Titelaufnahme

Titel
Der Einfluss der Kornform des Zuschlages auf das Abplatzverhalten von Beton unter Brandbeanspruchung / von Admir Becic
VerfasserBecic, Admir
Begutachter / BegutachterinSchneider Ulrich ; Kirnbauer Johannes
Erschienen2010
UmfangIII, 204 Bl. : zahlr. Ill. u. graph. Darst.
HochschulschriftWien, Techn. Univ., Dipl.-Arb., 2010
SpracheDeutsch
DokumenttypDiplomarbeit
Schlagwörter (DE)Zuschlag / Kornform / Abplatzverhalten / Beton / Brandbeapruchung
URNurn:nbn:at:at-ubtuw:1-44394 Persistent Identifier (URN)
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Der Einfluss der Kornform des Zuschlages auf das Abplatzverhalten von Beton unter Brandbeanspruchung [10.23 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Bei der Durchführung einer großen Anzahl von Brandversuchen im Rahmen EU-Projektes "Corptus" hat sich herausgestellt, dass die Betonmischungen mit Kantkornzuschlag (Dolomit Kantkorn) bevorzugt Abplatzerscheinungen gegenüber Mischungen mit Rundkornzuschlag (quarzitischer Kies) zeigten. Obwohl die zwei verwendeten Zuschlagsarten verschiedene mineralogische Zusammensetzung hatten, scheinte der Einfluss der Kornform des Zuschlages auf das Abplatzverhalten von Beton als wahrscheinlich.

Aus diesem Grund entstand die Notwendigkeit, den Einfluss der Kornform des Zuschlages auf das Abplatzverhalten von Beton unter Brandbeanspruchung im Laufe einer Diplomarbeit zu untersuchen, zu bewerten und zu interpretieren.

Weil die im Projekt "Corptus" verwendeten Zuschläge verschiedene mineralogische Zusammensetzung hatten, war das Hauptziel dieser Arbeit, den zwei Zuschlagsarten eine neue Zuschlagsart (Rundkorn-gebrochen) gegenüber zustellen, welche die gleiche mineralogische Zusammensetzung der Rundkornzuschlag hat. Die Herstellung des Rundkorn gebrochen Zuschlages erfolgte durch Brechen des für "Corptus" verwendeten Rundkornzuschlages mit einem Backenbrecher. Die praktische Arbeit gliedert sich in eine Vorversuchs- und die Hauptversuchsreihe. Weil der Einfluss der Kornform des Zuschlages in "Corptus" am deutlichsten bei der Mischung mit Rundkornzuschlag (RK 05) gegenüber der Mischung mit gleicher Zusammensetzung mit Kantkornzuschlag (KK 30) ausgeprägt war, wurden für die Vorversuche diese zwei Mischungen sowie die eine Mischung mit Rundkorn gebrochen Zuschlag (RK-G 05) verwendet. Pro Mischung wurden 3 Brandversuchsprobekörper hergestellt, die verschiedener Lagerung und verschiedenen Brandversuchskurven ausgesetzt wurden. Neben Brandversuchsprobekörpern wurden auch Probekörper (Würfel und Prismen) für Frisch- und Festbetonprüfungen hergestellt. Zwei Brandversuchsprobekörper wurden 28 Tage ins Wasser gelagert, einer davon wurde nach Einheitstemperaturkurve ETK (ETK - nass) und ein zweiter nach der Hydrocarbon-increased-Kurve HCinc (HCI - nass) geprüft. Der dritte Probekörper wurde 7 Tage im Wasser und 21 Tage an der Luft gelagert, und nach Hydrocarbon-increased-Kurve HCinc (HCI - trocken) geprüft. Nach der Durchführung der Brandversuche der Vorversuchsreihe hat sich herausgestellt, dass alle drei Mischungen Abplatzerscheinungen aufweisen. Die Mischung mit Rundkorn gebrochen Zuschlag (RK-G 05) zwar am deutlichsten, aber auch die beiden anderen Mischungen. Das bedeutet, dass auch die Mischung mit Rundkorn aus "Corptus" abgeplatzt ist und so das Ergebnis aus "Corptus" nicht reproduziert werden konnte. Allerdings war die Versuchskonfiguration bei "Corptus" völlig anders, so dass es letztlich nicht möglich ist, die Versuche aus dieser Arbeit direkt mit den Versuchen aus "Corptus" zu vergleichen. Für die Hauptversuche wurden Mischungen mit Rundkornzuschlag aus "Corptus" RK 21 und RK 22, dazugehörige Mischungen mit Kantkornzuschlag KK 31 und KK 32, sowie in dieser Arbeit neue Mischungen mit Rundkorn-gebrochen Zuschlag RK-G 21 und RK-G 22 verwendet. Die Mischungen mit gleicher Kornart unterscheiden sich durch Zugabe von Polypropylenfasern in den Mischungen RK 22, KK 32 und RK-G 22.

Diese für die Hauptversuche ausgewählten Mischungen unterscheiden sich von den Mischungen der Vorversuche durch den W/B-Wert (Vorversuche W/B=0,35, Hauptversuche W/B=0,55), kürzere 3mm Polypropylenfasern (Vorversuche 6mm) und keine Zugabe eines Luftporenbildner. Für die Brandversuche wurden pro Mischung 4 Probekörper hergestellt, die verschiedener Lagerung ausgesetzt waren, und nach verschiedenen Brandkurven geprüft waren. Zwei Probekörper wurden 28 Tage im Wasser gelagert, ein davon wurde nach der Einheitstemperaturkurve ETK (ETK - nass) und die zweite nach der Hydrocarbon-increased-Kurve HCinc (HCI - nass) geprüft. Die anderen beiden Probekörper wurden 7 Tage im Wasser und 21 Tage an der Luft gelagert und ebenfalls nach der ETK- (ETK - trocken) und HCinc Brandkurven (HCI - trocken) geprüft. Vor der Durchführung der Brandversuche wurden die Frisch- und Festbetonprüfungen (Würfel und Prismen) durchgeführt.

Nach 24 durchgeführten Brandversuchen ergab sich, dass auch bei den Hauptversuchen die Mischungen mit Rundkorn-gebrochen Zuschlag das deutlich schlechteste Abplatzverhalten von Beton unter Brandbeanspruchung aufweisen. Die Mischung RK 22 (Mischung mit Polypropylenfasern) zeigte sich als einzige Mischung ohne Abplatzungen.

Vergleicht man die Ergebnisse der Brandversuche der Rundkorn- und Rundkorn-gebrochen-Mischungen mit gleicher mineralogischer Zusammensetzung, ist deutlich, dass das Abplatzverhalten von Beton unter Brand auch von der Kornform beeinflusst werden kann. Trotz umfangreicher Analysen der Ergebnisse und der Betoneigenschaften konnte jedoch keine eindeutige Erklärung dafür gefunden werden.

Um die Ergebnisse dieser Arbeit experimentell weiter abzusichern, wären weitere Versuchsreihen mit anderen Gesteinsarten, die als Rundkorn und als Kantkorn vorliegen bzw. produziert werden können, anzustreben.

Zusammenfassung (Englisch)

The goal of this master's thesis was to analyze the effect of aggregate grain form on concrete spalling under fire exposure. Round grains from quartzitic pebble, dolomite angular grains and broken round grains from quartzitic pebble have been used in this master's thesis.

The practical part consists from the preliminary and main examination.

The preliminary examination gives the first, general overview on the effect of grain form: 3 concrete mixtures in total, one grain form per mixture were used to build fire specimens. Fire experiments were performed based on the Standard temperature and the Hydro-carbon-increased HCinc curve. The fire experiments found that, although all the mixtures showed concrete spalling, the one with the broken grain aggregate had the worst outcome. The main examination consisted from 6 concrete mixtures: two mixtures for every grain form- one without and the other with polypropylene fibers. The only sample showing no explosive concrete spalling was the one with round grains and polypropylene fibers. The sample with broken round grains was in this additional occasion the weakest one when it comes to concrete spalling under fire exposure.

Comparing two samples with the same mineralogical composition- round grains with the broken round grains, it becomes clear that the grain form has an effect on concrete spalling under fire exposure.

Despite extensive result and concrete analysis, a clear explanation for this case cannot be found.