Titelaufnahme

Titel
Einfluss unterschiedlicher Mischprozesse auf die Festigkeit ultrahochfester Betone / Karin Safranek
VerfasserSafranek, Karin
Begutachter / BegutachterinSchneider, Ulrich ; Bruckner, Heinrich
Erschienen2007
UmfangIV, 128 Bl. : Ill., graph. Darst.
HochschulschriftWien, Techn. Univ., Dipl.-Arb., 2008
SpracheDeutsch
DokumenttypDiplomarbeit
Schlagwörter (DE)Mischvorgang / ultrahochfester Beton / UHPC / Festigkeit
Schlagwörter (EN)mixing process / ultra high performance concrete / uhpc / strength
URNurn:nbn:at:at-ubtuw:1-20061 Persistent Identifier (URN)
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Einfluss unterschiedlicher Mischprozesse auf die Festigkeit ultrahochfester Betone [8.81 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Das Ziel dieser Arbeit war die Untersuchung des Mischprozesses von ultrahochfestem Beton und sein Einfluss auf die Frisch- sowie Festbetoneigenschaften.

Derzeit gibt es keine verbindlichen Vorschriften, in denen der Herstellungsprozess von Beton ausreichend geregelt wird. Das Mischen von Beton soll in einem Mischer erfolgen und solange dauern, bis die Mischung gleichförmig erscheint. Ein quantitatives Maß für die Beurteilung der Gleichförmigkeit wird aber nicht angegeben. Um die Homogenität einer Mischung zu beurteilen und in weiterer Folge den Mischvorgang wiederholen zu können, ist es notwendig, den in das Mischgut eingebrachten Leistungseintrag zu kennen. Mit dem Eirich-Mischer kann die Mischarbeit über den Leistungseintrag des Motors ermittelt und individuell reguliert werden.

Der im Rahmen dieser Arbeit verwendete Labormischer besitzt folgende Besonderheiten: zwei unterschiedliche Mischwerkzeuge (Sternwirbler und Stiftenwirbler), unterschiedliche Wirblergeschwindigkeiten und veränderbarer Drehsinn von Topf und Wirbler.

Um die Grenzen des Mischgerätes auszutesten, wurde ein Beton mit speziellen Anforderungen an die Homogenität hergestellt, nämlich ultrahochfester Beton (UHPC). Dieser Spezialbeton zeichnet sich durch seine homogene Gefügestruktur aus, die entscheidend seine Festigkeit beeinflusst. Weitere Merkmale von UHPC sind die extrem hohe Gefügedichte, die unter anderem durch die Füllung der Poren durch Zugabe von Mikrosilica entsteht, die Beschränkung des Größtkorns auf < 1 mm und ein sehr niedriger W/B-Wert von rund 0,2. Das Ziel der Laborversuche war herauszufinden, welches Mischwerkzeug, welche Geschwindigkeit und welche Mischdauer eine optimale Homogenität des UHPC liefern. Die Homogenität wird durch den Vergleich der Frischbetoneigenschaften (Ausbreitmaß und Luftporengehalt) sowie durch die Gegenüberstellung der erlangbaren Festigkeiten (Druck- und Biegezugfestigkeit) charakterisiert. Die Erkenntnisse aus den durchgeführten Versuchen sind: bevorzugter Einsatz des Stiftenwirblers gegenüber dem Sternwirbler, erhöhte Wirblergeschwindigkeiten und eine lange Mischdauer.

Um die Leistungsfähigkeit von Hochleistungsbeton ausnutzen zu können, muss neben der Optimierung des Mischungsentwurfs und der Beachtung spezifischer Verarbeitungs- und Nachbehandlungstechniken auch die Herstellung entsprechend den gestellten Anforderungen berücksichtigt werden. Die Anwendung einer geeigneten Mischtechnik ist diesbezüglich von großer Bedeutung.

Zusammenfassung (Englisch)

This master thesis aims are analysing the mixing process of ultra-high-performance concrete and to determine its effect on the properties of fresh and hardened concrete.

So far, mandatory specifications for the manufacturing process of concrete simply outline that mixing has to be performed in a mixer until the mix appears to be homogeneous, but fail to provide quantitative measures for the assessment of the uniformity. To the end of measuring the homogeneity of a mix and, thus, to be able to reproduce the mixing process, information on the mixing performance of the materials being mixed is required as well. This information can be derived when using an Eirich mixer that allows both determining the mixing work and to properly adjust it.

The mixer used in the study at hand comes with the following features:

two different agitators (star-type agitator and pin-type agitator), varying agitator speeds and modifiable direction of rotation of the mixing vessel and the agitator.

In order to probe the technical limitations of the mixer, a concrete with quite specific requirements on homogeneity, namely ultra-high-performance concrete (UHPC), was used in this study. This concrete is characterised by its homogeneous structure that considerably determine its strength. Further characteristics of UHPC can be found in its dense micro structure as a result of adding micro silica, a maximum particle size of 1 mm, and a very low water-binder-ratio of 0.2.

The laboratory tests strived for identifying the type of the agitator as well as settings for the speed of the agitator and the mixing time that in combination produce optimal homogeneity measured through comparisons of fresh concrete properties (slump test and air filled pores) and hardened concrete properties (compressive strength, bending tensile strength and Hg-Porosimetry).

Following the experiments it is recommended to use the pin-type agitator instead of the star-type agitator, to operate the agitators at a higher speed, and to use long mixing times.

In order to fully exploit the capabilities of high-performance concretes, it is essential not only to optimise the mix design and to follow the given processing and curing guidelines, but also to focus on the production process itself with respect to required specifications.

Hence, a proper mixing technique is of particular importance.