Beton für Maschinengestelle
Maßhaltigkeit bei unterschiedlichen Nachbehandlungsarten
Neunzig, Christian / Raupach, Michael
Beton ist in der Gegenwart weltweit der meist genutzte Baustoff im Bauwesen. Während im Bauwesen hauptsächlich die Festigkeitseigenschaften bedeutsam sind, wird im Werkzeugmaschinenbau das Hauptaugenmerk auf die Steifigkeit und Maßhaltigkeit des Bauteils bzw. der Konstruktion gelegt. Zudem ist im Werkzeugmaschinenbau die Dämpfung, die der Baustoff übernehmen kann, von zentraler Bedeutung. Des Weiteren treten dort mit mehreren Hundert Hertz (Hz) ganz andere dynamische Belastungen auf als im Bauwesen. Im Rahmen dieses Beitrags werden die Auswirkungen verschiedener Nachbehandlungsvarianten auf das Schwindverhalten eines Standardbetons und eines UHPC für einen Betrachtungszeitraum von 90 Tagen anhand von Normprismen vorgestellt. Für jeden Beton wurde neben einer Referenzprobe, die ohne Nachbehandlung bei 20 °C und 65 % relativer Feuchte (20/65) nach dem Ausschalen gelagert wurde, eine Wasserlagerung bis zum einem Alter von sieben bzw. 28 Tagen durchgeführt. Zudem erfolgten eine Wärmebehandlung und eine Autoklavierung. Im Anschluss an die jeweilige Nachbehandlung wurden die Probekörper bei 20/65 gelagert. Für den UHPC führen sowohl eine Wärmebehandlung als auch eine Autoklavierung, bei einer Betrachtung ab dem Ende der Nachbehandlung, zu keinen signifikanten Schwindverformungen. Nach 90 Tagen ergibt sich bei der Wärmebehandlung eine Schwindverformung von 0,01 mm/m, bei der Autoklavierung eine Quellverformung von 0,05 mm/m, womit die erforderliche Maßhaltigkeit für den Werkzeugmaschinenbau, in Abhängigkeit von der Anforderung an die Werkzeugmaschine, gewährleistet ist und das Bauteil unmittelbar nach der Nachbehandlung eingesetzt werden kann. Bei der Lagerung L7 und WL ist mindestens eine Lagerungsdauer von 56 Tagen erforderlich, um solch geringe Schwindabweichungen zu erzielen. Ohne Nachbehandlung sind 90 Tage nicht ausreichend. Bei dem untersuchten Standardbeton kann durch eine Autoklavierung ebenfalls eine Verformung von 0,05 mm/m nach 90 Tagen erreicht werden. Bei einer Wärmelagerung ist eine Vorlagerungszeit von ca. 28 Tagen und bei einer Lagerung L7 von ca. 56 Tagen notwendig, um eine ausreichende Maßhaltigkeit gewährleisten zu können. Für alle anderen Lagerungsarten kann für den Standardbeton im Betrachtungszeitraum kein Konvergieren festgestellt werden, sodass diese für eine Verwendung für ein Maschinengestell ungeeignet sind. Allgemein ist zu beachten, dass die Prüfungen an Normprismen durchgeführt wurden. Eine andere Probekörpergeometrie kann gegebenenfalls den Zeitpunkt, ab dem die Maßhaltigkeit gegeben ist, signifikant beeinflussen.
Concrete for machine bases
Concrete is currently the most widely used building material in the world in civil engineering. It is mainly the strength properties that are important in civil engineering but in machine tool manufacture the main emphasis is on the stiffness and dimensional stability of the building element or structure. The damping that the construction material can achieve is also of central importance in machine tool manufacture. There may also be dynamic loadings at several hundred hertz (Hz) that are quite different from those in civil engineering. This article describes the effects of different types of aftertreatment on the shrinkage behaviour of a standard concrete and a UHPC for an observation period of 90 days using standard prisms. Water storage up to seven or 28 days was also carried out for each concrete in addition to a reference sample that was stored at 20 °C and 65 % relative humidity (20/65) after removal from the mould without any aftertreatment. Heat treatment and autoclaving were also used. At the conclusion of the particular aftertreatment the test pieces were stored at 20/65. For the UHPC neither the heat treatment nor the autoclaving led to any significant shrinkage deformation during observation after the end of the aftertreatment. Shrinkage deformation of 0.01 mm/m occurred after 90 days with the heat treatment and swelling deformation of 0.05 mm/m with the autoclaving. This ensures the necessary dimensional stability for machine tool manufacture, depending on the specification for the machine tool, and the building element can be used immediately after the aftertreatment. A storage time of at least 56 days is necessary for L7 and WL storage to achieve such low shrinkage variations. Even 90 days are not sufficient without aftertreatment. With the standard concrete investigated it is also possible to achieve a deformation of 0.05 mm/m after 90 days by autoclaving. With heated storage a preliminary storage time of about 28 days, and with L7 storage of about 56 days, is necessary to ensure adequate dimensional stability. No convergence could be established with standard concrete in the period under observation for all the other types of storage, with the result that this is unsuitable for use for a machine base. In general it should be borne in mind that the tests were carried out on standard prisms. A different test piece geometry can, in some cases, have a significant influence on the time after which dimensional stability is achieved.
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beton 10/2017 ab Seite 372
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