Entlüftungsverhalten zeitweise fließfähiger und selbstverdichtender Baustoffe
Katharina Sosinka
Der erfolgreiche Einsatz eines fließfähigen Baustoffes hängt maßgeblich von den Eigenschaften des frischen Materials ab. Dabei ist die rheologische Fließgrenze für die Beurteilung der z.T. konkurrierenden Anforderungen hinsichtlich Fließvermögen, Suspensionsstabilität und Entlüftungsfähigkeit von hoher Relevanz.
Experimentelle und numerische Untersuchungen zur Abbildung ebener Strömungszustände mit dem Simulationsprogramm OpenFOAM® zeigen, dass die für das Stoffgesetz nach Bingham erforderlichen Parameter (Fließgrenze, Dichte usw.) messtechnisch bestimmt werden können.
Die Durchführung von physikalischen Versuchen zum Aufstiegsverhalten von Luftblasen in fließfähigen Baustoffen erfordert die Entwicklung einer angepassten Technik und das neu konzipierte Mehrphasenrheometer ermöglicht unter Verwendung des Sonografieverfahrens die bildanalytische und messtechnische Auswertung der Bewegung von Blasen. Damit können Strömungsvorgänge charakterisiert und somit die Wirkung der maximalen bzw. minimalen Fließgrenze auf den Aufstiegsvorgang gezeigt werden.
Ergänzende numerische Analysen der räumlichen Strömungsprozesse bei der Entlüftung zeigen, dass für eine hinreichend genaue Darstellung des Blasenaufstieges zusätzliche Annahmen getroffen werden müssen. Die Korrelation von Simulationsergebnissen mit physikalischen Versuchen kann nur durch eine deutliche Anpassung des Parameters Fließgrenze erzeugt werden. Vor diesem Hintergrund erweist sich ein analytischer Ansatz auf der Grundlage von messbaren Materialparametern als geeignet, um diese Strömungsvorgänge nachzuvollziehen. Ein Modell zur rechnerischen Ermittlung des Grenzdurchmessers einer ruhenden Luftblase zeigt eine eindeutige Abhängigkeit von der maximalen Fließgrenze als Stoffparameter des umgebenden Materials.
