Masterarbeit (abgeschlossen)

Simon Lohmann

Experimentelle Entwicklung von Messtechnik zur Erfassung von Kapillardrücken im Festbeton infolge Einwalken

Es hat sich in aktuellen Untersuchungen gezeigt, dass der überrollende Verkehr insbesondere im Winter einen erheblichen Einfluss auf den Alkalieintrag in Betonfahrbahndecken hat. ln den Wintermonaten werden in Deutschland alkalihaltige Taumittel auf den Straßen eingesetzt. Daraus folgt, dass auf den Fahrbahnen eine alkalihaltige Lösung aufsteht, welche durch den überrollenden Verkehr in die oberflächennahen Betonschichten eingewalkt wird. Die eingedrungenen Alkalien können sich dabei negativ, z.B. auf die Nutzungsdauer einer Betonfahrbahndecke, auswirken, so kann der im Betongefüge erhöhte Alkaligehalt zum Beispieleine schädigende Alkali-Kieselsäure-Reaktion begünstigen oder beschleunigen.

Es ist in Versuchen zweifelsfreigezeigt, dass die Zunahme der Eindringtiefe von Alkalien/ Flüssigkeiten mit dem überrollenden Verkehr korreliert. Jedoch ist dieser Effekt nichtweitergehend untersucht. Es kann vermutet werden, dass sich durch den überrollenden Verkehr eine lokale Druckerhöhung im Kapillarporensystem des Betons einstellt. Die Druckerhöhung an der Fahrbahnoberfläche sorgt dafür, dass die gesättigten Poren den Druck in tiefere Schichten weitergeben und so auch die Tiefe der Sättigung mit zunehmender Anzahl der Überrollungen kontinuierlich zunimmt.

Zur Zeit gibt es zur Erfassung dieses Druckes keine geeignetes Messsysteme. Es gibt sehr wohl Messtechnik, welche die Kapillardrücke im Frischbeton während des Schwindens erfassen, allerdings können diese nicht im Festbeton angewandt werden. Durch die Erfassung solcher Drücke, in Abhängigkeit der maßgeblichen Randparameter, könnten z.B. numerische Modelle zur Lebensdauerprognose von Betonfahrbahndecken entwickelt werden.

Ziel dieser Masterarbeit ist es, zunächst die theoretischen Grundlagen zum Prozess des Einwalkens flüssiger Medien zu beschreiben. Weiterhin sollen die theoretischen Grundlagen zu geeigneter Messtechnik zusammengestellt werden. Das Hauptaugenmerk der Arbeit liegt schließlich darin, anhand von Laboruntersuchungen an verschiedenen, zuvor eigenständig konzeptionierten Versuchsaufbauten, ein geeignetes Messkonzept zur Erfassung der Kapillardrücke im Festbeton infolge Einwalken zu entwickeln und zu bewerten.