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Ursachen des Schwindens von Beton und Auswirkungen auf Betonbauteile / Schriftenreihe der Zementindustrie Heft 52
84 S., DIN A 5, 47 Zeichn., kart. / ISBN 3-7640-0294-8
Verein Deutscher Zementwerke (VDZ), Herausgeber / Grube, Horst
Als „auslösende" Einflussgrößen für das Schwinden von Zementstein, Mörtel und Beton ergaben sich im Wesentlichen das Lagerungsklima (i), dem der Beton ausgesetzt wird, sowie in Ausnahmefällen die Zusammensetzung des Zements (a, b). Je geringer die relative Luftfeuchtigkeit ist, der der Beton ausgesetzt wird, desto größer ist das Endschwindmaß. Gleiche Lagerungsfeuchte führt bei gleichem Leimgehalt und gleichem Zuschlag in etwa zum gleichen Endschwindmaß. Eine deutliche Ausnahme bildet die vorangehende Wasserlagerung des Betons. Dadurch verringert sich das Endschwindmaß ungefähr um das Quellmaß. Nachbehandlungsarten mit Wasserzufuhr sind also geeignet, das Endschwindmaß zu reduzieren. Das chemische Schwinden als Teil des gesamten Trocknungsschwindens wird in seinem zeitlichen Verlauf u. a. vom Kornaufbau des Zements beeinflusst (b). So fördern größere Mahlfeinheit und niedriger Wasserzementwert das frühzeitige Auftreten des chemischen Schwindens. Vereinzelt kann auch die Zementzusammensetzung (a) zu einem erhöhten Schwindmaß führen. Hierzu scheinen erhöhte Gehalte an C3A, C4AF und Alkalien beizutragen. Diesen Zusammenhängen soll in weiteren Untersuchungen nachgegangen werden. Ein ansteigender Wasserzementwert (c) führt in nicht carbonatisiertem Zementstein zu einer geringen Erhöhung des Endschwindmaßes. Da Festigkeit und E-Modul des Zementsteins mit steigendem Wasserzementwert jedoch abfallen, wird auch der auf den Zuschlag ausgeübte Zwang geringer. Damit wäre erklärbar, dass sich beide Einflüsse weitgehend ausgleichen, so dass der Wasserzementwert das Endschwindmaß von Beton nicht nennenswert beeinflusst. Wenn der Zuschlag selbst schwindet, gehört dieser Einfluss der Gesteinsart (g) in Anlehnung an das ermittelte Modell eindeutig zu den "auslösenden" Einflussgrößen und muss in Form eines erhöhten Schwindmaßes berücksichtigt werden. Als „regulierende“ Einflussgröße wurde maßgeblich der Zementleimgehalt des Mörtels oder Betons (f) ermittelt. Ein gesonderter Einfluss von Zementgehalt (d) und Wassergehalt (e) kann aufgrund der Schwindergebnisse am Zementstein praktisch ausgeschlossen werden. Der Kornaufbau des Zuschlags (h) wurde nicht in dem Maße variiert, dass gesicherte Schlussfolgerungen gezogen werden können. Es erscheint jedoch nicht zufällig, dass der sandreichere Beton innerhalb der Gruppe der Betone mit gleichem Leimgehalt mit das kleinste Schwindmaß aufwies. Feiner aufgeteilte, nicht schwindende Zuschläge könnten die „aussteifende" Funktion des quarzitischen Zuschlags besser zur Geltung bringen als gröbere Zuschlagkörner mit wasserreicher Kontaktzone. Ein geringerer Elastizitätsmodul des Zuschlags (g), der selbst nicht schwindet, hat „regulierenden" Einfluss auf das Schwindmaß zu größeren Werten hin. Nach DIN 4219 ist dieser Einfluss bei Leichtbeton durch ein erhöhtes Endschwindmaß zu berücksichtigen. Das Alter des Betons bei Austrocknungsbeginn (k) war bei den Versuchen von geringem Einfluss auf das Endschwindmaß, wenn das chemische Schwinden berücksichtigt wurde. Länger konserviert gelagerter Beton schwindet anschließend bei Austrocknung lediglich schneller als früh austrocknender, weil in den gröberen Kapillarporen durch fortgeschrittene Hydratation weniger Wasser vorhanden ist. Die Bauteilabmessungen (1) stellen neben dem Leimgehalt die maßgebende "regulierende" Einflussgröße auf das Schwindmaß von Mörtel und Beton dar. Die Austrocknung geht bei dicken Bauteilen erheblich langsamer vor sich als bei dünnen. Dünne Bauteile folgen in ihrem Austrocknungszustand eher auch den Niedrigstwerten der Luftfeuchte in ihrer Umgebung. Dicke Bauteile hingegen werden ihr Endschwindmaß erst nach langer Zeit entsprechend der mittleren Feuchte der umgebenden Luft einstellen. Daraus ergibt sich, dass dünne zwangbeanspruchte Bauteile infolge Schwindens stets auch eine größere Neigung zur Rissbildung aufweisen als dicke Bauteile. Die "größere Neigung" zur Rissbildung drückt sich bei dünnen Bauteilen sowohl zeitlich aus (die Risse treten früher auf) als auch bezüglich einer größeren Summe der Rissbreiten. Ein Einfluss der Mikrorissbildung (m) durch Gefügespannungen oder Eigenspannungen konnte bei den durchgeführten Versuchen nicht festgestellt werde? Da Mikrorisse mit einer Gefügelockerung verbunden sind, musste dadurch tendenziell an Bauteilen das äußerlich messbare Schwindmaß vermindert werden. Diesen Zusammenhängen soll in weiteren Untersuchungen nachgegangen werden.
Fachbuch 294/1991 ab Seite
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