Materialtechnologische Einflussfaktoren auf die Sichtbetonqualität Roman Loser Empa Dübendorf
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1 Materialtechnologische Einflussfaktoren auf die Sichtbetonqualität Roman Loser Empa Dübendorf 1
2 Teil 1: Sedimentation und Bluten von Beton Teil 2: Wechselwirkungen zwischen Beton, Trennmittel, Schalung, Verarbeitung und Umgebungsbedingungen Projektteam: Roman Loser, Andreas Leemann, Frank Winnefeld Finanzierung:. 2
3 Projektziele Teil 1 Einfluss der folgenden Parameter auf Sedimentation und Bluten von Beton klären: Zementart Fliessmittel-Typ und Dosierung Verarbeitbarkeit und w/z-wert Verdichtungsdauer Temperatur 3
4 Vorgehen Phase Zementleim: Sättigungspunkt Phase Mörtel: Auswirkungen der verschiedenen Parameter Phase Beton: Auswirkungen der wichtigsten Parameter und Überprüfen der Übertragbarkeit Mörtel-Beton Materialien Zement / Zusatzstoff CEM II/A-LL 42.5 N (A) CEM II/A-LL 42.5 N (B) CEM I 42.5 N (A) Fliessmittel Naphtalinsulfonate ("NF") Polycarboxylate Ether 1 ("PC1") Polycarboxylate Ether 2 ("PC2") Steinkohleflugasche - 4
5 Resultate Mörtelversuche: Beispiel Temperatur Bluten [%] CEM II/A-LL 42.5 N (A), FM NS, Δ Temperatur Zeit [h] S1.0-tiefkalt S1.0-hochkalt S1.0-tiefnorm S1.0-hochnorm S1.0-tiefwarm S1.0-hochwarm 100 Bluten wird durch tiefe Temperaturen verstärkt Temperatur wirkt sich auf die Sedimentation nicht aus Sedimentation [%] CEM II/A-LL 42.5 N (A),? Δ Temperatur Ausbreitmass [mm] S1.0-norm S1.0-kalt S1.0-warm 5
6 Resultate Mörtelversuche: Beispiel Verarbeitbarkeit durch Erhöhung des Ausbreitmasses werden Bluten und Sedimentation verstärkt Auswirkungen auf Sichtflächen 6
7 Resultate Betonversuche 4.0 S Bluten [%] S0.4 S1.0 5 C Entmischungmass R 2 = Ausbreitmass [cm] Ausbreitmass [cm] Sedimentation und Bluten werden massgebend durch das Ausbreitmass gesteuert Bluten wird durch tiefe Temperaturen wesentlich verstärkt 7
8 Zusammenfassung: Wertung der Einflussfaktoren Einflussfaktor Sedimentation Bluten Verarbeitbarkeit massgebend massgebend Verdichtungsdauer massgebend untergeordnet Zementart nicht relevant untergeordnet Fliessmittel nicht relevant untergeordnet* Luftporenbildner massgebend untergeordnet Temperatur nicht relevant massgebend * beim Beton, beim Mörtel massgebend 8
9 Projektziele Teil 2: Einflussfaktoren auf Sichtbeton Trennmittel (Art, Menge) Temperatur Witterung (Niederschlag, Wind, Sonneneinstrahlung) Schalhaut (Material, Oberfläche, Struktur, Saugfähigkeit) Schalungseinteilung (Schalungsplan, Fugen, Anker) Steifigkeit der Schalung Dichtigkeit der Schalung Sichtbeton -Qualitat Ebenheit Struktur Lunkern Farbe Farbtonkonstanz Porigkeit Flächengliederung Betonqualität (Zusammensetzung, Konsistenz, Konstanz) Betoneinbau (Unterbrüche, Fallhöhe, Betondruck) Verdichtung (Intensität, ortliche Variation, Entmischung) Verunreinigungen in der Schalung Abstandhalter Kantenausbildung Nachbehandlung (Ausschalfrist, Nachbeh., Rissbildung) 9
10 Materialien Standard-Beton: 320 kg/m 3 CEM II/A-LL 42.5 N, w/z = 0.50, ohne Zusatzmittel, Ausbreitmass ca cm (F2 F3), f c,28 45 N/mm 2 Trennmittel: wässrige Emulsion pflanzlicher Öle lösungsmittelhaltiges modifiziertes Mineralöl lösungsmittelfreies modifiziertes Mineralöl, Hersteller A und B Schaltafeln: phenolharzbeschichtete Furniersperrholzplatte, 120 g/m 2 (braun) melaminharzbeschichtete Dreischichtplatte (gelb) kunststoffbeschichtete Birkensperrholzplatte (blau) gehobelte Brettschalung (Fichte), unbeschichtet 10
11 Beeinflussung der Zementhydratation durch Trennmittel CEM II/A-LL 42.5, w/z= % Trennmittel/Zement Hydratationswärmefluss [J/(g*h) ohne TM wässrige Emulsion lösungsmittelhaltig lösungsmittelfrei A lösungsmittelfrei B Hydratationszeit [h] max. Hydratationswärmefluss [J/(g*h)] CEM II/A-LL, wässrige Emulsion CEM II/A-LL, lösungsmittelhaltig CEM II/A-LL, lösungsmittelfrei A CEM II/A-LL, lösungsmittelfrei B CEM I, lösungsmittelfrei A CEM II/A-LL + FM, lösungsmittelfrei A Trennmittelgehalt [%] hohe Trennmittelgehalte beeinflussen die Zementhydratation Beeinflussung bei CEM I grösser als bei CEM II/A-LL 11
12 Betonierversuche Ansicht Schnitt X-X X A B 50 X 12
13 Schaltafelart ohne Trennmittel 13
14 Vier verschiedene Trennmittel bei gleicher Schalung wässr. Emulsion lösungsmittelfrei lösungsmittelhaltig lösungsmittelfrei 14
15 Homogene Oberflächen Beton weicher Konsistenz (F4-F5), der nicht zum Bluten neigt Bsp. Beton mit Luftporenbildner 15
16 Übermässiger Trennmittelauftrag bei steifer Konsistenz (F2-F3) lösungsmittelhaltig lösungsmittelfrei 16
17 Beton weicher Konsistenz (F4-F5), starkes Bluten Bsp. Beton mit w/z = 0.60, Alter 14 d 17
18 Tiefe Temperatur (5 C), Beton weicher Konsistenz weitere 7 d bei 20 C 14 d bei 5 C 18
19 Tiefe Temperatur (5 C), Beton mit Fliessmittel hell dunkel Betonoberfläche (Rasterelektronenmikroskop) 19
20 Besonnte Schaltafeln 20
21 Randaufwölbung bei Schaltafeln (v.a. braune Schaltafel) Wasserzutritt in Schaltafelränder verhindern! 21
22 Schlussfolgerungen homogenste Oberflächen mit Beton weicher Konsistenz (F4-F5) und geringem Bluten grösste Helligkeitsunterschiede bei tiefen Temperaturen und Beton weicher Konsistenz (F4-F5) mit starker Neigung zum Bluten dunkle Flecken bei lokal saugender Schalung übermässiger Trennmittelauftrag führt zu Hydratationsstörungen Schaltafeln nicht frei bewittert lagern Wassereintritt in Schalbrettfugen verhindern (v.a. bei brauner Schalung) 22
23 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! 23
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