Damage mechanisms of concrete under frost deicing salt attack

• Research unit: FEDRO RBT
• Project number: AGB1995/027

Key words (German)

Frost, Frost-Tausalz, Dauerhaftigkeit, Beton, Schadensmechanismen

Alternative project number (German)

81/95

Short description (German)

Hauptmotivation für das vorliegende Projekt waren widersprüchliche Beobachtungen, die während Frost--Tausalz Beständigkeitsprüfungen gemacht wurden. Deutlich wurden diese Diskrepanzen sichtbar, als das eigene Schnellbewitterungsverfahren (SIA 162/1 Prüfung Nr.9) und die Bestimmung des kritischen Sättigungsgrades im Rahmen von Round-Robin Tests der RILEM TC 117 und CEN TC 51/WG 12/ TG 4 mit dem CDF-Test (Universität Essen) und dem skandina-vischen Slab-Test (SP Boraas (Schweden)) verglichen wurden. Mittels zusätzlicher analytischer Messungen soll versucht werden, diese Widersprüche zu erklären. Der Zeitverlauf des Gefriervorgangs in den äussersten Schichten des Betons während der Frost-Tausalz-beständigkeitsprüfung soll durch Beobachtung von Längenänderungen, Temperaturprofilen und Ultraschall-laufzeitmessungen erfasst werden. Durch ergänzende kalorimetrische Untersuchungen, sowie Quecksilber-porosimetrie, Dünnschliff- und REM -Analysen soll geprüftes (Ablösungen) und ursprüngliches Material charakterisiert und Schäden sichtbar gemacht werden. E- Modul und Festigkeitsbestimmungen, auch im gefrorenen Zustand, sollen Aufschluss über den Zeitpunkt der Schadensentstehung während der Frostwechsel geben. Durch Messungen mittels eines konfokalen Mikroskops sollen Rissbildung und Rissfortpflanzung in tieferliegenden Materialschichten untersucht werden. Durch numerische Simulation soll die im Beton als Folge der Temperaturverteilung und der Eisbildung herrschenden Beanspruchungen, unter Berücksichtigung der aus den Experimenten gewonnenen Erkenntnissen über den Eisbildungs-prozess, errechnet werden. Rissverlauf und Rissfort-pflanzung sollen mit experimentellen Ergebnissen verglichen werden. Insbesondere das Studium der äussersten Schichten (in Kontakt mit Frostmedium) bei gleichzeitiger Applikation verschiedener Tausalz-lösungen stellt eine wesentliche Ergänzung der in der Literatur dokumentierten Forschung dar und verspricht eine wesentliche Erweiterung der Kenntnisse über die Schadensentstehung in Schnellbewitterungsverfahren.
Diese Resultate sollen mit in-situ Messungen an Bauwerken oder ausgelagerten Proben verglichen werden

Short description (English)

The main aim of this project is to determine experimentally the decisive damage mechanisms relied to the phase transition of the pore solution in concrete.
The damage is separated into the cause, the ice formation within the pore system and the consequence that leads to a change of the pore system.
The ice formation is studied by means of calorimetric methods, ultrasonic pulse transit time measurement, temperature distribution and expansion measurement.
The change of the pore system which leads to permanent residual damage is characterized by expansion measurement, microscopical analysis (SEM, confocal microscope etc.), mercury intrusion (MIP) and accoustic emission technique.

Project aims (German)

Die Untersuchungen sollen zeigen, welche der möglichen Schadensmechanismen bei der Frost-Tausalzbeanspruchung von Beton unter den Bedingungen der Prüfung und am Bauwerk eine massgebende Rolle spielen.
Aus der Kenntnis der massgebenden Schadensmechanismen soll abgeleitet werden, welche Prüfkriterien sich aus einem gewünschten Frost-Tausalzwiderstand ergeben.

Abstract (German)

nicht verfügbar

Transfer and application (German)

nicht verfügbar