Development of a performance test to determine the sulfate resistance of concrete

  • Entwicklung eines Performanceprüfverfahrens zur Bestimmung des Sulfatwiderstands von Beton

Haufe, Johannes; Vollpracht, Anya (Thesis advisor); Matschei, Thomas (Thesis advisor); Bier, Thomas A. (Thesis advisor)

Aachen : RWTH Aachen University (2022)
Doktorarbeit

Dissertation, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, 2022, Kumulative Dissertation

Kurzfassung

Der Widerstand von Beton gegen Sulfatangriff wird häufig mit Labortestverfahren an Mörtelproben anhand von Dehnungsmessungen untersucht. In seltenen Fällen wird der Festigkeitsverlust durch Biege- oder Zugfestigkeitsprüfungen gemessen. Ziel dieser Arbeit war die Entwicklung eines neuen Performance-Testverfahrens, das sowohl den chemischen als auch den physikalischen Widerstand einer bestimmten Betonmischung gegen Sulfatangriff berücksichtigt. Mit Hilfe von statistischer Versuchsplanung wurden die Signifikanz und der beschleunigende Einfluss verschiedener relevanter Parameter, wie Bindemitteltyp, Lagertemperatur, Art und Konzentration der Sulfatlösung und Betonzusammensetzung auf die Restzugfestigkeit ft von ASTM-Brikettprüfkörpern nach ASTM C307-03 untersucht. Zur Bewertung des Sulfatwiderstands unterschiedlicher Betone wurde die Zugfestigkeit normiert, d.h. sie wurde auf die Zugfestigkeit des gleichalten, unbeanspruchten Betons bezogen. Hierfür wurde die Reifeformel des fib Model Codes adaptiert und nachgewiesen, dass mit ihr die Zugfestigkeit eines ungeschädigten Betons ftm im Prüfzeitraum hinreichend genau prognostiziert werden kann. Als Ergebnis wurde ein Prüfverfahren beschrieben, das auf der Prüfung der relativen Zugfestigkeit basiert und alle relevanten Parameter berücksichtigt. Anhand von Versuchen an 23 Betonen mit unterschiedlichen Zementen und Zement-Flugasche-Kombinationen wurden Abnahmekriterien für die sichere Bewertung des Sulfatwiderstands ermittelt. Ein hoher Sulfatwiderstand ist demnach gegeben, wenn die relative Zugfestigkeit des Betons nach 273 Tagen Sulfatlagerung einen Wert von 0,70 nicht unterschreitet. Ferner lassen sich für die Prüfung nach 182 Tagen Lagerung zwei Kriterien für einen Prüfabbruch definieren. Weisen die Betone eine relative Zugfestigkeit von > 0,85 auf, dann kann davon ausgegangen werden, dass das vorgeschlagene Abnahmekriterium von ft/ftm ≥ 0,70 auch nach 273 Tagen Lagerung eingehalten wird und somit ein hoher Sulfatwiderstand des Betons gegeben ist. Wenn die Betone eine relative Zugfestigkeit von ft/ftm < 0,70 aufweisen, dann ist ihr Sulfatwiderstand als gering einzustufen. Im in Deutschland für Zulassungsversuche üblicherweise verwendeten modifizierten SVA-Verfahren müssen Versuche mit moderaten Sulfatkonzentrationen derzeit für zwei Jahre durchgeführt werden. Das neue Verfahren ist in der Lage, in einem wesentlich kürzeren Zeitraum unter realitätsnahen Umgebungsbedingungen den Sulfatwiderstand von Beton zu bewerten.

Einrichtungen

  • Lehrstuhl für Baustoffkunde [311110]