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Zerstörungsfreie Bestimmung des Stahlfasergehalts und der StahlfaserStahlfaserorientierung
Neues Prüfverfahren – Messgenauigkeit und Reproduzierbarkeit
Breitenbücher, Rolf / Rahm, Heiko
Zerstörungsfreie Bestimmung des Stahlfasergehalts und der Stahlfaserorientierung im Frisch- und Festbeton – Zur Qualitätssicherung von Stahlfaserbetonen gehört neben den üblichen Frischbeton- und Festigkeitsprüfungen vor allem auch die Überwachung des Stahlfasergehalts in den einzelnen Betonlieferungen. Dies wird bislang an Frisch- und Festbetonproben mit Prüfverfahren nach DIN EN 14721:2005+A1:2007 durchgeführt. Aus dem Frischbeton werden hierzu die Stahlfasern ausgewaschen. Nach dem anschließenden Trocknen wird deren Anteil durch einfache Wägung erfasst. Dieser relativ einfachen Prüfung steht beim Festbeton schon ein aufwändigeres Prozedere gegenüber. Dort ist eine Festbetonprobe zu zertrümmern. Aus diesem Gemenge sind dann die Stahlfasern z.B. mit Magneten auszusondern, die dann wiederum massenmäßig durch Wägung bestimmt und auf einen m³ umgerechnet werden. Beide Prüfverfahren sind hinsichtlich des Gerätebedarfs doch vergleichsweise aufwändig. Zudem ist die Durchführung dieser Prüfungen relativ zeitintensiv. Ein schnelles Prüfverfahren zur zuverlässigen Bestimmung des Stahlfasergehalts im Frisch- und Festbeton wäre deshalb aus baupraktischer Sicht sehr wünschenswert. In Zusammenarbeit zwischen der TU Braunschweig und der Firma Hertz Systemtechnik GmbH wurde hierzu ein Messgerät (Bezeichnung BSM100) auf Basis des Transformatorprinzips entwickelt. Darüber hinaus sollen nach Herstellerangaben mit diesem Messgerät auch quantitative Aussagen hinsichtlich der Faserorientierung gewonnen werden können. Hierzu fehlen praxistaugliche und hinreichend genaue Prüfmethoden, die sich auch für Anwendungen auf der Baustelle eignen, bislang gänzlich. Für die Bestimmung der Faserorientierung existieren bisher lediglich wenige Verfahren, die nicht zuletzt wegen des hohen Präparations- und Prüfaufwands ausschließlich für reine Laboruntersuchungen geeignet sind. Inwieweit mit diesem Prüfgerät realistische Ergebnisse reproduzierbar zu erzielen sind, wurde bisher noch nicht genauer nachgewiesen. Daher wurden am Lehrstuhl für Baustofftechnik der Ruhr-Universität Bochum im Auftrag der Forschungsgemeinschaft Transportbeton (FTB) einschlägige Vergleichsprüfungen an Frisch- und Festbetonen mit verschiedenen Stahlfasern und Fasergehalten durchgeführt. Ziel war es, Erkenntnisse über die Aussagegenauigkeit der mit dem Prüfgerät BSM100 gewonnenen Ergebnisse sowohl hinsichtlich Fasergehalt als auch Faserorientierung zu bekommen. Die vom Hersteller des Messgeräts BSM100 für den Stahlfasergehalt angegebene Messgenauigkeit von 5 % konnte bei den hier untersuchten Stahlfaserbetonen nicht in allen Fällen bestätigt werden. Dennoch sind die mit BSM100 ermittelten Fasergehalte für den baupraktischen Einsatz als ausreichend genau zu werten. Mit einer Spannweite ≤ 1 % sind die Messergebnisse darüber hinaus sehr gut reproduzierbar. – Non-destructive determination of the steel fibre content and steel fibre orientation in fresh and hardened concrete – In addition to the usual fresh concrete tests and strength tests the quality assurance for steel fibre concretes also includes monitoring the steel fibre content in the individual concrete deliveries. So far this has been carried out on samples of fresh and hardened concrete using test methods specified in DIN EN 14721:2005+A1:2007. For this purpose the steel fibres are washed out of the fresh concrete. After subsequent drying the percentage is measured by simple weighing. This relatively simple test is in contrast to a more laborious procedure for hardened concrete. A hardened concrete sample has to be shattered. The steel fibres then have to be separated out of this heterogeneous mixture, e.g. with magnets, weighed and converted to m3. Both test methods are comparatively complicated with respect to the equipment involved. The tests also take a relatively long time. A rapid test method for reliable determination of the steel fibre content in fresh and hardened concrete would therefore be very desirable for practical construction purposes. A measuring device (designated BSM100) based on the transformer principle was therefore developed jointly by Braunschweig Technical University and Hertz Systemtechnik GmbH. According to the manufacturer’s information it is also possible to obtain quantitative information about the fibre orientation with this measuring device. Until now there have been absolutely no practical test methods that are sufficiently accurate and also suitable for use on construction sites. So far there have very few methods for determining the fibre orientation and these are suitable only for pure laboratory investigations, not least because of the very complicated method of preparation and testing. The extent to which realistic results can be achieved reproducibly with this test device had not yet so far been accurately established. Relevant comparison tests on fresh and hardened concretes with different steel fibres and different fibre content were therefore carried out in the Department of Building Materials Technology at the Ruhr University in Bochum at the request of the FTB (Ready-mixed Concrete Research Association). The aim was to obtain information about the accuracy of the results obtained with the BSM100 measuring device with respect to both fibre content and fibre orientation. The accuracy of measurement of ± 5 % stated by the manufacturer of the BSM100 measuring device was not substantiated in all cases with the steel fibre concretes investigated here. In spite of this the fibre content determined with the BSM100 can be regarded as sufficiently accurate for practical construction purposes. The test results also exhibited very good reproducibility, with a range of ≤ 1 %.
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beton 3/2009 ab Seite 88
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