Einfluss der Mischungszusammensetzung auf die frühen autogenen Verformungen der Bindemittelmatrix von Hochleistungsbetonen

Fontana, Patrick

Bei Hochleistungsbetonen werden trotz der für Normalbetone üblichen Nachbehandlung häufig Schäden im jungen Alter in Form einer Mikrorissbildung beobachtet. Diese Mikrorisse, die insbesondere bei Zugabe von Mikrosilica auftreten, sind größtenteils auf das autogene Schwinden der Bindemittelmatrix zurückzuführen. Die autogenen Verformungen der Bindemittelmatrix eines Betons werden durch eine Vielzahl von Materialparametern beeinflusst und sind eng mit der Hydratation und der daraus resultierenden Selbstaustrocknung, aber auch mit den sich insbesondere im jungen Alter stark verändernden Gefügeeigenschaften verknüpft. Die Aussagekraft einfacher, auf empirischen Untersuchungen basierender Stoffmodelle, die ein „autogenes Schwindmaß“ vorhersagen sollen, ist jedoch begrenzt, da sie die Komplexität der hydratationsbedingten Vorgänge bei Hochleistungsbetonen im jungen Alter nur unzureichend abbilden. Für die Erweiterung des Kenntnisstands wurden in dieser Arbeit deshalb der Einfluss der Bestandteile und der Zusammensetzung der Bindemittelmatrix von Hochleistungsbetonen auf ihr autogenes Verformungsverhalten systematisch untersucht und kausale Zusammenhänge aufgezeigt. Hierfür wurden die gemessenen autogenen Verformungen sowohl mit der Hydratation als auch mit der sich entwickelnden Porenstruktur und den mechanischen Eigenschaften in Beziehung gesetzt. Es konnte damit gezeigt werden, dass das beobachtete autogene Schwindverhalten zumindest nach dem für Bindemittelleime mit niedrigen w/b-Werten typischen starken Anfangsschwinden mit der Selbstaustrocknung und den dadurch zu erwartenden Kapillarspannungen korreliert.

High-performance concretes (HPC) show a higher proneness to early-age cracking than conventional concretes even when proper curing is applied. These micro cracks, which appear in particular when silica fume is added, are mainly attributed to the autogenous shrinkage of the cement paste matrix. The autogenous deformations of concrete are influenced by a multitude of material parameters. They are a direct consequence of the cement hydration and the subsequent self-desiccation as well as of the structural properties which are changing rapidly in the early ages. In the past empirical studies provided the basis for simple material models, which intend to predict an ôautogenous shrinkage valueö. The significance of such material models is limited since they do not reproduce adequately the complexity of the processes caused by cement hydration in early-age HPC. In order to extend the state of knowledge, in this thesis the influences of the mix constituents and the mix composition of the cement paste matrix of HPC on their autogenous deformation behaviour were systematically investigated and causal relations were pointed out. For this purpose the measured autogenous deformations were linked to the hydration as well as to the developing pore structure and the mechanical properties. It was demonstrated that the autogenous shrinkage occurring after the large initial shrinkage, which is observed typically with cement pastes with low water/binder ratios, correlates with the self-desiccation and the thereby expected capillary stresses.

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Fontana, Patrick: Einfluss der Mischungszusammensetzung auf die frühen autogenen Verformungen der Bindemittelmatrix von Hochleistungsbetonen. 2006.

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