Dauerhaftigkeit von Betonen: Schlussbericht zum Forschungsauftrag 3114 der Forschungsgemeinschaft Transportbeton e.V. (FTB) sowie IfBt IV-1-5-427/85 des Instituts für Bautechnik, Berlin
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Düsseldorf
Beton-Verl.
1997
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| adam_text | Titel: Dauerhaftigkeit von Betonen
Autor: Hilsdorf, Hubert K
Jahr: 1997
Hubert K. Hilsdorf/Klaus Schönlm/Franko Tauscher Dauerhaftigkeit von Betonen Schlußbericht zum Forschungsauftrag 3114 der Forschungsgemeinschaft Transportbeton e.V. (FTB) sowie IfBt IV-1-5-427/85 des Instituts für Bautechnik, Berlin (gestraffte Fassung) Erarbeitet am Institut für Massivbau und Baustofftechnologie Universität Karlsruhe Schriftenreihe des Bundesverbandes der Deutschen Transportbetonindustrie e.V., Duisburg Heft 8 Beton-Verlag
Inhalt 1 Einleitung ..................................................... 15 2 Stand der Kenntnisse - Literatursichtung.............................. 16 2.1 Prüfung des Korrosionswiderstands von Beton ......................... 16 2.1.1 Karbonatisierung ............................................... 16 2.1.2 Frostwiderstand................................................. 16 2.1.3 Frosf-Tausalzwiderstand .......................................... 17 2.1.3.1 Eintauchverfahren............................................... 17 2.1.3.2 Aufstreuverfahren............................................... 18 2.1.4 Widerstand gegen Chlorideindringen ............................... 18 2.1.5 Widerstand gegen Sulfattreiben.................................... 19 2.2 Kenngrößen der Dauerhaftigkeit ................................... 20 2.2.1 Zusammensetzung des Betons und Nachbehandlung.................... 20 2.2.1.1 Wasserzementwert und Nachbehandlung ............................ 20 2.2.1.2 Zementart und Zementgehalt ...................................... 20 2.2.1.3 Zusatzmittel.................................................... 23 2.2.1.4 Anforderungen in den Normen..................................... 23 2.2.2 Druckfestigkeit ................................................. 23 2.2.2.1 Druckfestigkeit und Karbonatisierung................................ 23 2.2.2.2 Druckfestigkeit und andere Korrosionsformen ......................... 28 2.2.3 Durchlässigkeit ................................................. 28 2.2.4 Porenstruktur................................................... 31 2.3 Transportmechanismen........................................... 32 2.3.1 Diffusion ...................................................... 32 2.3.1.1 Allgemeine Formulierung ......................................... 32 2.3.1.2 Diffusion von CO, - Karbonatisierung ............................... 34 2.3.1.3 Diffusion von Chloridionen
........................................ 35 2.3.2 Permeation .................................................... 36 2.3.2.1 Meßverfahren.................................................. 36 2.3.2.2 Permeation von Gasen ........................................... 37 2.3.2.3 Permeation von Flüssigkeiten ...................................... 38 2.3.2.4 Einflüsse auf die Permeabilität von Beton ............................. 40 2.3.3 Kapillare Wassseraufnahme....................................... 42 2.3.3.1 Allgemeine Formulierung ......................................... 42 2.3.3.2 Meßverfahren.................................................. 43 2.3.3.3 Einflüsse auf die kapillare Wasseraufnahme von Beton .................. 44 2.3.4 Zusammenhang zwischen Diffusion, Permeation und Absorption........... 45 2.4 Folgerungen aus der Literatursichtung und Ziele der weiteren Untersuchungen ................................. 46 7
3 Entwicklung geeigneter Prüfverfahren ............................... 48 3.1 Bestimmung des Permeabilitätskoeffizienten von Beton gegenüber Luft ................................................. 48 3.1.1 Allgemeines ................................................... 48 3.1.2 Prüfeinrichtung ................................................. 49 3.1.3 Meßvorgang................................................... 50 3.1.4 Versuchsauswertung............................................. 51 3.1.5 Einfluß der Probekörperabmessungen ............................... 53 3,2 Bestimmung des Wasseraufnahmekoeffizienten an Betonoberflächen....... 54 3.2.1 Allgemeines ................................................... 54 3.2.2 Prüfeinrichtung ................................................. 55 3.2.3 Meßvorgang................................................... 56 3.2.4 Versuchsauswertung............................................. 56 4 Experimentelle Untersuchungen .................................... 58 4.1 Zielsetzung .................................................... 58 4.2 Versuchsprogramm und Zusammensetzung der Betone ................ 58 4.3 Permeabilitätskoeffizient.......................................... 59 4.4 Wasseraufnahmekoeffizient von Betonoberflächen .................... 61 4.5 Korrosionsversuche.............................................. 62 4.5.1 Karbonatisierung ............................................... 62 4.5.2 Frostwiderstand................................................. 62 4.5.3 Eindringen von Chloriden......................................... 63 4.5.4 Wasseraufnahme von Betonscheiben............. 64 4.5.5 Wassereindringtiefe ............................................. 64 5 Versuchsergebnisse.............................................. 66 5.1 Frischbetoneigenschaften und Druckfestigkeiten ...................... 66 5.2
Permeabilitätskoeffizienten........................................ 66 5.3 Reproduzierbarkeit der Permeabilitätsmessungen ..................... 70 5.4 Wasseraufnahmekoeffizienten von Betonoberflächen ................... 70 5.5 Korrosionsversuche.............................................. 73 5.5.1 Karbonatisierung ............................................... 73 5.5.2 Frostwiderstand von Betonen ohne LP-Bildner.......................... 73 5.5.3 Eindringen von Chloriden......................................... 75 5.5.4 Wasseraufnahme von Betonscheiben ................................ 75 5.5.5 Wassereindringtiefe ............................................. 77 6 Diskussion der Versuchsergebnisse.................................. 78 6.1 Zusammenhang zwischen Permeabilitätskoeffizient und Wasseraufnahmekoeffizient.................................... 78 6.2 Zusammenhang zwischen Permeabilitätskoeffizient und Druckfestigkeit.............................................. 79 6.3 Reproduzierbarkeit der Permeabilitätsmessungen ..................... 80 6.4 Zusammenhang zwischen Kenngrößen der Dauerhaftigkeit und Korrosionswiderständen ......................................... 81 6.4.1 Zusammensetzung der Betone und Korrosionswiderstände ............... 81 8
6.4.2 Karbonatisierung ............................................... 81 6.4.2.1 Theoretische Ansätze ............................................ 81 6.4.2.2 Karbonatisierung und Permeabilitätskoeffizient ........................ 84 6.4.2.3 Karbonatisierung und Wasseraufnahmekoeffizient ..................... 87 6.4.3 Frostwiderstand ................................................ 89 6.4.3.1 Allgemeine Überlegungen ........................................ 89 6.4.3.2 Frostwiderstand und Permeabilitätskoeffizient ......................... 89 6.4.3.3 Frostwiderstand und Wasseraufnahmekoeffizient ...................... 90 6.4.4 Eindringen von Chloriden ........................................ 91 6.4.4.1 Allgemeine Überlegungen ........................................ 91 6.4.4.2 Eindringen von Chloriden und Permeabilitätskoeffizient ................. 91 6.4.5 Wasseraufnahme von Betonscheiben durch kapillares Saugen ............ 92 6.4.5.1 Allgemeine Überlegungen ........................................ 92 6.4.5.2 Kapillares Saugen und Permeabilitätskoeffizient ....................... 92 6.4.5.3 Kapillares Saugen und Wasseraufnahmekoeffizient .................... 94 6.4.6 Wassereindringtiefe ............................................. 95 6.4.6.1 Wassereindringtiefe und Permeabilität .............................. 95 6.4.6.2 Wassereindringtiefe und Wasseraufnahmekoeffizient ................... 96 6.5 Folgerungen aus experimentellen Untersuchungen ..................... 96 7 Anwendungsbeispiele zur Vorhersage der Dauerhaftigkeit von Stahlbetonkonstruktionen ..................................... 98 7.1 Allgemeines ................................................... 98 7.2 Grenzwerte der Permeabilität ..................................... 99 7.2.1 Grenzwerte, die sich aus den Korrosionsversuchen ergeben.............. 99 7.2.2 Grenzwerte, die sich aus den Festlegungen der Normen ergeben ......... 103 8
Zusammenfassung .............................................. 109 9 Schrifttum ..................................................... 111 Anlagen ............................................................. 119 9
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