussen die Stärke von Beton?Durch das Hinzufügen von Zusatzstoffen zum Beton kann dieser eine höhere Festigkeit bereits in frühen Phasen erreichen. Das Hinzufügen von Mitteln zur Beschleunigung der Festigkeitsentwicklung kann die Frühfestigkeit des Betons erheblich steigern ; Durch die Zugabe von Wasserreduziermitteln kann die Menge des für das Mischen benötigten Wassers erheblich verringert werden. Bei einem niedrigeren Zementanteil kann der Beton dennoch gut geformt und verdichtet werden, wodurch eine hohe 28-tägige Festigkeit erreicht wird. Durch das Hinzufügen von Zuschlagstoffen zum Beton kann die Dichte des Zementsteins erhöht werden. Zudem wird die Haftkraft zwischen dem Zementstein und den Aggregaten verbessert, wodurch die Langzeittestfestigkeit des Betons gesteigert wird. Daher sind die Zugabe von effektiven Wasserreduziermitteln sowie Zusatzstoffen zum Beton notwendige technische Maßnahmen zur Herstellung von hochfestem und hochleistungsstarkem Beton. IV. Temperatur und Feuchtigkeit bei der Pflege Der Härtungsprozess des Betons ist das Ergebnis der Hydratation des Zements sowie seiner anschließenden Aushärtung. Die Kühlmitteltemperatur hat einen erheblichen Einfluss auf die Hydratationsgeschwindigkeit des Zements. Bei höherer Kühlmitteltemperatur verläuft die anfängliche Hydratation des Zements schneller, wodurch die frühe Steifigkeit des Betons erhöht wird. Hohe Feuchtigkeit stellt das für die normale Hydratation des Zements erforderliche Wasser bereit, was der Steigerung der Festigkeit zugutekommt. Unter 20 °C ist je niedriger die Aushärtungstemperatur, desto geringer ist die Druckfestigkeit des Betons. Im Bereich von 20 °C bis 30 °C hat die Aushärtungstemperatur hingegen nur einen geringen Einfluss auf die Druckfestigkeit des Betons. Je höher die Bewahrungsfeuchtigkeit ist, desto höher ist die Druckfestigkeit des Betons. Umgekehrt gilt: Je niedriger die Bewahrungsfeuchtigkeit ist, desto niedriger ist die Druckfestigkeit des Betons. V. Reifedauer: Unter normalen Bewahrungssbedingungen nimmt die Festigkeit des Betons mit zunehmender Reifedauer zu. In den ersten 7–14 Tagen steigt die Steifigkeit des Betons schnell an. Nach 28 Tagen verlangsamt sich dieser Anstieg, doch die Steifigkeit des Betons nimmt weiterhin zu – und zwar über einen sehr langen Zeitraum hinweg. Einfluss der Temperatur auf die Eigenschaften des Betons
Die Temperatur des Betons hängt von der in ihm gespeicherten Wärmeenergie ab. Da es einen Unterschied zwischen der Temperatur des Betons und der Umgebungstemperatur gibt, findet ein Wärmetausch zwischen dem Beton und seiner Umgebung statt. Bei frisch gemischtem Beton führt die Hydratation des Zements dazu, dass die Temperatur des Betons ansteigt. Alle anderen Faktoren, die zur Temperaturänderung beitragen, sind auf den Wärmetausch zwischen dem Beton und seiner Umgebung zurückzuführen. Wenn die Umgebungstemperatur sehr niedrig ist, führt dieser Wärmetausch dazu, dass die Temperatur des Betons schnell sinkt. Bei frisch gemischtem Beton bestimmt die Geschwindigkeit des Temperaturabfalls das Ausmaß der Hydratation. Mit anderen Worten: Je schneller die Temperatur sinkt, desto langsamer steigt die Festigkeit des Betons an. Wenn der Beton zu früh einfriert, kann seine Festigkeit nicht mehr zunehmen. Zudem steigt die Menge an freiem Wasser im Beton an. Dadurch entstehen größere Drücke durch das Gefrieren des Wassers. Der Beton ist somit anfälliger für Schäden. Die Gründe für die Verringerung der Betonfestigkeit lassen sich in drei Punkten zusammenfassen: ① Wenn Wasser gefriert, nimmt sein Volumen um 9 % zu. Je mehr freies Wasser im Beton vorhanden ist, desto größer sind die Drücke durch das Gefrieren. Das aufgeblähte Volumen kehrt nach dem Auftauen nicht wieder in seinen ursprünglichen Zustand zurück, sondern bleibt erhalten. Daher steigt die Porenigkeit von frisch gemischtem Beton nach dem Einfrieren erheblich an. Wenn die Porenanzahl auf 15 ansteigt. Die Stärke sinkt um 10. Wenn die Frostspannungen so groß werden, dass Risse entstehen, wird die Betonstruktur beschädigt, und ihre Festigkeit nimmt nicht mehr zu. ②Um das Aggregat herum befindet sich eine Schicht aus Wasser oder Zementpaste. Wenn diese Schicht einfriert, wird ihre Haftkraft erheblich beeinträchtigt – und auch nach dem Auftauen kann sie nicht wiederhergestellt werden. Es wurden Experimente durchgeführt: Wenn die Haftkraft völlig verloren geht, sinkt die Steifigkeit um 13 Prozent. ③Während des Einfrierens und Auftauens kommt es zu einem Austausch von Wasser. Beim Einfrieren führt die niedrige Temperatur an der Oberfläche des Betons dazu, dass zunächst Eis entsteht. Dieses Eis erzeugt einen Druck, der das Wasser in den Inneren des Betons drückt. Während des Auflövungsprozesses lösen sich zunächst die äußeren Bereiche auf, während innerhalb des Materials hohe Spannungen entstehen. Dadurch wird das Wasser nach außen gedrückt – es findet also eine Gegenbewegung des Wassers statt. Aufgrund dieser Veränderung des Volumens des Wassers ändert sich auch die relative Anordnung der verschiedenen Bestandteile des Betons. Dies kann bei noch nicht ausreichend festem Beton zu strukturellen Rissen führen. Die ersten Stunden nach dem Betonieren sind die gefährlichsten – die Langlebigkeit des Betons kann durch ein oder zwei Frost-Tau-Zyklen erheblich geschädigt werden. Durch Beobachtungen stellte sich heraus, dass man dem frisch gemischten Beton eine gewisse Zeit Zeit geben muss, damit er eine bestimmte Stärke erreicht – nur so kann man vor Frostschäden geschützt werden. Dadurch entstand das Konzept der kritischen Stärke gegenüber Frostschäden. Der Begriff der kritischen Festigkeit wird wie folgt definiert: Es handelt sich um die anfängliche Festigkeit des frisch gemischten Betons, die erreicht wird, wenn dieser nach dem Einfrieren wieder aufgewärmt und weiter verarbeitet wird. Dabei kann die Festigkeit weiter zunehmen, bis sie einen Wert von über 95 Prozent der vorgesehenen Festigkeit erreicht. Zur Erreichen der kritischen Festigkeit ist bereits ein erheblicher Anteil des Mischwassers im Beton in die bereits entstandenen Hydrate gebunden. Zu diesem Zeitpunkt ist nicht nur weniger Wasser zum Gefrieren vorhanden, sondern der Beton besitzt auch bereits eine gewisse Festigkeit und somit eine gewisse Frostbeständigkeit. Der Begriff der kritischen Stärke ist heute von vielen **anerkannt und in Normen verwendet. Tatsächlich geht es bei der Winterbauweise von Beton hauptsächlich um die Lösung der folgenden beiden Probleme. ①Es dient dazu, zu verhindern, dass der Beton einfriert. ②Die Steifigkeit des Betons zu erhöhen, insbesondere die frühe Steifigkeit. Analyse der Ursachen für den Verlust der Fließfähigkeit von Beton Der Verlust der Fließfähigkeit von Beton ist ein weit verbreitetes Problem. Die Ursachen für den Verlust der Fließfähigkeit des Betons sind vielfältig und diese Faktoren stehen in Wechselwirkung miteinander. Es umfasst hauptsächlich vier Aspekte: Erstens die Aspekte im Zusammenhang mit dem Zement – wie beispielsweise die Arten der Mineralbestandteile im Zement, der Anteil der verschiedenen Mineralbestandteile, der Gehalt an Alkalien, die Feinheit sowie die Korngrößenverteilung. Zweitens die chemischen Zusatzstoffe – wie beispielsweise die chemische Zusammensetzung hochwirksamer Wasserreduziermittel, ihre Molekülmasse, das Grad der Vernetzung, der Grad der Sulfatisierung, die Konzentration der Gleichgewichtsionen sowie die Art und Menge der Verzögerungsmittel. Drittens die Umweltbedingungen – wie Temperatur, Feuchtigkeit und Transportzeit. Viertens das Verhältnis von Wasser zu Zement im Beton selbst, der Zeitpunkt der Zugabe der Wasserreduziermittel, die Art der Zusatzstoffe sowie deren Mengenverhältnisse.