Zuverlässige Prüfung des Frost- und Frost-Tausalz-Widerstands von Beton mit dem CDF- und CIF-Test
Bericht über eine abgeschlossene Promotion
Auberg, Rainer
Kurzfassung – Die Gewährleistung der Dauerhaftigkeit von Beton wird derzeit über eine Beschreibung der Betonrezeptur und die Anforderungen an die Ausgangsstoffe prognostiziert. Dies wird "description concept" genannt. Als Nachweis am Festbeton wird nur die Wasserundurchlässigkeit ermittelt. Eine Prüfung der Dauerhaftigkeit wird schon seit Jahrzehnten gefordert. Dieses Vorgehen wird als "performance concept" bezeichnet. Eine einheitliche Prüfrnethode für jede geforderte Betoneigenschaft kann es aufgrund der vielfältigen Umweltbeanspruchungen nicht geben. Die Prüfung des Frost- und Frost-Tausalz-Widerstands von Beton wird seit den 40er-Jahren intensiv angewandt. Bis heute sind zahlreiche Prüfverfahren entwickelt worden. Jedoch konnte kein Prüfverfahren eine ausreichende Präzision nachweisen. Die Präzision ist eine der wichtigsten Faktoren bei Prüfverfahren. Eine zuverlässige und aussagekräftige Beurteilung ist nur möglich, wenn die Größe der Prüfstreuung bekannt ist. In den europäischen Normentwürfen wird aus diesem Grund für jede Prüfmethode eine Präzisionsangabe entsprechend der ISO 5725 gefordert. Grundlage der vorliegenden Arbeit war das trenn-scharfe und reproduzierbare Frost-Tausalz-Prüfverfahren CDF-Test (Capillary Suction of Deicing chemicals and Freeze thaw Test). – Unter Wiederhol-, Zwischen- und Vergleichbedingungen wurden die Präzisionsdaten für den CDF-Test ermittelt. Entsprechend der ISO 5725 "Accuracy and trueness of test methods" kann aus 50 Vergleichsprüfungen zwischen zwei Instituten und vier europäischen Ringversuchen eine Bekanntgabe der Wiederhol- und Vergleichpräzision des CDF-Tests gemacht werden. Diese Präzision ist bisher von keinem anderen Frost-Tausalz-Prüfverfahren gezeigt worden. Anhand der Präzisionsdaten dieser Arbeit beschloss das technische Komitee RILEM TC 117 FDC, den CDF-Test als einziges Prüfverfahren mit festgelegter Präzision als RILEM Recommendation 1996 zu verabschieden. – Aufbauend auf die präzise Prüfmethodik des CDF-Tests wurde ein neues Prüfverfahren zur Ermittlung des Frostwiderstands entwickelt. Der CIF-Test (Capillary suction, Internal damage and Freeze thaw Test) bestimmt die innere Schädigung durch einen definierten Frostangriff. Als Kriterium der inneren Schädigung wird der Abfall im relativen dynamischen E-Modul verwendet. Der relative dynamische E-Modul wird durch die Messung der Ultraschalllaufzeit be-stimmt. Die Laufzeit wird in einer horizontalen Durchschallungsachse in 35 mm Abstand parallel zur Prüffläche gemessen. Als zusätzliches Kriterium kann die Oberflächenschädigung durch eine Bestimmung der Abwitterung verwendet werden. Die Ergebnisse des CIF-Tests zeigen, dass beide Schädi-gungsarten nicht unbedingt zeitgleich auftreten müssen. – Mit dem CIF-Test lassen sich einzelne Schädigungsabschnitte bis zur endgültigen Gefügezerstörung differenzieren. Während der ersten Frost-Tau-Wechsel findet eine erhöhte Wasseraufnahme bei gleichzeitiger geringer Längenänderung statt. In diesem Versuchsabschnitt wird der noch luftgefüllte Porenraum durch die zyklische Temperaturbelastung mit ständigem Wasserkontakt künstlich gesättigt. Nachdem eine kritische Sättigung erreicht wird, kann eine erhöhte Längenänderung bei gleich-zeitiger niedriger Wasseraufnahme beobachtet werden. Die weitere Wasseraufnahme resultiert nur noch aus einer Volumenexpansion der Probe. Der kritische Knickpunkt entspricht einer Abnahme im relativen dynamischen E-Modul um 20% bis 30%. Der Frostwiderstand eines Betons erhöht sich mit steigender Frost-Tau-Wechsel-Anzahl, die benötigt wird, um eine künstliche kritische Sättigung zu erzeugen. – Die Messergebnisse des CIF-Tests wurden anhand der Anfor-derungen der DIN 1045 und EN 206 an einen Beton mit einem hohen Frostwiderstand kalibriert. Es werden Richtwerte für Betone mit einem hohen Frostwiderstand bei mäßiger und starker Sättigung angegeben. Durch den CIF-Test ist eine aussagekräftige Beurteilung des Frostwiderstands gegeben. Dieser Teil der Arbeit führte zur Aufnahme des Prüfverfahrens in die ZTV-W LB 219 (Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen des Wasserbaus - Leistungsbereich 219). – Die Präzision des CIF-Tests wurde in einem Institut unter Wiederhol- und Zwischenbedingungen und in zwei Ringversuchen mit vier und zehn Instituten eine Abschätzung der Wiederhol- und Vergleichpräzision ermittelt. Die Untersuchungen wurden nach der Errnittlung der inneren Schädigung und der Abwitterung getrennt durchgeführt. Die Präzision der Messung der inneren Schädigung ist durch die einfache, reproduzierbare Messmethodik sehr hoch und es liegt eine gute Trennschärfe vor. Die Präzisionsdaten der Abwitterungsbestimmung sind gegenüber den Werten des CDF-Tests erhöht. Diese Präzisionsdaten müssen durch weitere Untersuchungen bestätigt werden. –
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beton 7/2000 ab Seite 396
Herausgeber des Artikels:
beton
bis beton 4/2022: Verlag Bau+Technik GmbH
ab beton 5/2022: Concrete Content UG
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