Ziel der Diplomarbeit ist es, Zusammenhänge zwischen der Carbonatisierung und dem Frost-Tausalz-Widerstand von Beton mit mineralischen Zusatzstoffen zu untersuchen. Wichtige Parameter der Betonherstellung, -lagerung und -beanspruchung, die die Carbonatisierung und den FTSW beeinflussen, sollten ermittelt und hinsichtlich ihrer Bedeutung für die Dauerhaftigkeit bewertet werden.
Die Untersuchungen ergaben, daß zwischen Carbonatisierung und FTSW von Beton mit mineralischen Zusatzstoffen Zusammenhänge bestehen. Unabhängig davon, ob SFA, BFA oder Metakaolin zur Zementsubstitution verwendet wurde, verbesserte sich der FTSW durch die Carbonatisierung erheblich. Bei Verwendung des nordeuropäischen Portlandflugaschezementes sind andere Einflüsse auf die Betoneigenschaften zu beobachten als bei Zementsubstitution durch FA. Bezüglich Dichtigkeit und Festigkeitsentwicklung ist der untersuchte Flugaschezement-Beton eher mit dem Referenzbeton vergleichbar. Bei Verwendung dieses Zumahlstoffzementes führte die Carbonatisierung zu einer signifikanten Verschlechterung des FTSW.
Da eine Gefügeverdichtung durch die Carbonatisierung bei allen untersuchten Betonen festgestellt wurde, müssen für die Unterschiede im FTSW der carbonatisierten Betone andere Ursachen verantwortlich sein. Anhand der Ergebnisse der Röntgendiffraktometrie wurde festgestellt, daß die abgewitterte Oberflächenschicht der Flugaschezement-Betone weniger stabilen Calcit und dafür mehr metastabilen Vaterit enthält. Da Vaterit in Gegenwart der Chloride aus der Tausalzlösung eine erhöhte Löslichkeit aufweist, könnte dies die chemische Ursache für den schlechteren FTSW der carbonatisierten Flugaschezement-Betone darstellen.
Inhaltsverzeichnis
- 1 Einleitung
- 2 Kenntnisstand
- 2.1 Carbonatisierung
- 2.2 Schädigungsmechanismen beim Frost-Tausalz-Angriff
- 2.3 Zusammenhänge zwischen Carbonatisierung und FTSW
- 2.4 Einflußgrößen auf Carbonatisierung und FTSW von Beton
- 2.4.1 Einfluß der Mischungsbestandteile auf die Carbonatisierung und den FTSW von Beton
- 2.4.2 Einfluß des Wasserzementwertes
- 2.4.3 Einfluß der Nachbehandlung und der Lagerungsbedingungen
- 2.4.4 Übersicht
- 2.5 Zum Einfluß von Flugaschen und Metakaolin auf die Carbonatisierung und den FTSW von Beton
- 3 Versuchsprogramm und Voruntersuchungen
- 3.1 Versuchsprogramm
- 3.2 Übersicht zum Versuchsprogramm
- 3.3 Charakterisierung der Betonausgangsstoffe
- 3.3.1 Zemente
- 3.3.2 Mineralische Zusatzstoffe
- 3.3.3 Zusatzmittel
- 3.3.4 Zuschlag
- 3.3.5 Zugabewasser
- 3.4 Mischungsberechnung
- 3.5 Betonherstellung und Lagerungsbedingungen
- 4 Versuchsergebnisse
- 4.1 Betonkennwerte im Rahmen der Eignungsprüfung
- 4.1.1 Frischbetonkennwerte
- 4.1.2 Festbetonkennwerte
- 4.2 Gefügeuntersuchungen am Festbeton
- 4.2.1 Porengrößenverteilung (Quecksilberhochdruckporosimetrie)
- 4.2.2 Luftporenkennwerte (Bildanalyse)
- 4.3 Carbonatisierungstiefen
- 4.4 Bestimmung des Frost-Tausalz-Widerstandes im CDF-Test
- 4.4.1 Kapillares Saugen
- 4.4.2 Abwitterungsmengen und mittlere Abwitterungstiefen
- 4.5 Röntgenanalytische Untersuchungen
- 4.5.1 Untersuchungen an Anfangsabwitterungen
- 4.5.2 Untersuchungen an Zementsteinproben
- 4.6 Rasterelektronenmikroskopische Untersuchungen
- 5 Wertung und Diskussion der Ergebnisse
- 5.1 Druckfestigkeit
- 5.2 Porosität, Carbonatisierung und Frost-Tausalz-Widerstand
- 6 Zusammenfassung
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Das Ziel dieser Diplomarbeit ist die Untersuchung der Zusammenhänge zwischen Carbonatisierung und Frost-Tausalz-Widerstand (FTSW) von Beton mit mineralischen Zusatzstoffen. Es sollen wichtige Parameter der Betonherstellung, -lagerung und -beanspruchung ermittelt und hinsichtlich ihrer Bedeutung für die Dauerhaftigkeit bewertet werden. Die Arbeit konzentriert sich auf eine praxisnahe Straßenbetonmischung mit Zementersatz durch verschiedene mineralische Zusatzstoffe.
- Einfluß der Carbonatisierung auf den FTSW
- Wirkung verschiedener mineralischer Zusatzstoffe (Flugasche, Metakaolin) auf die Betoneigenschaften
- Optimierung der Substitutionsmenge mineralischer Zusatzstoffe
- Bewertung wichtiger Parameter der Betonherstellung und -lagerung
- Anrechenbarkeit mineralischer Zusatzstoffe auf den Wasserzementwert
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Die Einleitung führt in die Thematik der Dauerhaftigkeit von Beton ein und hebt die Bedeutung der Carbonatisierung und des Frost-Tausalz-Widerstandes hervor. Sie beschreibt den Stand der Forschung und benennt das Ziel der Arbeit: die Untersuchung der Zusammenhänge zwischen Carbonatisierung und FTSW von Beton mit mineralischen Zusatzstoffen unter Berücksichtigung praxisrelevanter Parameter.
2 Kenntnisstand: Dieses Kapitel bietet einen umfassenden Überblick über den aktuellen Forschungsstand zu Carbonatisierung, Schädigungsmechanismen beim Frost-Tausalz-Angriff und den Zusammenhängen zwischen beiden Phänomenen. Es werden verschiedene Einflußgrößen wie Mischungsbestandteile, Wasserzementwert und Nachbehandlung diskutiert, wobei der Fokus auf Flugaschen und Metakaolin liegt.
3 Versuchsprogramm und Voruntersuchungen: Das Kapitel beschreibt detailliert das experimentelle Vorgehen. Es umfasst die Charakterisierung der verwendeten Materialien (Zemente, mineralische Zusatzstoffe, Zusatzmittel, Zuschlag), die Mischungsberechnung und die Lagerungsbedingungen der Proben. Das Versuchsprogramm beinhaltet die Bestimmung verschiedener Frisch- und Festbetonkennwerte sowie die beschleunigte Carbonatisierung eines Teils der Proben.
Schlüsselwörter
Carbonatisierung, Frost-Tausalz-Widerstand, Beton, mineralische Zusatzstoffe, Flugasche, Metakaolin, Wasserzementwert, Dauerhaftigkeit, CDF-Test, Porengrößenverteilung, Druckfestigkeit.
Häufig gestellte Fragen zur Diplomarbeit: Untersuchung der Zusammenhänge zwischen Carbonatisierung und Frost-Tausalz-Widerstand von Beton mit mineralischen Zusatzstoffen
Was ist das Thema der Diplomarbeit?
Die Diplomarbeit untersucht die Zusammenhänge zwischen Carbonatisierung und Frost-Tausalz-Widerstand (FTSW) von Beton, der mit mineralischen Zusatzstoffen hergestellt wurde. Im Fokus steht die Bewertung wichtiger Parameter der Betonherstellung, -lagerung und -beanspruchung hinsichtlich ihrer Bedeutung für die Dauerhaftigkeit des Betons, insbesondere für eine praxisnahe Straßenbetonmischung.
Welche Zielsetzung verfolgt die Arbeit?
Die Arbeit zielt darauf ab, den Einfluss der Carbonatisierung auf den FTSW von Beton zu ermitteln. Dabei wird die Wirkung verschiedener mineralischer Zusatzstoffe (Flugasche, Metakaolin) auf die Betoneigenschaften untersucht, die optimale Substitutionsmenge dieser Stoffe ermittelt und die Bedeutung weiterer Parameter der Betonherstellung und -lagerung bewertet. Ein weiterer Punkt ist die Anrechenbarkeit der mineralischen Zusatzstoffe auf den Wasserzementwert.
Welche Kapitel umfasst die Arbeit?
Die Arbeit gliedert sich in folgende Kapitel: Einleitung, Kenntnisstand (mit Unterkapiteln zu Carbonatisierung, Schädigungsmechanismen, Zusammenhängen zwischen Carbonatisierung und FTSW, Einflussgrößen und dem Einfluss von Flugasche und Metakaolin), Versuchsprogramm und Voruntersuchungen (Materialcharakterisierung, Mischungsberechnung, Betonherstellung), Versuchsergebnisse (Betonkennwerte, Gefügeuntersuchungen, Carbonatisierungstiefen, FTSW-Bestimmung, röntgenanalytische und rasterelektronenmikroskopische Untersuchungen), Wertung und Diskussion der Ergebnisse, und Zusammenfassung.
Welche Methoden wurden angewendet?
Die Arbeit beinhaltet sowohl Literaturrecherche als auch experimentelle Untersuchungen. Die experimentellen Untersuchungen umfassen die Charakterisierung der verwendeten Materialien, die Herstellung von Betonproben, die Bestimmung von Frisch- und Festbetonkennwerten, die beschleunigte Carbonatisierung von Proben, sowie verschiedene zerstörungsfreie und zerstörende Prüfmethoden (z.B. Quecksilberhochdruckporosimetrie, Bildanalyse, CDF-Test, Röntgenanalyse, Rasterelektronenmikroskopie).
Welche Materialien wurden untersucht?
Die Arbeit untersucht verschiedene Zemente, mineralische Zusatzstoffe (Flugasche und Metakaolin), Zusatzmittel und Zuschlagstoffe. Die genaue Charakterisierung der verwendeten Materialien findet im Kapitel 3 statt.
Welche Ergebnisse wurden erzielt?
Die konkreten Ergebnisse der experimentellen Untersuchungen sind im Kapitel 4 detailliert dargestellt. Die Auswertung und Diskussion dieser Ergebnisse, einschließlich der Zusammenhänge zwischen Druckfestigkeit, Porosität, Carbonatisierung und Frost-Tausalz-Widerstand, finden sich in Kapitel 5.
Welche Schlussfolgerungen wurden gezogen?
Die Zusammenfassung in Kapitel 6 fasst die wichtigsten Ergebnisse und Schlussfolgerungen der Arbeit zusammen. Diese beziehen sich auf den Einfluss der Carbonatisierung auf den FTSW, die Wirkung der mineralischen Zusatzstoffe, die optimale Substitutionsmenge und die Bedeutung weiterer Parameter für die Dauerhaftigkeit des Betons.
Welche Schlüsselwörter beschreiben die Arbeit?
Die wichtigsten Schlüsselwörter sind: Carbonatisierung, Frost-Tausalz-Widerstand, Beton, mineralische Zusatzstoffe, Flugasche, Metakaolin, Wasserzementwert, Dauerhaftigkeit, CDF-Test, Porengrößenverteilung, Druckfestigkeit.
- Quote paper
- Dipl.-Ing. Alexander Schnell (Author), 2000, Einfluss der Carbonatisierung auf den Frost-Tausalz-Widerstand von Beton mit mineralischen Zusatzstoffen, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/93406
