Zwischenbericht: Teilprojekt E 10

Aufbauend auf den im Zwischenbericht Feb. 98 dargestellten Ergebnissen, wurden weitere Leichtbetonzusammensetzungen untersucht. Schwerpunkt der Untersuchungen war der Einfluß unterschiedlicher Rezyklatanteile auf die Frisch- und Festbetoneigenschaften.

Die Vorbereitung der Kriechversuche wurden abgeschlossen. Mit den Schwind- und Kriechversuchen wurde begonnen. Das Versuchsprogramm und die Versuchseinrichtungen sowie erste Ergebnisse sind im folgenden dargestellt.

Die Variationsparameter der untersuchten Mischungen waren der Zementgehalt (240/300/350/450 kg/m³) sowie der Rezyklatanteil im Zuschlag. Über die Zuschlag-variationen gibt die nachfolgenden Tabelle Aufschluß, wobei Rezyklat mit R und Natur- bzw. Primärzuschlag mit N bezeichnet wird.

Korngruppe	Zuschlagzusammensetzungen
	Var.1	Var. 2	Var. 3
0/2	100% N	50% R, 50% N	100% R
2/4	100% R	100% R
4/8
8/16

Der Mehlkornanteil der Korngruppe 0/2 wurde abgesiebt. Für alle Mischungen wurde ein konstanter w/z-Wert von 0,5 gewählt. Die angestrebte Konsistenz war KR und wurde ggf. mit Fließmittel eingestellt. Alle weiteren Parameter und Randbedingungen entsprachen denen der vorangegangenen Versuche.

Die Herstellung der Betone erfolgte nach Merkblatt II für Leichtbeton und Stahlleichtbeton mit geschlossenem Gefüge, Zusammensetzung und Eignungsprüfung.

Das Ausbreitmaß wurde nach DIN 1048, Teil 1, bestimmt. Die angestrebte Konsistenz war KR. Bei Bedarf erfolgte die Zugabe des Fließmittels in 1/3 – Schritten bis zur maximal zulässigen Menge nach Angaben des Herstellers. Der Zugabezeitpunkt war direkt nach dem Mischen.

In der nachfolgenden Abbildung sind die Ausbreitmaße in Abhängigkeit von Zementgehalt und Rezyklatanteil dargestellt.

Bei einem Zementgehalt von 240 kg ist eine Konsistenz KR trotz maximaler Fließmittelzugabe nicht zu erreichen. Auffällig ist, daß sich die Ausbreitmaße vor und nach der Fließmittelzugabe so gut wie nicht unterscheiden. Bei einer Erhöhung des Zementgehalts und somit der Zementleimmenge ist wie zu erwarten, eine Verbesserung der Verarbeitbarkeit zu beobachten. Die Fließmittelmenge konnte verringert, bei höheren Zementgehalten konnte ganz darauf verzichtet werden.

Die Erhöhung des Rezyklatanteils im Zuschlag führt zu einer Verschlechterung der Verarbeitbarkeit. Die Ergebnisse hierzu sind nicht immer eindeutig und unterliegen einer gewissen Streuung. Ein Grund hierfür ist die erschwerte Ermittlung der Saugwassermenge der Korngruppe 0/2.

Die Bestimmung der Druckfestigkeit erfolgte nach DIN 1048, Teil 5. Die Druckfestigkeit in Abhängigkeit des Zementgehalts sowie des Rezyklatanteils ist in der folgenden Abbildung dargestellt. Die Ergebnisse zeigen eine Abnahme der Festigkeit mit zunehmender Rezyklatmenge. Am deutlichsten zeigt sich dies beim Vergleich der Mischungen mit 4/16 Rezyklat (0/4 Natursand) und 0/16 Rezyklat. Hier sind Festigkeitsunterschiede bis zu 10 N/mm² zu verzeichen. Zwischen 4/16 Rezyklat (0/4 Natursand) und 2/16 Rezyklat (0/2 Natursand) sind jedoch kaum Unterschiede zu verzeichnen.

Mit einer Erhöhung des Zementgehalts geht auch eine Steigerung der Druckfestigkeit einher. Allerdings ist bei einer Erhöhung des Zementgehalts über 350 kg/m³ keine oder nur eine geringe Steigerung der Festigkeit zu beobachten. Dies deutet auf ein Erreichen der Grenzfestigkeit hin.

Bedingt durch die geringere Rohdichte des Rezyklats im Vergleich zum Naturzuschlag, sinkt die Trockenrohdichte des Betons mit steigendem Rezyklatanteil. Die Trockenrohdichte schwankt je nach Rezyklatgehalt zwischen 1,5 und 2,0 kg/dm³. Der Rezyklatanteil bildete den einzigen wesentlichen Einflußfaktor auf die Rohdichte. Die unterschiedlichen Zementgehalte wirkten sich nur unwesentlich aus.

Anhand der Ergebnisse lassen sich die einzelnen Mischungen wie folgt in Rohdichteklassen einteilen.

Rezyklatanteil	Rohdichteklasse
4/16	2,0
2/16	1,8
2/16 50/50	1,8
0/16	1,6

Aus den bisherigen Untersuchungen bezüglich der Betonzusammensetzungen wurden folgende Serien ausgewählt.

		Serie 1	Serie 2	Serie 3	Serie 4
Zement CEM I 32,5 R		240	240	350	350
Wasser¹⁾		144	144	175	175
w/z - Wert		0,6	0,6	0,5	0,5
Rezyklat	0 – 2 mm	-	429	-	380
	2 – 4 mm	-	187	-	175
	4 – 8 mm	285	281	261	265
	8 – 16 mm	415	429	380	386
Sand	0 – 2 mm	667	-	610	-
	2 – 4 mm	274	-	251	-

¹⁾ zzgl. Saugwasser

Für jede der Serien wurden Schwindmessungen an Zylindern ab dem ersten Tag sofort nach dem Ausschalen durchgeführt.

Die Kriechversuche wurden am 28. Tag begonnen. Als Kriechspannung wurde 0,33 f_cangesetzt.

Ebenfalls am 28. Tag wurde die Druckfestigkeit, die Trockenrohdichte und der E-Modul bestimmt. Parallel zu den Kriechversuchen wird die Festigkeitsentwicklung der Betone untersucht.

Über die Anzahl der hergestellten Probekörper sowie deren Abmessungen gibt Tabelle 4 Aufschluß.

			Anzahl der Proben
Geometrie	Abmessungen	Prüfung	Serie 1	Serie 2	Serie 3	Serie 4
Zylinder	d = 10 cm, h =30 cm	Kriechen	2	2	2	2
Zylinder	d = 10 cm, h =30 cm	Schwinden	2	2	2	2
Zylinder	d = 10 cm, h =30 cm	Druckfestigkeit	3	3	3	3
Würfel	15 x 15 x 15 cm³	Druckfestigkeit, Rohdichte	3	3	3	3
Würfel	10 x 10 x 10 cm³	Druckfestigkeit	18	18	18	18

Wie schon bei den vorangegangenen Versuchen war die Zielkonsistenz der Betone KR. Die Versuche haben gezeigt, daß für die ausgewählten Betonzusammensetzungen zum Erreichen dieser Konsistenz Fließmittel zugegeben werden muß. Nach der Fließmittelzugabe waren leichte Entmischungserscheinungen im Mischer zu beobachten. Diese konnten jedoch vernachlässigt werden. Mit der für die jetzigen Versuchsreihen notwendigen Erhöhung der Betonmenge, ging auch eine Verstärkung der Entmischungserscheinungen einher. Diese wirkten sich auch auf die Qualität der Probekörper aus.

Aus diesem Grund wurden Mischungen mit unterschiedlichen Fließmittelgehalt hergestellt. Ein weiterer Variationsparameter war die Verdichtungsdauer. Es zeigte sich sowohl im Mischer als auch an der Oberfläche, daß bereits bei der Zugabe eines Drittels der zulässigen Fließmittelmenge, mit starken Entmischungserscheinungen zu rechnen ist.

Für die weiteren Versuche wurde auf die Verwendung von Fleißmittel verzichtet. Eine Konsistenz von KR konnte so jedoch nicht erreicht werden. Die Abbildung 4 zeigt die Effekte der Fließmittelzugabe auf die Oberfläche der Probekörper.

Basis der Versuchseinrichtungen bilden Stahlrahmen aus HEB – Profilen. Die Last wird über ein System von einem bzw. zwei Hebelarmen in die Probekörper eingeleitet. Es ergibt sich ein Verhältnis zwischen Auflast und Prüflast von 1:7 bei einem Hebelarm und von 1:40 bei zwei Hebelarmen. Die Versuchseinrichtung mit zwei Hebelarmen ist in Abbildung 5 dargestellt.

Die Schwindmessungen wurden an 2 Zylindern je Serie durchgeführt. An jedem Zylinder wurden 3 Meßstrecken mit einer Meßlänge von 20 cm eingerichtet. Gemessen wurde mittels Setzdehnungsmesser direkt nach dem Ausschalen im Abstand von 10, 20, 30, 60, 120 und 240 Minuten. Danach wurde bis zum Klimawechsel (von Klimaraum 20/100 zu 20/65) tageweise gemessen. Zu Anfang wurde im Klimaraum 20/65 ebenfalls in Abständen von Minuten und Tagen gemessen. Zur Zeit werden die Schwindmessungen im Wochenabstand durchgeführt.

Um Aufschluß über den Wasserhaushalt im Beton zu bekommen, wurden parallel zu den Schwindmessungen die Probekörper gewogen. Die Ergebnisse hierzu sind in der nachfolgenden Abbildung dargestellt.

Zum Zeitpunkt der Erstellung dieses Berichtes lagen noch keine Ergebnisse aus Kriechversuchen vor. Erste Ergebnisse zu den Kriechversuchen werden am Statusseminar dargestellt.

Der Schwerpunkt der Versuche liegt in der Fortführung der Schwind- und Kriechmessungen. Ein weiterer Schwerpunkt bildet die Interpretation sowie Einordnung der Versuchsergebnisse. Es werden eventuell notwendige ergänzende Versuche durchgeführt.