Richtungsanalyse von Fasern in Betonen auf Basis der Computer‐Tomographie

Für die Festbetoneigenschaften von Faserbetonen sind die Fasermenge, Faserorientierung und Faserverteilung ausschlaggebend. Dies macht eine Überwachung dieser Parameter notwendig, sei es zur Qualitätssicherung auf der Baustelle oder im Bereich der Forschung zur Weiterentwicklung solcher Betone. Gegenüber bisher angewendeten Methoden zur Untersuchung dieser Einflussgrößen eröffnet die Computer‐Tomographie die Möglichkeit, für Betone mit Fasern und Gelegen aller Art die Faserorientierung und Faserverteilung im gesamten Volumen eines Probekörpers zu betrachten und zu analysieren. Direction Analysis of Fibres in Concrete on Basis of Computed Tomography Decisive factors for the improvement of the hardened concrete characteristics of fibre reinforced concrete are the fibre‐volumeratio, fibre‐orientation and fibre‐distribution. The application of fibre reinforced concrete mixtures requires an appropriate control of these characteristics in the context of quality control at the building site as well as in research work done to improve this kind of concretes. Compared to the methods used up to now, the computed tomography offers the possibility to examine and analyze fibre‐orientation and fibre‐distribution in the entire volume of a specimen.     

Betone für biogenen Säureangriff im Landwirtschaftsbau

Bislang werden für landwirtschaftliche Bauten, wie z. B. Stallanlagen, Behälterbauwerke, Siloanlagen oder Biogasreaktoren, Oberflächenschutzsysteme (OS) eingesetzt, die das Eindringen von beton‐ und stahlangreifenden Agenzien verhindern sollen. Betone mit einem hohen Säurewiderstand bieten eine Alternative, um auf OS zu verzichten. Die Leistungsfähigkeit dieser Spezialbetone muss entsprechend des Schädigungspotentials der jeweiligen Anwendung durch zeitraffende Einlagerungsversuche in aggressiven Medien verifiziert werden. Für die ansteigende Anzahl von Biogasanlagen (BGA) gibt es aufgrund der noch jungen Entwicklungsgeschichte und der fehlenden Zugangsmöglichkeit in die Bauwerke bisher keine umfassenden Erfahrungen zu ablaufenden Schädigungsprozessen. In Abhängigkeit von der verwendeten Anlagenverfahrenstechnik kann prinzipiell in der Flüssigphase mit einem geringen biogenen Säureangriff, dagegen im Gasphasenbereich unter bestimmten Voraussetzungen u. a. mit einem Schwefelsäure‐, Kohlensäureangriff und mit einer Karbonatisierung gerechnet werden. Derzeit werden im Rahmen eines großangelegten Forschungsvorhabens an der MFPA Leipzig GmbH/Universität Leipzig die Schädigungspotentiale in BGA an bereits geschädigten Bauwerken und an eingelagerten Laborproben analysiert. Gleichzeitig werden durch zeitraffende Einlagerungsversuche neue säurewiderstandsfähige Betone u. a. für den Landwirtschaftsbau entwickelt. Concrete for Biogenic Acid Attack in Agricultural Constructions Up to present, surface protective systems are in use for agricultural buildings, for instance: cot plants, tank construction, silo plants or even biogas fermenter. The aim is to avoid infiltration by concrete‐ and steel corrosion agents. Concrete with high acid resistance are an alternative to dispense using these surface protective systems. The performance of this special‐concrete has to be verified in aggressive media through accelerated storagetests, in accordance with the potential of damage of the equivalent application. Based on the young history of development and the absent access to the buildings, none extensive experiences of the processes of damage are noted for the increasing number of biogas plants. Dependant on the used plant‐process engineering, a less biogenic acid attack within the liquid state can be expected. Within the gaseous phase under special conditions i.a. sulfuric acid‐, carbonic acid attack and carbonation can simultaneously occur. Currently, in the context of the large‐scale research project at the MFPA Leipzig GmbH/Leipzig University, the potentials of damage within biogas plants on damaged buildings as well as embedded samples become analyzed. At the same time new acid resistance concretes, i.a. for agricultural buildings will be developed by accelerated storage‐tests.     

Textilbeton verstärkte Platten unter Brandbelastung

Im Rahmen experimenteller Untersuchungen wurden Stahlbetonplatten hergestellt, mit verschiedenen textilen Bewehrungen verstärkt, durch Belastung bis 125% Gebrauchslast vorgeschädigt und anschließend unter Gebrauchslast mit einer Brandbelastung nach der Einheitstemperaturkurve (ISO‐834, Cellulosic curve) beaufschlagt. Alle Platten hielten der Brandbelastung bei gleichzeitiger Biegebeanspruchung mehr als 60 Minuten stand und zeigten weder Betonabplatzungen noch andere optische Schädigungen auf. Die für dieses überraschend positive Ergebnis verantwortlichen Mechanismen werden diskutiert, sind aber noch nicht vollständig verstanden. Eine Schlüsselrolle spielt dabei vermutlich das gute Rissverhalten von Textilbeton und interne Lastumlagerungen zwischen Textil‐ und Stahlbewehrung. Textile Reinforced Concrete Strengthened Slabs under Fire Loading Within an experimental study steel reinforced concrete slabs were produced and strengthened with different types of textile reinforcements. They were than pre‐damaged with 125% service load and subsequently exposed to fire loading (ISO‐834, Cellulosic curve) under simultaneous service load. The tests lasted up to 60 minutes with no specimen failed. The slabs did not show any visual damage nor concrete spalling. We discuss the presumably reasons for that surprisingly positive test result, although mechanisms are not yet fully understood. The excellent crack control of TRC and load redistribution between textile and steel reinforcement as well as load redistribution in the slabs are assumedly key mechanisms that contribute to the excellent fire resistance.     

Bemessung,Anwendung und Qualitätssicherung von Stahlfaserspritzbeton im Tunnelbau

Die Spritzbetonbauweise hat sich im Tunnelbau seit Jahren bewährt. Spritzbeton wird als unbewehrter Beton, in Verbindung mit Bewehrung sowie als Stahlfaserspritzbeton eingesetzt. Bei den meisten Tunnelschalen aus Stahlfaserspritzbeton werden Stahlfasern derzeit nur als konstruktive Bewehrung verwendet. Die Faserzugabe führt zu einer nennenswerten Erhöhung der Bruchenergie und somit zu einer höheren Zähigkeit des sonst spröden Materials und damit zu einer höheren Sicherheit. Stahlfaserspritzbeton kann auch anstelle von Spritzbeton mit statisch erforderlicher Mattenbewehrung eingesetzt werden. Die Bemessung erfolgt dann unter Berücksichtigung der Nachrisszugfestigkeit. Diese kann wie bei Stahlfaserbeton an Biegebalken ermittelt werden, die aus größeren Proben herausgesägt werden. Anhand von verschiedenen Beispielen werden die unterschiedlichen Anwendungen aufgezeigt und die dafür erforderlichen Prüfungen vorgestellt. Design, Execution and Quality Management of Steel Fibre Reinforced Shotcrete in Tunnels The shotcrete method has been proven for tunnel structures since years. Shotcrete can be used unreinforced, in combination with reinforcement meshes and with fibre reinforcement. At the moment most steel fibre shotcrete tunnel liners have non‐structural fibre reinforcement. However, the addition of fibres increases the fracture energy of the material and changes the shotcrete behaviour from brittle to ductile with higher reliability. Steel fibre shotcrete can also replace shotcrete with traditional mesh reinforcement. The verification of steel fibre shotcrete takes the post cracking tensile strength of the material into account. The tensile strength of the cracked fibre concrete can be derived from bending tests on beams cut out of a larger shotcrete sample. This paper presents the different types of executed shotcrete applications in tunnels and the necessary test methods.     

Zur Schadensverteilung des durch Spannungsriss korrosion geschädigten vergüteten Spannstahls bei Brückenbauwerken

Die Aussagekraft der rechnerischen Untersuchung zur Abschätzung des Gefährdungspotentials infolge Spannungsrisskorrosion hängt entscheidend von den Annahmen zu Schädigungsverlauf und —verteilung des Spannstahls ab. Mit systematischer Untersuchung des aus einem Bauwerk entnommenen Spannstahls konnte festgestellt werden, dass die bisher angenommene Schadenskonzentration an einer Stelle, welche zum Ausfall des gesamten Spannglieds führt, sehr wenig wahrscheinlich ist. Viel wahrscheinlicher ist die drahtweise Schädigung mit unbegrenzter Anzahl der Risse über die gesamte Drahtlänge. Weiterhin ist keine Korrelation zwischen chemischer Zusammensetzung des Spannstahls bzw. zwischen Zusammensetzung des Verpressmörtels und der Versprödung des Spannstahls feststellbar. Weitere Untersuchungen zur Bestätigung der gewonnenen Ergebnisse sind wünschenswert. Damage distribution of hardened and tempered prestressing steel dues to stress corrosion in prestressed concrete bridges. The accuracy of the analysis to estimate the hazard potential due to the stress corrosion depends strongly on the assumption of the damage distribution and the damage progress of the prestressing steel in the constructions. Through a systematic test of the prestressing steel, which is taken from an old bridge, it is shown that the traditional assumption of a damage concentration with the breakdown of the whole tendon is less probable. Instead, the damage of single wires over its total length with unlimited number of cracks is considerably more probable. Furthermore, no correlation between the chemical compositions or mixtures of the grout and the brittleness of the prestressing steel is found. More investigations to check these results obtained in this study are preferable.     

Vermeidung von Schäden an Schlitzrinnen

Prevention of Damages to Concrete Gutters – Considerations on the Design of Expansion Joints In the last few years at some airports cracking was observed in concrete gutters, which are implemented in large areas as drainage. In order to reveal the influences on this cracking both laboratory investigations as well as numerical analyses referring the expansion joints and the gutters were carried out. The main focus was on the stiffness of the joint filling materials. Due to seasonal variations in temperature concrete pavements casted in wintertime tend to expand by higher temperatures in summer, whereas the deformations of the free edges can amount up to 5 to 10 mm. Such deformations should be met without any restrain. If this can not be ensured, horizontal pressures on the side‐walls of the gutters are raised. These pressures mainly depend on the stiffness of the joint filling material. In the adequate laboratory tests the stress‐strain‐relations for various materials was determined. For the mostly used bituminous soft board a comparatively stiff behaviour was proved. Thus the observed cracking mostly can be correlated with restraint stresses raised by such joint filling material.