Detailergebnis zu DOK-Nr. 65260
Abbildung von Frostschäden an Betondecken in neuen Mikromechanischen Modellen und Evaluierung mit innovativer Sensortechnologie (Orig. engl.: Development of micromechanics models and innovative sensor technologies to evaluate internal frost damage of concrete)
| Autoren |
X. Yu Q. Dai K. Ng |
|---|---|
| Sachgebiete |
7.3 Frost 11.3 Betonstraßen |
Concrete materials 2011. Washington, D.C.: Transportation Research Board (TRB), 2011 (Transportation Research Record (TRB) H. 2240) S. 50-58, 11 B, 32 Q
Frostschäden sind eine der Hauptprobleme, die die Dauerhaftigkeit von Betondecken in kühleren Regionen beeinträchtigen. Anhand von mikromechanischen Modellen und innovativen Sensortechnologien wurde dieser Schadensmechanismus untersucht. Der Kristallisationsdruck aus der Eisbildung in den Kapillarporen ist vordergründige Ursache für Frostschäden. Die Energiebilanz dieses Drucks in einer zylinderförmigen Pore wurde betrachtet und mithilfe der Thermodynamik analysiert. Der Kristallisationsdruck an den Porenwandungen wurde als Eingangsgröße für ein Finite-Element-Modell verwendet, mit dem das Bruchverhalten eines homogenen Balkens mit einer vertikalen Zylinder-Pore simuliert wurde. Parallel dazu wurden Dreipunkt-Biegezug- und Frostprüfungen durchgeführt. Simulation und reale Prüfungen zeigten eine gute Übereinstimmung. Weiterhin wurde ein neuer Time-Domain-Reflektometrie-Sensor entwickelt, mit dem zerstörungsfrei die Frostentwicklung bestimmt werden kann. Der damit zu ermittelnde Frostgrad ist eine wichtige Eingangsgröße für die Simulation. Die Untersuchungen haben gezeigt, dass die Mikromechanischen Modelle und die Time-Domain-Reflektometrie-Sensor-Technik in der Praxis eingesetzt werden können, um Frostschäden im Beton zu analysieren. Ein nächster Arbeitsschritt wird sich mit der Vorhersage von Frostschäden auf der Grundlage der hier entwickelten Modelle und Sensortechnik beschäftigen. Ziel dieser Untersuchungen war es, eine zerstörungsfreie Prüfung von Frostschäden an Beton für die Praxis sowie Tools für die Dimensionierung von frostbeständigem Beton zu schaffen.