Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Einfluss der chemischen und physikalischen Eigenschaften von Zementstein auf das Trocknungsverhalten von Zementestrich und das Abplatzverhalten von Beton im Brandfall

Mit dem vorliegenden Forschungsantrag werden Fragestellungen aus dem Vorläufervorhaben „Feuchte in Beton und Zementestrich“ aufgegriffen. Das beantragte Vorhaben umfasst zwei Arbeitspakete.

1. Trocknungsverhalten von Zementestrich

Im Sinne eines zügigen Baufortschritts sollten Estriche möglichst bald nach ihrer Verlegung ihre Belegreife erreichen. Das Vorläufervorhaben zeigte, dass über eine Bewertung des der nach der CM-Methode bestimmten Feuchtegehalts z. B. Estriche mit hüttensandhaltigen Zementen erst deutlich später als belegreif erachtet werden als Estriche mit Portlandzement (CEM I). Dies erscheint unberechtigt, weil bei diesen Zementen die zu erwartende Ausgleichsfeuchte größer ist als bei Estrichen mit CEM I. Die Festlegung von Richtwerten für die relative Feuchte im Baustoff wäre eine Möglichkeit, die Belegreife unabhängig von der Sorptionsisotherme des Estrichs zu definieren. Im beantragten Projekt sollen verschiedene Methoden zur Bestimmung der rel. Feuchte in Estrichen untersucht und bewertet werden. So soll KMU die Möglichkeit gegeben werden, bei der Herstellung von Estrichen auf verschiedene Zementarten zurückzugreifen.

2. Abplatzen von Beton im Brandfall

Im Vorläufervorhaben wurde gezeigt, dass es bei Betonen mit einem geringen Kapillarporenanteil bei den gewählten Versuchsbedingungen beim Erhitzen zum Abplatzen von Beton kommen kann. Nachdem der Anstieg des Porendrucks als Hauptursache ausgeschlossen wurde, wurden drei Hypothesen aufgestellt, aus welchen Gründen es bei den betroffenen Betonen zum Abplatzen kam. Diese Hypothesen u. der Beitrag der genannten Phänomene zum Abplatzen sollen im beantragten Forschungsprojekt überprüft werden. So sollen bessere Einblicke zu den Ursachen des Abplatzens gewonnen, Gegenmaßnahmen bei vorliegendem Abplatzrisiko erarbeitet u. Materialprüfungen an kleinformatigen Probekörpern definiert werden. Brandversuche an Bauteilen im Maßstab 1:1, die die Wettbewerbsfähigkeit von KMU gefährden, können so vermieden werden.

Ergebniszusammenfassung:

AP "Trocknung von Zementestrich"

Im Sinne eines zügigen Baufortschritts sollten Estriche möglichst bald nach ihrer Verlegung soweit getrocknet sind, dass ihre Belegreife erreicht ist. Die Messung des Feuchtegehalts eines Estrichs zur Bestimmung der Belegreife erfolgt derzeit meist über die Calciumcarbid (CM)-Methode. Bisher typische Grenzwerte für CM-Feuchtegehalte können von Zementestrichen mit hüttensandhaltigen Zementen nicht immer erreicht werden. Es konnte gezeigt werden, dass die RELATIVE Baustofffeuchte von Estrichen mit hüttensandhaltigen Zementen nach gleichen Trocknungszeiträumen ähnlich hoch oder sogar etwas geringer war als die von Estrichen mit Portlandzement oder Portlandkalksteinzementen. Dies belegt, dass keine Notwendigkeit besteht, die Anwendung solcher Estriche einzuschränken. Soll die absolute (CM-) Feuchte von Zementestrichen auch in Zukunft als Maßstab für die Belegreife herangezogen werden, so sollten in Abhängigkeit von der Zementart unterschiedliche Grenzwerte festgelegt werden.

AP "Abplatzen von Beton im Brandfall"

Im Vorläufervorhaben IGF 17928N wurde gezeigt, dass es nicht nur bei hochfesten Betonen mit Silikastaub, sondern auch bei normalfesten Betonen mit Hochofenzement und Portlandflugaschezement, also Betonen mit einem geringen Kapillarporenanteil, bei den gewählten Versuchsbedingungen zum Abplatzen kommen kann. Es wurden drei Hypothesen zur Frage präsentiert, aus welchen Gründen bei den betroffenen Betonen Abplatzen auftrat. Diese Hypothesen wurden im vorliegenden Forschungsprojekt überprüft. Es konnte gezeigt werden, dass bei Betonen mit fehlender oder nur schwach ausgebildeter poröser Übergangszone (ITZ) zwischen Gesteinskörnung und Zementstein die Unterschiede zwischen der thermischen Dehnung der Gesteinskörnung und des Zementsteins sowie eingeschlossene Feuchte um die Gesteinskörner das Abplatzen auslösen. Mit diesem Wissen können für die o.g. Betone entsprechende Maßnahmen ergriffen werden, die das Abplatzen vermeiden.