Im vorliegenden Forschungsbericht werden Untersuchungen zum Einfluss der Karbonatisierung auf den elektrolytischen Widerstand von Beton beschrieben. Letzterer steht in engem Zusammenhang mit dem Wassergehalt des Betons. Anlass dieser Untersuchungen waren Ergebnisse verschiedener Forschungsvorhaben, bei denen am Bauwerk eine über die Jahre fortschreitende Karbonatisierung die in-situ-Messungen des Elektrolytwiderstands beeinflussen konnte. Es wurden daher die vom DAfStb geförderten Messungen an der Kaimauer Nordenham und der Kläranlage Schleiden herangezogen, um diesen Einfluss herauszuarbeiten. Dazu wurden zunächst Kalibrierkurven von etwa 1prozentiger CO2 -Atmosphäre karbonatisierten und nicht-karbonatisierten Betons unter Berücksichtigung eines möglichen Chlorideinflusses erzeugt. Dabei wurden sowohl die Methoden des direkten Einbaus (TEM) als auch des nachträglichen Einbaus (Sorptionsisotherme) verwendet.
Aktualisiert: 2023-06-01
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Im Rahmen dieses Forschungsprojekts wurden die Eigenschaften von Betonen mit Hüttensandmehl nach DIN EN 15167-1 geprüft. Diese Stoffnorm legt die Anforderungen an den gemahlenen Hüttensand fest. Vorgaben zur Anwendung des Hüttensandmehls als Betonzusatzstoff (Typ II) werden nicht gemacht. Hierfür müssen nationale Anwendungsregeln formuliert werden. Ziel dieses Forschungsprojekts war es, eine Datengrundlage für die Erarbeitung dieser Anwendungsregeln zu schaffen. Insbesondere sollte der versuchstechnische Nachweis einer zementäquivalenten Wirksamkeit (k-Wert) von Hüttensand nach DIN EN 15167-1 erbracht werden. Neben der Ableitung des k-Werts wurde überprüft, ob eine Verwendung nach dem Austauschkonzept möglich ist.
Aktualisiert: 2023-06-01
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Im Rahmen dieser Dissertation wurde ein ganzheitlicher Prozess entwickelt, um das Ziel der negativen CO2-Emissionen zu erreichen. Es werden potentielle Ausgangsmaterialien für die Karbonatisierung bewertet, sowie die Grundlagen der Karbonatisierung und die Durchführung Reaktion im Druckreaktor beschrieben. Durch gezielte Variation von einzelnen Prozessparametern oder auch materialtypischen Parametern wird die Karbonatisierungsreaktion signifikant beschleunigt. Anschließend werden die erzeugten Reaktionsprodukte durch verschiedene Analysen hinsichtlich des Karbonatisierungsgrades als auch des Mineralphasenbestandes charakterisiert und bewertet, um daraus mögliche Aufbereitungsmethoden zu entwickeln, um die Reaktionsprodukte Magnesit, bzw. Calcit und amorphes Siliciumdioxid voneinander oder von unreagiertem Ausgangsmaterial zu trennen. Die Separationsprodukte bestehen aus einer angereicherten Fraktion von amorphem Silica, einer karbonatreichen Fraktion und einer Fraktion, die angereichert an unreagiertem Ausgangsmaterial ist.
Die Silica-reiche Fraktion wurde als Supplementary Cementitious Material im Zement getestet und die Karbonat-reiche Fraktion als Substitut oder Füller im Zement, im Kautschuk und im Papier. Diese Anwendungstests werden anhand von gängigen Analysen bewertet. Abschließend wird ein auf den vorherigen Ergebnissen beruhendes theoretisches Modell für einen Industrieprozess beschrieben, der 20 % des Outputs eines typischen Zementwerkes ersetzen könnte. Die Kosten und CO2 Emissionen dieses Prozesses zu Produktion eines Substituts werden mit den Zahlen der herkömmlichen Produkte bilanziert und bewertet.
So kann das Ziel der Erzeugung negativer Emissionen durch den vorgestellten Prozess und die Substitution von Zement, Papier und Kautschuk erreicht werden.
Aktualisiert: 2023-02-09
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Sylvia Keßler, Christoph Gehlen
B 149: Untersuchungen zum Einfluss von Modellparametern auf die Lebensdauerprognose für Brückenbauwerke
68 Seiten, 34 Abb., 14 Tab., ISBN 978-3-95606-500-2, 218 g EUR 16,00
Die Dauerhaftigkeitsbemessung von neu zu errichteten Infrastrukturbauwerken erfolgt nach aktuellen Regelwerken rein deskriptiv über die Zuordnung von Expositionsklassen. In Abhängigkeit der zugeordneten Expositionsklasse werden Mindestanforderungen an die Betonzusammensetzung und die Betondeckung gestellt. Diese Mindestanforderungen der Normung sollen eine geplante Nutzungsdauer für chloridbeanspruchte bzw. einer Karbonatisierung ausgesetzten Bauwerke von mindestens 50 Jahren unter üblichen Instandhaltungsbedingungen sicherstellen. Die Bemessung auf Dauerhaftigkeit von Stahlbetonbauwerken mit Blick auf karbonatisierungs- und chloridinduzierte Bewehrungskorrosion kann heutzutage aber auch auf Basis voll-probabilistischer Prognosemodelle durchgeführt werden. Ziel dieses Forschungsvorhabens sind Untersuchungen zum Einfluss von Modellparametern eines voll-probabilistischen Modells auf die Lebensdauerprognose von Brückenbauwerke im Zuge von Bundesfernstraßen mit dem Fokus auf Depassivierung der Bewehrung aufgrund von Chlorideindringen und Karbonatisierung. Für die Überprüfung wurden Bemessungssituationen für XD- und XC-exponierte Brückenbauwerke bei deskriptiver Dauerhaftigkeitsbemessung aufgestellt. Jede Bemessungssituation wurde mithilfe der voll-probabilistischen Modelle zur Einleitungsphase der Bewehrungskorrosion gegengerechnet. Die Auswahl der Modellparameter hatte zum Ziel, sowohl günstige (schwache Einwirkung – hohe Materialwiderstände) als auch ungünstige (starke Einwirkung – niedrige Materialwiderstände) Last-Einwirkszenarien abzubilden. Innerhalb der Expositionsklassen XC und XD werden bei der Dauerhaftigkeitsbemessung breite berechnete Zuverlässigkeitsspektren erreicht, die von Unterschreiten von üblicherweise angestrebter Zielzuverlässigkeit bis hin zu einer deutlichen Überschreitung führen kann. Die resultierenden Zuverlässigkeitsspektren lassen ohne Inspektionsdaten für das Bauwerk keine bauwerkspezifischen Zuverlässigkeitswerte ableiten. Eine sinnvolle Anwendung von voll-probabilistischen Modellen auf bestehenden Bauwerken stellt hohe Anforderungen an die Quantität und Qualität der Inspektionsergebnisse.
Aktualisiert: 2023-01-16
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Beton, Stahlbeton und Faserbeton sind Baustoffe, die nacheinander in großen Zeitabständen entwickelt wurden. Auf Grund ihrer unterschiedlichen Zusammensetzung haben sie voneinander sehr abweichende Eigenschaften, die bei jeder Anwendung auch berücksichtigt werden sollten. Diese müssen beobachtet und auch messtechnisch festgehalten werden, denn sie entscheiden über die Gebrauchszeit eines Bauwerkes. Gerade durch unterschiedliche Formen und auch Umwelteinflüsse wird diese Gebrauchszeit sehr stark beeinflusst. Es wird in einer abschließenden Tabelle dieser Zusammenhang aufgezeigt.
Aktualisiert: 2023-04-04
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Stahlbeton ist ein moderner Baustoff, der in allen möglichen Bauwerken angewendet wird. Auf Grund seiner Eigenschaften ist die Gebrauchsdauer für einzelne Bauwerke sehr unterschiedlich. Es wird, ausgehend von den Materialeigenschaften, auf Gefahren hingewiesen und wie diese für den interessierten Kunden erkennbar und auch messbar sind. Die verschiedenen Erhaltungsmethoden zur Verlängerung der Gebrauchszeit werden erläutert. Letztendlich wird auch die übliche Gebrauchszeit für Stahlbeton ohne und mit Erhaltungsmaßnahmen bei den unterschiedlichen Bauwerken und Umwelteinflüssen angegeben.
Aktualisiert: 2023-04-03
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Stahlbeton ist ein moderner Baustoff, der in allen möglichen Bauwerken angewendet wird. Auf Grund seiner Eigenschaften ist die Gebrauchsdauer für einzelne Bauwerke sehr unterschiedlich. Es wird, ausgehend von den Materialeigenschaften, auf Gefahren hingewiesen und wie diese für den interessierten Kunden erkennbar und auch messbar sind. Die verschiedenen Erhaltungsmethoden zur Verlängerung der Gebrauchszeit werden erläutert. Letztendlich wird auch die übliche Gebrauchszeit für Stahlbeton ohne und mit Erhaltungsmaßnahmen bei den unterschiedlichen Bauwerken und Umwelteinflüssen angegeben.
Aktualisiert: 2023-04-04
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Beton, Stahlbeton und Faserbeton sind Baustoffe, die nacheinander in großen Zeitabständen entwickelt wurden. Auf Grund ihrer unterschiedlichen Zusammensetzung haben sie voneinander sehr abweichende Eigenschaften, die bei jeder Anwendung auch berücksichtigt werden sollten. Diese müssen beobachtet und auch messtechnisch festgehalten werden, denn sie entscheiden über die Gebrauchszeit eines Bauwerkes. Gerade durch unterschiedliche Formen und auch Umwelteinflüsse wird diese Gebrauchszeit sehr stark beeinflusst. Es wird in einer abschließenden Tabelle dieser Zusammenhang aufgezeigt.
Aktualisiert: 2023-04-01
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Im vorliegenden Forschungsbericht werden Untersuchungen zum Einfluss der Karbonatisierung auf den elektrolytischen Widerstand von Beton beschrieben. Letzterer steht in engem Zusammenhang mit dem Wassergehalt des Betons. Anlass dieser Untersuchungen waren Ergebnisse verschiedener Forschungsvorhaben, bei denen am Bauwerk eine über die Jahre fortschreitende Karbonatisierung die in-situ-Messungen des Elektrolytwiderstands beeinflussen konnte. Es wurden daher die vom DAfStb geförderten Messungen an der Kaimauer Nordenham und der Kläranlage Schleiden herangezogen, um diesen Einfluss herauszuarbeiten. Dazu wurden zunächst Kalibrierkurven von etwa 1prozentiger CO2 -Atmosphäre karbonatisierten und nicht-karbonatisierten Betons unter Berücksichtigung eines möglichen Chlorideinflusses erzeugt. Dabei wurden sowohl die Methoden des direkten Einbaus (TEM) als auch des nachträglichen Einbaus (Sorptionsisotherme) verwendet.
Aktualisiert: 2023-03-31
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Aus der Einleitung:
1.1 Zielsetzung und baupraktische Relevanz Die Anforderungen an ein Bauwerk sind: Standsicherheit, Dauerhaftigkeit und ein befriedigendes Aussehen. Seine Errichtung und Unterhaltung sollen wi rt-schaftl ich sein. Die beabsichtigte Nutzungsdauer soll ohne größere Instand-setzung erreicht werden. Inspektion und Wartung sollen einen geringen Aufwand erfordern. All dies setzt eine Planung und Ausführung voraus, die von quali-tätssichernden Maßnahmen begleitet wird. Die hier vorgelegte Arbeit gehört zum Problemkreis der Dauerhaftigkeit von stahlbetonaußenbauteilen. Für diese fordert die DIN 1045, daß die Bewehrung während der Nutzungsdauer des Bauwerks im vor Korrosion schOtzenden alkali-schen Milieu verbleibt. Für Bauteile, die keine Tausalzbeanspruchung erfahren, ist der Abbau der Al-ka 1 i tät i nfo lge Karbonat; sierung der häufigste Wegbereiter der Stahl korro-sion. zur Vorhersage der Depassivierung wird ein Modell der Lebensdauer im Sinne des performance concept's (Abschn. 2.3) entwickelt. Es besteht aus meh-reren Teilmodellen, deren Aufgaben in Abschn. 1.2 vorgestellt werden. Mit dem Modell wird fDr eine definierte Zuverlässigkeit nachgewiesen, daß der Umfang an Depassivierung festgelegte Maximalwerte nicht Dberschreitet. Für die Pro-gnose des Karbonatisierungsfortschrittes wird ein baupraktisches Ingeni-eurmodell aufgestellt. Zu dessen Aufstellung sind allerdings vereinfachende Annahmen erforderlich. Ihre Wirklichkeitsnähe wird mittels mathematisch-phy-sikalischer Überlegungen überprüft (Abschätzung des Modellfehlers).
Aktualisiert: 2020-04-28
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Der Deutsche Ausschuss für Stahlbeton (DAfStb) im DIN hat die zentrale Aufgabe, den Betonbau als sichere, dauerhafte, wirtschaftliche und umweltfreundliche Bauart zu fördern. Er bildet die Plattform, auf der alle Aktivitäten des Beton- und Stahlbetonbaus im Bereich der Forschung sowie der Regelgebung zusammenlaufen. Der DAfStb gibt eine der umfangreichsten und angesehensten Schriftenreihe des Betonbaus heraus. Seit 1947 sind weit über 400 der "grünen" Hefte erschienen. Sie führt in einzigartiger Weise wissenschaftliche Grundlagen und praxisorientierte Beiträge zu Fragen der Bemessung, Betontechnik, Umweltverträglichkeit, Dauerhaftigkeit und Nachhaltigkeit im Betonbau zusammen.
Aktualisiert: 2021-01-07
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Im Rahmen dieses Forschungsprojekts wurden die Eigenschaften von Betonen mit Hüttensandmehl nach DIN EN 15167-1 geprüft. Diese Stoffnorm legt die Anforderungen an den gemahlenen Hüttensand fest. Vorgaben zur Anwendung des Hüttensandmehls als Betonzusatzstoff (Typ II) werden nicht gemacht. Hierfür müssen nationale Anwendungsregeln formuliert werden. Ziel dieses Forschungsprojekts war es, eine Datengrundlage für die Erarbeitung dieser Anwendungsregeln zu schaffen. Insbesondere sollte der versuchstechnische Nachweis einer zementäquivalenten Wirksamkeit (k-Wert) von Hüttensand nach DIN EN 15167-1 erbracht werden. Neben der Ableitung des k-Werts wurde überprüft, ob eine Verwendung nach dem Austauschkonzept möglich ist.
Aktualisiert: 2023-03-31
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