Detailergebnis zu DOK-Nr. 53794
Entwicklung der Temperaturspannung in jungem Beton: Modellierung und Berechnung auf der Basis von Versuchen
| Autoren |
P. Schießl K.-H. Wiegrink P. Rucker |
|---|---|
| Sachgebiete |
9.3 Zement, Beton, Trass, Kalk |
Beton 53 (2003) Nr. 7/8, S. 354-361, 11 B, 1 T, 21 Q
Durch chemische Reaktion zwischen Wasser und Zement entsteht Hydratationswärme, die bei dünneren Bauteilen i. a. schadlos abgeleitet werden kann. Bei dickeren Bauteilen kommt es dagegen während der Erhärtungsphase zu einer Erwärmung, die eine Dehnung des Betons zur Folge hat. Wird diese Dehnung behindert, entstehen Zwang-Druckspannungen, die jedoch wegen der noch geringen Festigkeit und des ebenfalls noch geringen E-Moduls des jungen Betons zum großen Teil durch Relaxation wieder abgebaut werden können. Kühlt der Beton nach Erreichen der maximalen Hydratationswärme wieder ab, kommt es zu einer Verkürzung der Bauteile und bei Verformungsbehinderung zu Zugspannungen, die wegen der inzwischen größeren Festigkeit und des geringeren Relaxationsvermögens zu Rissen führen können. Inwieweit die Temperaturdehnungen durch die Hydratationswärmeentwicklung zu Spannungen im Beton führen, hängt von der zeitlichen Entwicklung der mechanischen Eigenschaften ab. Mit den Ergebnissen von Betonuntersuchungen zur Entwicklung des E-Moduls und des Kriechverhaltens in jungem Alter (12h bis 28d) und dem Modell einer Maxwell-Kette konnte rechnerisch das viskoelastische Verhalten des Betons nachgebildet werden. Mit weiteren Untersuchungen in einer Temperaturspannungs-Prüfmaschine zur Simulation einer vollständigen Verformungsbehinderung und parallelen Berechnungen der Zwangsspannungen mit und ohne Berücksichtigung von Kriechen und Relaxation, konnte gezeigt werden, dass das gewählte Modell eine sehr gute Übereinstimmung zwischen errechneten und gemessenen Spannungswerten ergibt. Danach liegen die unter Berücksichtigung von Kriechen und Relaxation entstehenden maximalen Druckspannungen nur in einer Größenordnung von ca. 30 % der ohne diesen Ansatz berechneten Werte. Ebenso führten Reißrahmenversuche mit teilweiser Verformungsbehinderung zu guten Übereinstimmungen zwischen Mess- und Rechenergebnissen.