„Untersuchungen zur Temperatur- und Dehnungsentwicklung in Ortbetonpfählen während der Hydratation"
Im Rahmen der Verkehrsprojekte Deutsche Einheit wird derzeit in der Nähe von Magdeburg die Doppelsparschleuse Hohenwarthe gebaut, welche neben der Schleuse Rothensee und der über die Elbe führenden Kanalbrücke ein wesentlicher Bestandteil des Wasserstraßenkreuzes Magdeburg ist.

Schleusenbauwerke belasten aufgrund ihrer Größe und Funktion den Baugrund in sehr starkem Masse, da außer dem hohen Eigengewicht auch die zyklische Belastung des Bauwerkes während der Schleusungsvorgänge in den Lastannahmen berücksichtigt werden muss. Um Erkenntnisse über die Art und Größe der Einwirkungen auf den Baugrund zu erlangen, wurde von der Bundesanstalt für Wasserbau ein umfangreiches Messkonzept erarbeitet und baubegleitend umgesetzt.

Neben der Messung von Poren- und Sohlwasserdrücken, Sohlspannungen und Setzungen wurden einige Gründungspfähle mit Pfahlspitzendruckdosen und mehreren Messgebern ausgestattet, die nach dem Prinzip der schwingenden Saite arbeiten und die Pfahldehnungen erfassen.

Im Rahmen der Studienarbeit erhält Herr Burghardt die Aufgabe, die Temperatur- und Dehnungsentwicklung von Ortbetonpfählen während der Hydratation zu untersuchen. Zu diesem Zweck soll zunächst auf der Basis einer Literaturrecherche der derzeitige Stand der Technik auf diesem Gebiet erarbeitet werden. Im Vordergrund sollen dabei Untersuchungen zur Festigkeitsentwicklung, zur Entwicklung des E-Moduls und der Hydratation stehen. Die gewonnenen Kenntnisse sind anschließend auf die Auswertung der Ergebnisse eines in-situ-Versuches anzuwenden.

Die erforderlichen Daten (Temperaturentwicklung, Ergebnisse der Schwingsaitenmessgeber sowie Druckfestigkeit und E-Modul des verwendeten Pfahlbetons nach 7, 28 und 56 Tagen) werden Herrn Burghardt durch das Institut zur Verfügung gestellt.

Weiterhin soll untersucht werden, inwieweit Kriechdehnungen bei der Auswertung von Langzeitdehnungsmessungen in Ortbetonpfählen berücksichtigt werden müssen, um die Pfahlnormalkräfte ausreichend genau bestimmen zu können. Zu diesem Punkt werden qualitative Aussagen über die Bestimmung der Kriechzahl in Abhängigkeit vom Belastungsalter erwartet.
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Excerpt

Inhaltsverzeichnis

BEZEICHNUNGEN
EINLEITUNG

Problemstellung
Aktueller Stand der Forschung

Überblick
Experimentelle Methoden und numerische Verfahren
Materialverhalten
Bemessungsmodelle für Temperaturzwang

HYDRATATIONSKINETIK

Einleitung
Ausgangsstoffe und Hydratationsprodukte
Chemische Vorgänge während der Hydratation

Ausgangsstoff Zementklinker
Hydratationsphasen und Hydratationschemie
Strukturänderung
Einfluss von Zusatzmitteln auf die Hydratationskinetik

Hydratationswärme

Allgemeines
Bestimmung der Hydratationswärme
Größe der Hydratationswärme von Zement
Hydratationsgrad

Ansätze für den Hydratationsfortschritt

Empirische Ansätze
Wirksames Betonalter

Vergleich und Wertung der Ansätze für den zeitlichen Verlauf der Hydratation

Allgemeines
Vergleich der Reifefunktion
Vergleich der Ansatzfunktionen für den Hydratationsfortschritt

THERMODYNAMISCHE EIGENSCHAFTEN HYDRATISIERENDEN BETONS

Allgemeines
Thermische Werkstoffeigenschaften

Wärmeleitzahl
Spezifische Wärmekapazität

Hydratationsabhängigkeit der elastischen Werkstoffeigenschaften

Spannungs-Dehnungs-Beziehung
Temperatur-Spannungs-Verlauf
Temperaturdehnzahl
Elastizitätsmodul und Querdehnzahl
Festigkeitsentwicklung
Lastunabhängige Dehnungen: Quellen und Schwinden

Schwinden nach EC2

Hydratationsabhängigkeit der bruchmechanischen Werkstoffeigenschaften

Einaxiale Druckfestigkeit
Einaxiale Zugfestigkeit

MESSTECHNISCHE PRÜFVERFAHREN

Allgemeines
Prüfrerfahren und Versuchseinrichtungen

Isothermes Prüfverfahren
Adiabatisches Prüfverfahren

Adiabatische Versuchsergebnisse

Teiladiabatisches Prüfverfahren

Messprinzip und Prüfgerät
Übertragung der Ergebnisse auf adiabatische Bedingungen durch Berücksichtigung der Reife
Berechnung der zu erwartenden Temperaturerhöhung des erhärtenden Betons unter Zuhilfenahme allgemeiner Ansätze
Ermittlung der Temperatur des frischen und des erhärtenden Betons

KRIECHEN TEMPERATUR- UND ZWANGBEANSPRUCHTER BAUTEILE

Allgemeines
Kriechanteile

Zeitabhängige Verformung bei konstanter Spannung

Einflussfaktoren auf die Größe und den Verlauf der Kriechverformung

Einfluss von Zementart, —menge und Mahlfeinheit
Einfluss des W/Z-Wertes
Einfluss der Zuschlagsart
Einfluss des Belastungsalters
Einfluss des Belastungsalters und der Belastungsdauer auf das Kriechen bei normalen und erhöhten Temperaturen
Einfluss des Belastungsgrades
Einfluss der Belastungsdauer
Einfluss unterschiedlicher Feuchtebedingungen

Funktionen zur Beschreibung des zeitlichen Kriechverlaufes

Kriechzahl
Kriechfunktionen

Kriechfunktion nach EC2

Kriechmodelle in Abhängigkeit vom Hydratationsgrad

Allgemeines
Ansatz nach Laube
Ansatz von Gutsch

Vergleich der Modelle von Laube und Gutsch
Vergleich des Kriechansatzes von Gutsch mit normierten Kriechansätzen
Temperatureinfluss auf das Kriechen und abgeleitete Kriechansätze

Kriecheinflussberechnung (FEM) durch Einwirkung einer Hydratationswärmequelle

MESSKONZEPT UND AUSSAGEN ZUM STANDORT

Allgemeines
Art der Messungen - Messgeber

AUSWERTUNG DER MESSERGEBNISSE UND MODELLDARSTELLUNG

Autogenes Schwinden
Verformungen des sehr jungen Betons
Modelldefinition und Kalibrierung an bestehende Messergebnisse
Auswirkungen der Temperatur auf den Dehnungsverlauf
2. Modell — Japanisches Institut für Technologie
Weitere Beispiele verschiedener Schwindmessungen

ZUSAMMENFASSUNG
Bildverzeichnis
Tabellenverzeichnis
Literaturverzeichnis

Zielsetzung und Themenschwerpunkte

Die Studienarbeit befasst sich mit der Temperatur- und Dehnungsentwicklung von Ortbetonpfählen während der Hydratation. Ziel ist es, den aktuellen Stand der Technik auf diesem Gebiet zu erarbeiten, indem die Festigkeitsentwicklung, die Entwicklung des E-Moduls und die Hydratationsprozesse untersucht werden. Anschließend sollen die gewonnenen Erkenntnisse auf die Auswertung der Ergebnisse eines in-situ-Versuchs angewendet werden.

Hydratationsprozesse und deren Einfluss auf die Eigenschaften von Beton
Temperaturentwicklung während der Hydratation und deren Auswirkungen auf die Festigkeit und Verformung von Beton
Kriechverhalten von Beton und dessen Abhängigkeit von verschiedenen Einflussfaktoren
Modellierung der Dehnungsentwicklung von Ortbetonpfählen unter Berücksichtigung von autogenem Schwinden
Anwendung der entwickelten Modelle auf die Auswertung von Messdaten aus einem in-situ-Versuch

Zusammenfassung der Kapitel

Die Arbeit beginnt mit einer Einführung in die Problemstellung und den aktuellen Stand der Forschung zum Thema Temperatur- und Dehnungsentwicklung in Ortbetonpfählen während der Hydratation. Anschließend werden die Grundlagen der Hydratationskinetik erläutert, wobei die chemischen Vorgänge während der Hydratation, die Hydratationswärme und verschiedene Ansätze zur Beschreibung des Hydratationsfortschrittes behandelt werden. Kapitel 3 befasst sich mit den thermodynamischen Eigenschaften hydratisierenden Betons, einschließlich der Wärmeleitzahl, der spezifischen Wärmekapazität und der Hydratationsabhängigkeit der elastischen Werkstoffeigenschaften. Kapitel 4 beschreibt verschiedene messtechnische Prüfverfahren zur Bestimmung der Hydratationswärme, wobei das isothenne, das adiabatische und das teiladiabatische Verfahren im Detail erläutert werden. Kapitel 5 untersucht das viskoelastische Verhalten von Beton unter Temperatur- und Zwangbeanspruchung, insbesondere das Kriechen. Es werden verschiedene Einflussfaktoren auf die Größe und den Verlauf der Kriechverformung untersucht, sowie verschiedene Funktionen zur Beschreibung des zeitlichen Kriechverlaufes vorgestellt. Kapitel 6 präsentiert das Messkonzept und die Aussagen zum Standort der Doppelsparschleuse Hohenwarthe, wo die in-situ-Messungen durchgeführt werden. Kapitel 7 schließlich befasst sich mit der Auswertung der Messergebnisse und der Modelldarstellung der Dehnungsentwicklung von Ortbetonpfählen. Es werden verschiedene Modelle vorgestellt und deren Anwendbarkeit auf die vorliegenden Messdaten untersucht.

Schlüsselwörter

Die Schlüsselwörter und Schwerpunktthemen des Textes umfassen die Temperatur- und Dehnungsentwicklung von Ortbetonpfählen, die Hydratation, die Festigkeitsentwicklung, den E-Modul, das Kriechverhalten, das autogene Schwinden, die Modellierung von Dehnungen und die Auswertung von Messdaten aus einem in-situ-Versuch. Der Text behandelt die relevanten Grundlagen aus der Baustoffkunde und der Betontechnologie, um ein umfassendes Verständnis der komplexen Vorgänge während der Hydratation von Ortbetonpfählen zu ermöglichen.

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Details

Title: Temperatur- und Dehnungsentwicklung bei der Hydratation von Ortbetonpfählen
College: Technical University of Braunschweig (Institut für Grundbau und Bodenmechanik)
Grade: 1,3
Author: Stefan Burghardt (Author)
Publication Year: 2002
Pages: 109
Catalog Number: V5960
ISBN (eBook): 9783638136655
Language: German
Tags: Hydratation Beton Autogenes Schwinden Pfahl Kriechen Schwinden Verformung

Quote paper: Stefan Burghardt (Author), 2002, Temperatur- und Dehnungsentwicklung bei der Hydratation von Ortbetonpfählen, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/5960

Temperatur- und Dehnungsentwicklung bei der Hydratation von Ortbetonpfählen