Einfluss der Granulometrie und des Wassergehaltes auf die Festigkeit und Gefügedichtigkeit von Zementstein

Teichmann, Thomas

kassel university press, ISBN: 978-3-89958-441-7, 2008, 202 Seiten
(Schriftenreihe Baustoffe und Massivbau Heft 12)

URN: urn:nbn:de:0002-4410

Zugl.: Kassel, Univ., Diss. 2007

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Inhalt: Der Widerstand von Beton gegen Gase und Flüssigkeiten wird bislang in erster Linie durch die sachgerechte Anpassung des Zementgehaltes und des Wasserzementwerts (w/z-Wert) an seine Exposition im Bauteil während der Nutzungszeit gesteuert. Je niedriger der w/z-Wert gewählt wird, umso geringer ist der Anteil an Kapillarporen im erhärteten Zementstein und um so höher sein Widerstand gegen Umwelteinflüsse. Demgegenüber hat die Entwicklung von Ultra-Hochfesten Betonen gezeigt, dass man die Dichtigkeit und Festigkeit von Zementstein auch dadurch erhöhen kann, dass die Packung des Feinkorns so dicht gestaltet wird, dass der zwischen dem Feststoff verbleibende Hohlraum minimiert wird.

In dieser Arbeit wurde untersucht wie sich die Effekte der Packungsdichte und des Wassergehalts auf die Zementsteinmatrix auswirken. Dafür wurden zunächst reine Feinstoffgemische, bestehend aus einem Zement und einem inerten Feinstoff untersucht. Der Zement wurde volumengleich durch sogenannte packungswirksame und nicht packungswirksame, zementfeine Feinstoffe ausgetauscht. Durch die gezielte Füllung der Hohlräume zwischen den Zementpartikeln und der Anpassung des Wassergehaltes konnte die Wirksamkeit inerter Füllstoffe signifikant verbessert werden. Von entscheidender Bedeutung war hierbei die Kenntnis von der Granulometrie der Feinstoffe und deren Wirksamkeit im Feinstoffbereich unterhalb 0,125 mm Korngröße.

Es konnte nachgewiesen werden, dass durch inerte, packungswirksame (Hohlraum füllende) Feinstoffe und die Anpassung des Wassergehalts die Gefügedichte des erhärteten Zementsteins signifikant erhöht werden kann. Dabei ist der Wassergehalt von wesentlicher Bedeutung.

Aus den gewonnenen, umgangreichen Laborergebnissen wurde ein Modell entwickelt, dass die Druckfestigkeit oder den Kapillarporengehalt mit der Packungsdichte und der Wasserfilmdicke in Zusammenhang bringt und die Einordnung der Druckfestigkeit über den w/z-Wert erlaubt. Auf diese Weise konnten massebezogene Wirksamkeitsfaktoren (k-Werte) für inerte Feinstoffe im Zementstein und später im Beton bestimmt werden. Die Wirksamkeitsfaktoren sind dabei vom w/z-Wert abhängig. Bei einem w/z-Wert von 0,25 ergab sich bei 20 Vol.-% Austausch eines grobgemahlenen Zements CEM I 32,5 R durch ein hochfeines, packungswirksames Quarzmehl ein k-Wert von 1,87. Mit einem auf 0,45 zunehmendem w/z-Wert verringerte sich der k-Wert auf 0,21. Ein ähnlich feines Kalksteinmehl (K1) ergab bei gleicher Vorgehensweise k-Werte in der gleichen Größenordnung.

Zusammenfassend zeigt das auf umfangreichen Laboruntersuchungen basierende Modell den direkten Zusammenhang zwischen der Druckfestigkeit bzw. der Dichtigkeit der Matrix und der Wasserfilmdicke sowie der Packungsdichte. Es kann ein gutes Instrument sein, um Normal- oder Hochfeste Betone durch die Verwendung von kornoptimierten mineralischen Feinstoffen technisch und wirtschaftlich zu verbessern.

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