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Die Regelwerke (RL SIB, ZTV-ING) setzen für die Instandsetzung mit Betoninstandsetzungssystemen vergleichsweise hochwertige Betonuntergründe voraus. Speziell bei älterenWasserbauwerken sind oftmals nur geringerfeste Betonuntergründe vorhanden für die es bis jetzt keine geeigneten und geprüften Instandsetzungssysteme gab. Grundlage für die Entwicklung solcher Systeme sind entsprechende Referenzbetone als Untergrundbeton für die Verbundkörperprüfung.
Ziel der Untersuchungen war es, herauszufinden ob die Druckfestigkeit hochfester Betone zerstörungsfrei mit dem Rückprallhammer PROCEQEQUOSCHMIDT durch Ermittlung des klassischen Rückprallwerts R in Kombination, mit einem aus der Untersuchung von Metallen bekannten neuen Messwert L mit ausreichender Sicherheit beschrieben werden kann.
Im Rahmen von MICROCON, einem europäischen CRAFT-Projekt,
besteht eine wesentliche Zielsetzung in der Optimierung von selbstverdichtendem Beton (SVB) im Hinblick auf Kosten und Leistungsfähigkeit durch den Einsatz von teilweise puzzolanischen Microfillern. Um die Puzzolanität bei der Beurteilung besser bewerten zu können, wird ein Referenzbeton benötigt, der aus weitestgehend inerten Zusatzstoffen besteht. Die Entwicklung eines solchen Referenzbetons fand an der BAM nach der japanischen Methode nach Okamura statt.
Nachdem vor ca. 20 Jahren in Japan die Entwicklung der selbstverdichtenden Betone begann, dauerte es weitere 10 Jahre, bis diese Entwicklung auch Europa erreichte. Obwohl im Fertigteilsektor bereits deutlich mehr SVB zum Einsatz kommt als im Transportbetonbereich, bleiben die Produktionsmengen hinter dem zurück, was die Potenziale und Chancen dieser Technologie eigentlich erwarten ließen. Eine Ursache für die geringe Marktverbreitung sind die stark schwankenden und teilweise nur schwer beherrschbaren Frischbetoneigenschaften dieser Betone.
Im Rahmen des europäischen Forschungsprojekts Microcon wurden wirtschaftliche und ökologische Ansätze zur Verwendung von Feinstfüllstoffen so genannten Microfillern in Bauprodukten, die auf zementgebundenen Systemen basieren, untersucht. Hauptzielsetzung war die Entwicklung von modifizierten Bindemitteln und Zusätzen für die Transportbeton- und Fertigteilindustrie bis hin zur Marktreife. Eine der Neuentwicklungen war eine leicht handhabbare Werktrockenmischung für selbstverdichtenden Beton (SVB), die alle Schlüsselkomponenten bis auf das Bindemittel und die grobe Gesteinskörnung enthält und eine hohe Robustheit in der Anwendung gewährleistet.
In Produktionspausen können in Betonwerken nennenswerte Lagerungsintervalle entstehen. Auf Baustellen und in den Instandsetzungen werden Zement- und Trockenmörtelsäcke teilweise über längere Zeiträume gelagert. Auch im Zusammenhang mit Zementimporten und zunehmend filigran abgestimmten Betonrezepturen die bereits bei kleinen Änderungen der Ausgangsstoffe sensibel reagieren, nimmt die Relevanz der Zementlagerung zu. Aus diesem Grund wurde der Einfluss der Zementlagerung auf die Eigenschaften von Betonen in einer Versuchsreihe an der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) ermittelt.
A major requirement on self-compacting concrete (SCC) is the resistance to any kind of separation. In the presented studies the segregation behavior of aggregates was analyzed systematically. The rheology of selfcompacting mortars was dealt with at first. Following, the segregation of particles of different size, shape and density in various mortars was examined. The aim was to find an analytical relation to estimate the risk of sedimentation, using the characteristics of the particles and those of the mortars. The classification of the aggregates according to their potential segregation is rather simple. But the description of the segregation resistance of the mortar is much more difficult. It is not possible to evaluate a mortar solely based on the rheological properties. The mixture composition must always be considered as well. Tests on concrete samples were conducted additionally to determine the influence of the overall system of SCC on the sedimentation of the aggregates.
Computational modeling of fresh SCC flow is a comprehensive and time consuming task. The computational time is additionally increased when simulating casting of reinforced sections, where each single reinforcement bar has to be modeled. In order to deal with this issue and to decrease the computational time, an innovative approach of treating a reinforcement network as a porous medium is applied. This contribution presents the model for concrete flow through reinforced sections, based on Computational Fluid Dynamics (CFD), coupling a single-phase flow model for SCC and a continuum macroscopic model for porous medium. In the last part of this paper, numerical simulations are compared with experimental results obtained on model fluids.
Die Oberflächenrauheit eines Bauteils ist eine wichtige Kenngröße für zahlreiche seiner Eigenschaften. Der im Bauwesen übliche Rauheitsparameter ist die Rautiefe Rt bzw. MTD, die durch volumetrische Verfahren (Sandflächenverfahren) ermittelt wird und in zahlreichen Normen Verwendung findet. Laserbasierte Verfahren müssen deshalb eine Umrechnung der aus Oberflächenprofilen gewonnenen Informationen in Rt bzw. MTD ermöglichen. Hierzu wird i.A. ein empirischer Zusammenhang zwischen Parametern zur Beschreibung des Profils und der Rautiefe der entsprechenden Oberfläche verwendet. Der Aufsatz stellt verschiedene Rauheitsdefinitionen vor und vergleicht sie miteinander. Es wird ferner gezeigt, dass die nach verschiedenen Prüfvorschriften ermittelten Rautiefen voneinander abweichen. Das Vorgehen bei der Ermittlung des Zusammenhangs zwischen Profilparametern und Rautiefen nach einem volumetrischen Verfahren wird demonstriert und der Stand der laufenden Entwicklung eines Prüfgeräts auf Basis eines Linienlasers vorgestellt.
Varying ambient temperatures in plants or on construction sites during casting of SCC can cause serious problems affecting the fresh concrete performances, such as rheological properties and setting time, with consequences for the hardened properties in the structure. By sensible choices of the components, the robustness of SCC mixtures against temperature variations can be improved. However, this aspect has not been the focus of intensive research yet. In this study the effects of varied ambient temperatures on the early performance of differently composed SCC mixtures are investigated, with emphasis on changes in rheology, early deformations, heat evolution and setting. Focus is placed on the study of the influence of the polycarboxylate ether molecule type as well as different viscositymodifying agents on the temperature robustness. Effects on the relevance for practical concrete applications are evaluated, which will provide a reliable framework of possible actions on the appropriate use of admixtures for SCC.
Verbesserung der Verarbeitungseigenschaften fließfähiger Betone bei veränderlichen Temperaturen
(2010)
The present article gives an insight into the research project BEGLARES. Main topics are the restoration “Dalles de Verre” Windows and the development of repair mortars and techniques. This project is executed in cooperation between Glasmalerei Peters GmbH, the University of York, and the BAM Federal Institute for Materials Research and Testing. It is funded by the Federal Ministry of Economics and Technology. The main mechanism of damage, Standards for protection and repair of concrete structures, and the development of repair mortar and special test specimens are presented.
Repair mortars for the restoration and reprofiling of natural stone elements in cultural heritage
(2011)
For the protection of the world's cultural heritage the restoration of listed buildings and monuments is an important task. In many cases the need to repair and reprofile natural stone elements occurs. Repair mortars for such applications have to match historicocultural interests as well as durability related and constructive interests. Currently a research project dealing with the development and optimisation of such mortars is set up at the BAM. Special focus is laid on the possibility of a modular adaption to match a vast variety of stone properties. Besides the development and lab scale testing of the mortar system, an in-situ application will be planned and executed.
Trotz der zahlreichen Möglichkeiten zur Beeinflussung der Mörteleigenschaften durch Mischungsmodifikationen ist es nahezu unmöglich, einzelne Eigenschaften unabhängig von anderen zu verändern. Bei einer Mischungsoptimierung muss im Einzelfall immer entschieden werden, welcher der gewünschten Eigenschaften die höchste Priorität zukommt. Anhand von Parameterstudien wird im vorliegenden Artikel verdeutlicht, wie es für bestimmte Anwendungen sinnvoll sein kann, die Verschlechterung einzelner Eigenschaften zu akzeptieren, wenn dadurch eine für den speziellen Einsatzfall essenzielle Eigenschaft verbessert werden kann. Die komplexen Wechselwirkungen der einzelnen Bestandteile fuhren dazu, dass auch scheinbar widersprüchliche Kombinationen von Zusatzmitteln im Einzelfall erforderlich werden können. Zur Anpassung der meisten Mörteleigenschaften gibt es verschiedene Möglichkeiten der Zielerreichung mit jeweils unterschiedlichen Nebeneffekten. Frisch- und Festmörteleigenschaften sind dabei gleichermaßen zu beachten.
Repair Mortars for the Restoration and Reprofiling of Natural Stone Elements in Cultural Heritage
(2011)
Derzeit erfolgt in mehreren Arbeitsgruppen unter Einbindung interessierter Kreise die Überarbeitung der 2001 erschienenen Richtlinie 'Schutz und Instandsetzung von Betonbauteilen' (Instandsetzungsrichtlinie) des Deutschen Ausschusses für Stahlbeton e.V. (DAfStb). Hierüber wird in dem nachfolgenden Beitrag berichtet, um der Fachwelt frühzeitig darzustellen, in welche Richtung die Fortschreibung des Regelwerkes geplant ist.
Die geplante neue Richtlinie wird nach derzeitigem Beratungsstand eine deutliche inhaltliche Erweiterung erfahren. Daher wird sie in 'Richtlinie für die Instandhaltung von Betonbauteilen' (Instandhaltungsrichtlinie) umbenannt und wird Festlegungen zu der grundsätzlichen Vorgehensweise bei der Instandhaltung unter Berücksichtigung der Komponenten Wartung, Inspektion, Instandsetzung und Verbesserung in Anlehnung an DIN 31051 enthalten. Da diese umfassenderen Aufgaben deutlich präziser beschrieben werden, konkretisieren sich auch die Anforderungen an die erforderliche Qualifikation des sachkundigen Planers, der zukünftig verstärkt die 'Restnutzungsdauer' bei seiner Planung beachten und in entsprechende Maßnahmen umsetzen muss.
Mit den Ergänzungen und Änderungen wird die Richtlinie an die aktuellen Entwicklungen und Regelungen im Betonbau angepasst. Gleichzeitig gewinnt die Planungsleistung erheblich an Bedeutung. Für Instandsetzungsprodukte gemäß DIN EN 1504 werden, die Beseitigung derzeit noch enthaltener Unklarheiten und technischer Defizite auf europäischer Ebene vorausgesetzt, Verwendbarkeitsmöglichkeiten aufgezeigt. Die Ausführung von Instandhaltungsmaßnahmen wird durch die Einführung von Überwachungsklassen mit zugehörigen Anforderungen an die durchzuführenden Prüfungen spezifiziert und damit konkretisiert.
Errichtet aus Glas und Beton prägen heute unzählige Sakralbauten der 1950er- und 60er-Jahre unsere Stadtbilder. Nicht selten sind in diesen Kirchen erhebliche Schäden an den Betonglasfenstern zu verzeichnen. Diese fachgemäß zu erhalten, erfordert spezielles technisches und denkmalpflegerisches Know-how. An der Entwicklung geeigneter Instandsetzungsstrategien arbeitet derzeit ein interdisziplinäres Projektteam.
Whenever the preservation of original substance obtains priority in a restoration task, reprofiling techniques using repair mortars are a welcome solution. For ordinary concrete repair aesthetic aspects are of minor importance whereas for the restoration of natural stone elements they come to the fore. Especially for listed buildings and monuments, historico-cultural and aesthetical interests become the ruling Parameters for planning and execution of restoration tasks. Nevertheless the technical and constructive requirements have to be considered and deterioration processes have to be understood to ensure sustainability and durability of the repair task. Due o differences in the Chemical and mineralogical composition, natural stone provides a vast variety of texture and colour. Also the range of different mechanical and durability related properties is far wider than found with concrete for example. A research project dealing with the development of a modular repair mortar System for natural stone is currently set up at the BAM. To provide the conservator with the best possible options to match colour, texture and technical requirements, the System will be setup on a modular basis. Several different binder Systems on basis of cement, lime and sodium Silicate as well as polymer based Systems are planned, which can be combined with different aggregate compositions and different pigments. To evaluate the mortar performance, test procedures will be defined for tests on mortar samples and on composite specimens. In the paper the experimental Programme will be explained and first results will be presented and discussed.
Wärmebehandlung und Autoklavierung von UHPC - Neue Perspektiven für die Betonfertigteilindustrie
(2011)
Das Gefüge von UHPC ist durch eine dicht gepackte und fehlstellenarme Matrix gekennzeichnet. Eine zusätzliche Optimierung ist durch eine Wärmebehandlung bzw. hydrothermale Nachbehandlung (Autoklavierung) unter einem Wasserdampfsättigungsdruck möglich. Die Wärmebehandlung von Beton ist ein in der Betonfertigteilindustrie geläufiges Verfahren, um die Erstarrungszeit zu verkürzen und höhere Frühfestigkeiten zu erreichen.
Many African countries face serious problems associated with the rapid growth of urban Population and the resulting demand for affordable building materials. In search for appropriate Solutions to improve the Situation, the “LightSHIP” project was initiated, whose aims were to identify the required product specifications, to evaluate possible approaches and ultimately to develop new Building materials for East Africa. It was concluded that these materials should be produced in Africa mainiy from local raw materials; prefabricated, easily transportable construction elements are to be preferred. It is therefore reasonable to focus on artificial stones and partition boards. To be Independent of imported cement, it is suggested to make use of volcanic rocks, which are abundant in East African countries, for lime-pozzoian binders and geopolymers in the production of these construction elements. Future research activities should thus concentrate on assessment of the applicability of available volcanic rocks, the influence of their properties on the resulting binders and the design of appropriate binder-reinforcement-filler Systems.
Mörtel für den Neubau und die Instandsetzung sind seit vielen Jahrzehnten im Abwasserbereich für unterschiedliche Bereiche im Einsatz. Zumeist werden diese je nach Anwendungsbereich entsprechend der Vorgaben der Auftraggeber, den Erfahrungen der Hersteller und Verwender sowie den Empfehlungen von Interessenverbänden (z. B. DWA oder DVGW verarbeitet. Zugleich ist eine Reihe von adaptierbaren Regelwerken für ähnliche Produkte aus anderen Anwendungsgebieten verfügbar. Während die Regelwerke zum Schutz und zur Instandsetzung von Betonbauteilen bereits seit ca. 35 Jahren über den Deutschen Ausschuss für Stahlbeton und die Bundesanstalt für Straßenwesen entwickelt und fortgeschrieben werden und seit ca. 20 Jahren auch über ein Mandat der europäischen Kommission im CEN entsprechende Bauproduktnormen im Rahmen der EN 1504 erarbeitet wurden, wurde die Arbeit an einer Produktnorm für zementgebundenen Mörtel für den Bau und die Sanierung von Abwasserkanälen und -leitungen sowie Bauwerken in kommunalen Entwässerungssystemen und Kläranlagen erst im Jahr 2005 aufgenommen. Dieses Regelwerk wurde in Anlehnung an Bauprodukte für andere Anwendungsbereiche erstellt, berücksichtigt darüber hinaus aber die besonderen Anforderungen im Bereich der Abwasserkanäle und -leitungen.
Although being a very promising area of concrete technology, computational modeling of fresh concrete flow is a comprehensive and time consuming task. The complexity and required computation time are additionally increased when simulating casting of heavily reinforced sections, where each single reinforcement bar has to be modeled. In order to improve the computation speed and to get closer to a practical tool for simulation of casting processes, an innovative approach to model reinforced sections is proposed here. The basic idea of this approach is to treat the reinforcement zone as a porous medium in which a concrete is propagating. In the present paper, the numerical implementation of this concept is described. A methodology allowing for the computation of the equivalent permeability of the steel bars network is suggested. Finally, this numerical technique efficiency is evaluated by a comparison with experimental results of model fluids casting in model formworks.
Trotz der zahlreichen Möglichkeiten zur Beeinflussung der Mörteleigenschaften durch Mischungsmodifikationen ist es nahezu unmöglich, einzelne Eigenschaften unabhängig von anderen zu verändern. Bei einer Mischungsoptimierung muss im Einzelfall immer entschieden werden, welcher der gewünschten Eigenschaften die höchste Priorität zukommt.
Anhand von Parameterstudien wird im vorliegenden Artikel verdeutlicht, wie es für bestimmte Anwendungen sinnvoll sein kann, die Verschlechterung einzelner Eigenschaften zu akzeptieren, wenn dadurch eine für den speziellen Einsatzfall essenzielle Eigenschaft verbessert werden kann. Die komplexen Wechselwirkungen der einzelnen Bestandteile fuhren dazu, dass auch scheinbar widersprüchliche Kombinationen von Zusatzmitteln im Einzelfall erforderlich werden können. Zur Anpassung der meisten Mörteleigenschaften gibt es verschiedene Möglichkeiten der Zielerreichung mit jeweils unterschiedlichen Nebeneffekten. Frisch- und Festmörteleigenschaften sind dabei gleichermaßen zu beachten.
Despite the numerous possibilities to influence the properties of repair mortars by modifications of the mixture proportioning, it is almost impossible to change an individual property without influencing other mortar properties. When optimising a mixture, it has to be decided for each individual case, which of the mortar properties needs to be treated with the highest priority. Most properties can be altered by several different measures, which may vary in effectiveness, side effects and cost efficiency. As the prevention of shrinkage induced constraining cracks is crucial for the durability and Service life of a concrete repair task, in the presented paper special attention is paid to the influences on the mortar’s shrinkage behaviour. On the basis of parameter studies it is shown, how it may be beneficial in certain cases to accept the worsening of some general properties if by this measure another property, which is essential for the individual application task, can be enhanced significantly. In general a tailor-made approach for the mixture proportioning seems beneficial but due to the complexity of the constituents’ interactions in repair mortars, it bears a high risk of unexpected malfunctions.
Main topics of the research project BEGLARES are the restoration of "dalle de verre" concrete Windows and the development of repair techniques and mortars. This project is executed in Cooperation between Glasmalerei Peters GmbH, the University of York and the BAM Federal Institute for Materials Research and Testing. It is funded by the Federal Ministry of Economics and Technology. The main mechanism of damages, the development of repair mortar and special test specimens are presented.
The cement and concrete market in East, Central and Southern Africa is highly fragmented. The concrete industry in this area consists of multiple parties, including producers and suppliers of construction materials, formal and informal contractors, engineers and architects, unions of trades persons and workmen, governmental bodies and formal institutions of research and education. All these institutions mostly do not interact adequately, which makes building with cementitious materials susceptible to damage and failures. Completely opposed to the situation in Europe or North America, cement in Africa is often unaffordable, while manpower is cheap, which results in a questionable economisation of cement. Typically, there is not sufficient awareness of methods to sensibly reducing the cement content in concrete or replace Ordinary Portland Cement by adequate alternative materials. Research activities in this field of technology are often missing completely. Only few countries in the area, such as South Africa, are exempted from these issues.
This paper presents the SPIN project, which is a joint project of a consortium of 8 African and 3 European partners within the ACP Science and Technology Programme. The project is funded by the EC and ACP Secretariat is the project body. The main objective of the current project is to strengthen the cement and concrete industry in the East and Central African regions. The project shall generate reasonable solution strategies to implement clean, safe and sustainable cement and concrete technology on the African continent, including general and specific guidelines for sensible application. Furthermore it shall be the kick-off for future projects, research activities and the world-wide expansion of a European-African network.
The paper addresses special problems the cement and concrete market in Eastern, Central and Southern African countries has to face. Several options are presented in detail, which shall help overcoming the current situation. Customized solutions for the African market include rational methods for reducing the amount of cement used and the replacement of Ordinary Portland Cement with cheaper alternatives. The use of recycled concrete through a new and economically effective method, as well as the opportunity of using locally available resources is also discussed.
Stabilising admixtures are commonly used additives in repair mortars and grouts. Beyond this, such type of admixture is increasingly used in concrete and other cementitious materials. In particular when fresh mortar or concrete properties have to be adjusted reliably, stabilising agents can be beneficially used to improve workability and robustness of the mixture. The mode of operation of these admixtures varies, rather affecting either the liquid phase or the solid particles in the dispersion, both causing strong interactions with the mortar or concrete system, and significant changes in their rheological behaviour. Furthermore, these are strongly affected by the environmental temperature during the casting process. In the paper the effect of temperature on the performance of stabilising agents in cementitious systems is presented and how performance changes affect fresh and hardening mortar or concrete properties. Particular attention is placed on interactions between stabilising agents and superplasticizers. Results are discussed with special focus on self-compacting concrete.