Prüfung von Frischbeton

Beton ist einer der am weitesten verbreiteten Baustoffe, die heute verwendet werden. Bevor Sie Ihren Beton gießen und Ihr Bauwerk bauen können, müssen Sie feststellen, ob die Betonmischung für die jeweilige Anwendung geeignet ist.

Beton besteht aus zwei Phasen, einer Zementleimphase, die aus Zement, Wasser und Luft besteht, und einer Zuschlagstoffphase, die aus groben und feinen Zuschlagstoffen besteht. Bei der Gestaltung einer Betonmischung müssen wir sicherstellen, dass der Frischbeton eine angemessene Rheologie aufweist, damit er leicht verarbeitbar ist. Das Trial-Batch-Verfahren wird verwendet, um die Eigenschaften von Frischbeton zu bestimmen. Mit dieser In-situ-Prüfung soll sichergestellt werden, dass die Betonmischung in der Mischanlage die gleiche Viskosität hat, wenn sie auf der Baustelle ankommt und in Formen gegossen wird.

In diesem Video werden die wichtigsten Eigenschaften von Beton erläutert und veranschaulicht, wie Frischbetonmischungen im Labor getestet werden.

Die Versuchsmethode beginnt mit Proben von Zement, Wasser, groben und feinen Gesteinskörnungen und dem Zielluftgehalt. Es wird davon ausgegangen, dass die groben und feinen Gesteinskörnungen inert sind. Die Hauptvariablen, die wir berücksichtigen müssen, sind Zement, Wasser und Luft. Das Wasser-Zement-Verhältnis ist sehr wichtig, da die Festigkeit von Beton direkt von dieser Menge abhängt.

Die Festigkeit von Beton wird üblicherweise 28 Tage nach dem Gießen gemessen und variiert in der Regel in Bezug auf das Wasser-Zement-Verhältnis von etwa 0,35 für hochfesten Beton bis etwa 0,6 für niedrigfesten Beton.

Ein niedrigeres Wasser-Zement-Verhältnis verringert die Durchlässigkeit von Beton, indem es die Eindringgeschwindigkeit von Salzionen in den Beton und damit die Korrosion der Betonbewehrung verringert. Hohe Aushärtungstemperatur und Luftfeuchtigkeit beschleunigen die Festigkeitszuwächse erheblich.

Der Luftgehalt einer Frischbetonmischung spielt eine wichtige Rolle für die Dauerhaftigkeit, insbesondere bei Beton, der in Regionen verwendet wird, in denen Gefrier- und Auftauzyklen durchlaufen werden. Freies Wasser dehnt sich aus, wenn es gefriert, sich in Eis verwandelt und den Beton reißen kann. Die Luftblasen in der Mischung ermöglichen diese Ausdehnung, ohne den Beton zu reißen. Eine höhere Luftmenge führt zu einer geringeren Festigkeit, so dass für eine gegebene Festigkeit ein höheres Wasser-Zement-Verhältnis erforderlich ist.

Festigkeit und Dauerhaftigkeit sind langfristige Eigenschaften von Beton. Auch die kurzfristigen Eigenschaften wie die Verarbeitbarkeit müssen berücksichtigt werden. Im nächsten Schritt des Versuchsverfahrens werden der Mischung grobe und feine Zuschlagstoffe zugesetzt, um die gewünschte plastische Konsistenz zu erreichen. Die Menge an groben Zuschlagstoffen und Sand wird während des Dosierens angepasst, um eine angemessene Verarbeitbarkeit und Setzfähigkeit der Betonmischung zu erreichen.

Das Setzmaß oder die Fließfähigkeit des Betons misst die Konsistenz, bevor der Beton aushärtet. Der Setzversuch besteht aus dem Gießen und Verdichten von Frischbeton in drei Schichten in einen umgekehrten Kegel. Sobald der Kegel gefüllt ist, wird der Kegel angehoben und der Betrag, um den der Beton zusammensackt oder absinkt, gemessen. Die Ergebnisse des Setztests sind ein Hinweis auf die Kohäsion der Mischung. Eine gut proportionierte Mischung zerfällt, behält aber ihre ursprüngliche Form. Eine schlechte Mischung zerbröckelt, entwirft sich und zerfällt.

Schauen wir uns nun die Praktiken des Betonmischens in einer Laborumgebung an und lernen, wie die Probechargenmethode verwendet wird, um Betontestzylinder für nachfolgende Anwendungen vorzubereiten.

Wiegen Sie die angegebenen Mengen an groben Zuschlagstoffen, feinen Zuschlagstoffen, Zement und Wasser ab und lagern Sie sie getrennt. Notieren Sie die genauen Gewichte auf dem Datenblatt. Bevor Sie mit dem Mixen beginnen, befeuchten Sie das Innere des Mixers und aller Werkzeuge so, dass sie nass sind, ohne stehendes Wasser zu hinterlassen.

Gib nun die groben und feinen Zuschlagstoffe mit etwa einem Fünftel des Wassers in die Mischung. Lassen Sie diese Komponenten etwa zwei Minuten lang mischen. Während sich der Mischer noch dreht, fügen Sie den Zement und zusätzliches Wasser in fünf bis 10 kleinen Schritten hinzu. Wenn Sie mit dem Hinzufügen dieser Komponenten fertig sind, lassen Sie sie weitere fünf Minuten mischen und schalten Sie dann den Mixer aus. Jetzt sind Sie bereit, das Absacken der Betonmischung zu testen.

Befeuchten Sie den Sackkegel und legen Sie ihn mit dem großen Durchmesser nach unten in den Mischbehälter. Halten Sie den Sackkegel fest gegen die Pfanne und füllen Sie dann etwa ein Drittel des Volumens mit einer Schicht Beton. Stampfen Sie die Schicht mit 25 Hüben, die gleichmäßig über den Querschnitt des Kegels verteilt sind. Wenn Sie fertig sind, fügen Sie zwei weitere Schichten Beton hinzu und stampfen Sie jede Schicht so, dass der Stab leicht in die vorherige Schicht eindringt. Streichen Sie den überschüssigen Beton ab, so dass der Kegel vollständig verfüllt, aber nicht überläuft.

Heben Sie den Kegel sofort vorsichtig und senkrecht an, um ihn vom Beton zu trennen, und bestimmen Sie dann den Sack, indem Sie die Differenz zwischen der Höhe der Form und der Höhe des Betons messen. Der Sack dieser Mischung sollte zwischen drei und vier Zoll liegen. Wenn er zu niedrig ist oder die Mischung hart erscheint und nicht richtig fließt, fügen Sie nach und nach kleine, abgemessene Mengen feiner oder grober Gesteinskörnung hinzu, mischen Sie dann den Beton gründlich erneut und testen Sie ihn erneut, bis das gewünschte Setzmaß und die gewünschte Konsistenz erreicht sind.

Jetzt, da die Mischung stimmt, wiegen Sie die restlichen Zuschlagstoffe und notieren Sie diese Werte im Datenblatt. Berechnen Sie aus den Anfangsgewichten die tatsächlichen Mengen an groben und feinen Gesteinskörnungen, die in der Betonmischung verwendet werden.

Bestimmen Sie abschließend das Stückgewicht dieser Betonmischung. Notieren Sie das Gewicht eines leeren 1-Kubikfuß-Behälters und füllen Sie den Behälter dann mit Beton, indem Sie das gleiche Verfahren befolgen, das zum Befüllen des Sackkegels verwendet wird. Wiegen Sie den vollen Behälter und berechnen Sie das Stückgewicht für diese Mischung, indem Sie das leere Behältergewicht subtrahieren.

Bereiten Sie vier zylindrische Formen für den Guss der Prüfmuster vor. Messen und notieren Sie das Leergewicht jeder Form auf dem Datenblatt. Füllen Sie jede Form, indem Sie das gleiche Verfahren befolgen, das Sie im vorherigen Abschnitt zum Füllen des Setzkegels verwendet haben. Messen Sie nach dem Befüllen jeder Form das Füllgewicht und notieren Sie es auf dem Datenblatt.

Decken Sie den Formbeton mit einer Plastiktüte ab, um die Verdunstung von Wasser aus der Mischung zu verhindern. Lassen Sie die Prüfzylinder 16 bis 32 Stunden einwirken und entfernen Sie dann die Einweg-Kunststoffformen von den Betonproben.

Platzieren Sie abschließend die Zylinder in der Aushärtungsumgebung. In diesem Fall werden die Zylinder unter Umgebungsbedingungen aushärten gelassen.

Nachdem Sie nun verstanden haben, wie Sie die Eigenschaften von Frischbeton bestimmen können, sehen wir uns die Ergebnisse an.

Die Mengen und Materialien, die in diesem Versuch zur Herstellung der Betonmischung verwendet wurden, sind in dieser Tabelle aufgeführt. Unsere Frischbetonmischung hatte einen Einbruch von 3,5 Zoll. Im Allgemeinen haben Mischungen wie die in diesem Experiment beschriebene Einbrüche von drei bis vier Zoll. Solche Werte sind üblich für kleine Aufträge mit wenig Stahlstau in den Schalungen.

Das Stückgewicht unseres Betons betrug 147 Pfund pro Kubikfuß. Das Stückgewicht von Normalbeton beträgt etwa 145 bis 150 Pfund pro Kubikfuß, aber Beton, der aus leichten Zuschlagstoffen, z. B. expandiertem Schiefer, hergestellt wird, kann so leicht wie 100 bis 120 Pfund pro Kubikfuß sein.

Das Wasser-Zement-Verhältnis für unsere Betoncharge beträgt 0,45. Dieses Verhältnis deutet darauf hin, dass die Druckfestigkeit unserer Testzylinder nach 28 Tagen bei etwa 5.000 psi liegen wird. Dieses Verhältnis zeigt auch an, dass unser Beton aufgrund seiner Dauerhaftigkeit für Frost und Tauwetter in feuchten Umgebungen oder Enteisungsmitteln geeignet ist.

Das Probechargenverfahren wird auf vielen Baustellen weltweit eingesetzt, um Betonchargen zu testen. Dieser einfache Test gewährleistet eine konsequente Qualitätskontrolle und -sicherung auf der Baustelle.

Fließmittel sind chemische Zusätze, die die Viskosität einer Frischbetonmischung für kurze Zeit erheblich reduzieren, um eine einfache Einbringung in die Formen zu ermöglichen. Im modernen Bauwesen hat die weit verbreitete Verwendung von Fließmitteln dazu geführt, dass es wirtschaftlich ist, viel höhere Setzer im Bereich von 6 bis 10 Zoll zu erzielen, was dem selbstnivellierenden Beton entspricht.

Luftporenzieher sind Chemikalien, die viele kleine, gut verteilte Luftblasen erzeugen und die notwendigen Räume schaffen, damit sich freies Wasser im Betongemisch beim Gefrieren ausdehnen kann, ohne den Beton zu reißen. Die Lufteinschlussprüfung von Frischbeton ist gerätespezifisch. So wird beispielsweise Druck auf die Probe ausgeübt, um die mitgerissene Luft in den Poren zu verdichten. Das Gerät nutzt die Änderung des Luftvolumens, um den Luftgehalt der Mischung zu bestimmen. Mischungen ohne Luftporenbildung weisen einen Luftgehalt von weniger als 2 % auf, während Mischungen mit Luftporenschlüssen, abhängig von der Dosierung des Additivs, einen Luftgehalt von 5 bis 8 % aufweisen.

Sie haben gerade die Einführung von JoVE in die Tests mit Frischbeton gesehen. Sie sollten jetzt verstehen, wie die Probechargenmethode verwendet wird, um die optimalen Anteile von Zuschlagstoffen, Zementen und Wasser zu bestimmen, um Beton herzustellen, der die Setzanforderungen erfüllt.

Danke fürs Zuschauen!