Thermische Risse verhindern, bevor sie entstehen

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Die Wärmeentwicklung in Beton ist ein sehr komplexes und umfassend erforschtes Thema. Um diesen Prozess zu vereinfachen, kann die Wärmeentwicklung im Laufe der Zeit in fünf verschiedene Phasen unterteilt werden: 

  • Phase I: Vor der Induktion 
  • Phase II: Ruhephase 
  • Phase III und IV: Stärkegewinn 
  • Phase V: Stabiler Zustand 

In Phase II kann die Temperatur des Betons während des Gießens gemessen werden. Die Temperatur wird normalerweise gemessen, um sicherzustellen, dass der Beton bestimmten Spezifikationen entspricht, die einen zulässigen Temperaturbereich definieren. Typische Spezifikationen verlangen, dass die Temperatur des Betons während des Einbringens in einem Bereich von 10°C bis 32°C (50°F bis 90°F) liegt. Je nach Elementgröße und Umgebungsbedingungen werden jedoch unterschiedliche spezifizierte Grenzen angegeben (ACI 301, 207). Die Temperatur, die der Beton während des Einbringens aufweist, beeinflusst die Temperatur des Betons während der nächsten Hydratationsphase. Die Überwachung der Temperatur des Betons während der Phasen III und IV ist eine Komponente der Qualitätskontrolle, die regelmäßig durchgeführt wird. 

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Der Hauptgrund für diese Messung besteht darin, sicherzustellen, dass der Beton keine zu hohen oder zu niedrigen Temperaturen erreicht. Dies ermöglicht eine angemessene Festigkeitsentwicklung und eine Verbesserung der Dauerhaftigkeit des Betons. 

Wie erkennt man thermische Risse?

Thermische Risse, die durch übermäßige Temperaturunterschiede in Betonbauteilen verursacht werden, erscheinen als zufällige Rissmuster auf der Oberfläche des Bauteils. Thermisch bedingte Risse in Form eines Schachbretts oder eines Flickenteppichs treten in der Regel innerhalb weniger Tage nach dem Ausschalen der Schalung auf. 

Temperaturbedingte Risse an Platten oder Massenbetonagen sehen Trocknungsschwindungsrissen sehr ähnlich. Sie treten in der Regel senkrecht zur längsten Achse des Betons auf, treten aber in der Regel innerhalb des ersten Jahres oder des Sommer-Winter-Zyklus auf. 

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Wie kann das ConcR helfen?

ConcR-Geräte sind mit 2 hochpräzisen digitalen Sensoren ausgestattet, die bereits kalibriert und geprüft sind. Ein Sensor ist fest mit dem Gehäuse des Geräts verbunden, während der andere über eine Kabelverlängerung angeschlossen wird. Im installierten Zustand entsprechen diese 2 Sensoren jeweils einem einzigen Messpunkt desselben Bauteils. 

Durch die automatische Überwachung zweier verschiedener Punkte desselben Bauteils können die Qualitätsprüfer sicherstellen, dass das Risiko des Auftretens thermischer Risse ausgeschlossen wird. Benutzer können auf dem ConcR-Dashboard individuelle Alarme einrichten, um eine Benachrichtigung zu erhalten, wenn die Temperaturdifferenz (ΔT) den Schwellenwert erreicht oder überschreitet. In der Praxis wird häufig eine Differenz von 20 °C als maximal zulässiger Gradient zwischen den Oberflächen- und Kerntemperaturmesswerten desselben Querschnitts eines Bauteils verwendet. 

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Die obige Abbildung stammt von einer solchen Betonage, bei dem der Temperaturgradient und seine Entwicklung vor und nach dem Ausschalen eines massiven Bauteils beobachtet werden kann. Die hellblaue Linie stellt die Messwerte aus dem Kern des Elements dar. Die Kernmesswerte werden mit der 3 m langen Kabelverlängerung erfasst. Die Verlängerungssonde wurde genau am Kern des Bauteils in einer Tiefe von 2,5 m von der Oberfläche angebracht. Die violette Linie stellt die Messwerte von der Außenfläche des Elements dar. Die Messwerte von der Außenfläche werden durch den festen Sensor am Gerät erfasst. Das Gerät ist auf der äußeren oberen Lage des Bewehrungs installiert und wurde von der 8 cm dicken Betondeckschicht verdeckt.

Da die äußere Oberfläche des Betonelements den Umgebungsbedingungen ausgesetzt ist, erreicht der Aushärtungsprozess seine Spitzentemperatur viel früher und bei einem niedrigeren Grad im Vergleich zum Kern. Der genaue Zeitpunkt des Ausschalens ist auch an der violetten Linie leicht zu erkennen, da die Temperatur an der Außenfläche plötzlich abfällt. Es ist auch zu erkennen, dass ca. 24 Stunden nach dem Ausschalen der Temperaturgradient 20 °C überschritt und die Nutzer benachrichtigt wurden.Aufgrund der besonderen Beschaffenheit der in diesem Beispiel verwendeten Betonmischung hatten beide Querschnittspunkte dieses Elements bereits Festigkeitswerte erreicht, die in der Lage sind,

die aufgrund des Temperaturgradienten auftretenden Zugspannungen zu tragen,  so dass keine weiteren Nachbehandlungsmaßnahmen für erforderlich gehalten wurden. Aufgrund der besonderen Beschaffenheit der in diesem Beispiel verwendeten Betonmischung hatten beide Querschnittspunkte dieses Elements bereits Festigkeitswerte erreicht, die in der Lage sind, die aufgrund des Temperaturgradienten auftretenden Zugspannungen zu tragen, so dass keine weiteren Nachbehandlungsmaßnahmen für erforderlich gehalten wurden.  Aufgrund der besonderen Beschaffenheit der in diesem Beispiel verwendeten Betonmischung hatten beide Querschnittspunkte dieses Elements bereits Festigkeitswerte erreicht, die in der Lage sind, die aufgrund des Temperaturgradienten auftretenden Zugspannungen zu tragen, so dass keine weiteren Nachbehandlungsmaßnahmen für erforderlich gehalten wurden. 

Die ConcR-Geräte ermöglichten es den Ingenieuren der Qualitätskontrolle, sichere Entscheidungen zu treffen, da sie präzise und genaue Informationen über die Aushärtung des Betons lieferten. 

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