Nr. 15 / Oktober 2011 - Cemex Deutschland AG

Technologie & Projekte
Viskosität unterschiedlicher Betonarten
Entlüftungsverhalten
dynamische Viskosität [Pa · s]
Ruhezustand (ohne Scherbelastung)
Normalbeton (NB)
Ultra-High-Performance-Concrete (UHPC)
Selbstverdichtender Beton (SVB)
Normalbeton unter
Rütteleinwirkung
Schergeschwindigkeit [s -1 ]
plastische Viskosität μ
μ NB
μ SVB
Entmischungsverhalten
Einfluss der Schergeschwindigkeit auf die Viskosität von UHPC im Vergleich zu
Normalbeton (NB) und Selbstverdichtendem Beton (SVB)
Folge. Im Ruhezustand (d. h. Scher -
geschwindigkeit = 0 s -1 ) steigt die Viskosität
hingegen wieder stark an und
verhindert somit ein Absinken der
Gesteinskörnung.
Elektrische Ladung der Zement -
partikel entscheidet
Die geschwindigkeitsabhängige Veränderung
der Viskosität ist im Wesentlichen
auf eine wechselnde Agglomerierung
bzw. Dispergierung der Zementpartikel
zurückzuführen. Diese ist entscheidend
von der elektrischen Ladung der Ze -
mentpartikel abhängig, dem sogenannten
Zeta-Potenzial. Da Partikel mit
gleicher Ladung (d. h. mit gleichem Vorzeichen
der Ladung) sich gegenseitig
abstoßen, führt eine Steigerung des
Betrags des Zeta-Potenzials automatisch
zu einer Verflüssigung des Zementleims
bzw. Betons. Da das Zeta-Potenzial der
Partikel wiederum eine Funktion der
Zementzusammensetzung ist, kann
dieser Effekt dazu genutzt werden, die
rheo logischen Eigenschaften des Ze -
ment leims – und ggf. auch des Betons –
vorherzusagen.
Frischbetoneigenschaften
vorhersagbar
Durch umfangreiche experimentelle
Untersuchungen wurden hierzu geeignete
Gleichungen hergeleitet, die das
Fließverhalten des Zementleims exakt
beschreiben. Für die baupraktische
Anwendung ist es jedoch vollkommen
ausreichend, beispielsweise die Fließgrenze
oder die plastische Viskosität
eines Zementleims auf Grundlage der
Mischungszusammensetzung zu berechnen
und durch den Vergleich der resultierenden
Kennwerte für unterschied -
liche Ausgangsstoffe das günstigste
Produkt für die gewünschten Beton -
eigenschaften zu ermitteln. Für diese
Berechnung werden neben dem w/z-
Wert auch die Rohdichte, der Blaine-
Wert und die Packungsdichte des
Zements sowie der Gehalt der Klinkerphase
Tricalciumsilikat C 3
S im Zement
benötigt.
Mittels der vorgestellten Methodik ist es
möglich, Frischbetoneigenschaften be -
rechenbar und vor allem vorhersagbar
zu machen. Dies gilt auch für die
Berücksichtigung moderner Betonverflüssiger,
deren Verhalten ebenfalls
durch das Modell (siehe Grafiken) abgebildet
werden kann. /
Literatur
Haist, M.: Zur Rheologie und den physikalischen
Wechselwirkungen bei Zementsuspensionen.
Dissertation, Karlsruher Institut für Technologie (KIT),
KIT Scientific Publishing, Karlsruhe, 2009.
Haist, M.: Berechenbare Frischbetoneigenschaften.
Betonwerk International (2011, in Vorbereitung).
Blockierverhalten
Schematische Darstellung der
Mechanismen bei der Entlüftung und
Entmischung von Beton sowie beim
Blockieren der Gesteinskörnung in
engen Bewehrungs zwischenräumen
Gastautor
Dr.-Ing. Michael Haist
arbeitet am Karlsruher Institut für
Technologie (KIT) im Institut für
Massivbau und Baustofftechnologie.
Er wurde für seine Dissertation über
die Rheologie bei Zementsuspensionen
mit dem CEMEX Förderpreis
Beton 2010 ausgezeichnet.
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