Schlüsselwörter
(Deutsch)
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Moderne Betone, Betone mit besonderen Eigenschaften, Rissbildung, Trennrisse, Rissvermeidung, Trocknung, Schwinden, Hydratation, numerische Simulationen
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Schlüsselwörter
(Englisch)
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Modern Concretes, Concretes with Special Properties, Crack Formation, Separating Cracks, Crack Prevention, Drying, Shrinkage, Hydration, Numerical Simulations
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Kurzbeschreibung
(Deutsch)
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IIn Bauteilen aus modernen Betonen, die vergleichsweise hohe Zementgehalte und niedrige W/Z-Werte aufweisen, kommt es infolge des endogenen Schwindens bereits in frühem Alter (häufig sogar noch vor dem Ausschalen) zur Bildung von Trennrissen. Im Gegensatz zu konventionellen Betonen, in denen durch Trocknungsschwinden V-förmige Oberflächenrisse entstehen, besteht daher ein erhöhtes Risiko, dass bereits nach kurzer Nutzungsdauer Bauschäden auftreten. Im Rahmen des hier vorgeschlagenen Projektes soll der heutige Kenntnistand hinsichtlich Ursachen, Einflussparametern, Modellen und gezielter Massnahmen zur Vermeidung der Rissbildung evaluiert und in übersichtlicher Form zusammengetragen werden. Darauf basierend werden neue Wege zur Vermeidung dauerhaftigkeitsrelevanter Rissbildung vorgeschlagen.
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Kurzbeschreibung
(Englisch)
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Reinforced concrete elements made of modern concretes have comparatively high cement contents and low water cement ratios. Due to this autogeneous shrinkage causes separating cracks at early ages. Hence, unlike in normal concrete where drying shrinkage causes V-shaped surface cracks modern concretes have a quite high risk of damage. In this project the current knowledge regarding the causes, influencing parameters, mechanisms, properties and options to prevent cracking will be evaluated. This serves as a basis to suggest new approaches, how to prevent cracks, which affect durability.
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Projektbeschreibung
(Deutsch)
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Im Rahmen des hier vorgeschlagenen Projektes soll der heutige Kenntnistand hinsichtlich Ursachen, Einfluss-
parametern, Modellen und gezielter Massnahmen zur Vermeidung der Rissbildung evaluiert und in
übersichtlicher Form zusammengetragen werden. Basis hierfür sind die in der Literatur zahlreich vorhandenen
Arbeiten zu diesem Thema, die jedoch meist nur einen Ausschnitt der Riss-Thematik bearbeiten. Ohne die
Rissbildung in Bauteilen aus konventionellen Betonen auszuklammern, soll ein Schwerpunkt auf dieVerhältnisse
in Bauteilen aus modernen Betonen (Betone mit besonderen Eigenschaften) gelegt werden. Auf dieser
Informationsbasis werden mögliche Wissenslücken sowie neue Ansätze zur Rissebeschränkung identifiziert.
Es wird in diesem Zusammenhang der zusätzliche Forschungsbedarf quantifiziert, der für eine Realisierung von
Stahlbetonbauwerken mit stark eingeschränkter Rissbildung nötig ist. Im Rahmen eines umfangreicheren Folge-
projektes werden experimentelle sowie numerische Untersuchungen durchgeführt, die für eine Umsetzung der
geschlossenen Wissenslücken und der neuen Ansätze notwendig sind. Der Abschlussbericht soll sowohl
dem Bauherren als auch der projektierenden Stelle ermöglichen, Situationen mit erhöhter Wahrscheinlichkeit
dauerhaftigkeitsrelevanter Rissbildung zu erkennen.
Die Kosten des Projektes belaufen sich auf CHF 69‘350. Die Dauer beträgt ca. ein Jahr.
Weitere Informationen im Angang 1.
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Methoden
(Deutsch)
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Literatur, Datenbanken, Interviews
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Spezielle Geräte und Installationen
(Deutsch)
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nicht vorgesehen
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Stand der eigenen Forschung
(Deutsch)
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Die Concretum Construction Science AG entstand als Spin-Off Firma aus dem Institut für Baustoffe (Leitung: Prof. Dr. F.H. Wittmann) der ETH Zürich. Alle Projektbeteiligten der Concretum AG haben langjährige Forschungserfahrung auf den Gebieten zementgebundener Werkstoffe und Oberflächentechnologie und waren vor der Firmengründung als wissenschaftliche Mitarbeiter und Doktoranden am Institut für Baustoffe der ETH Zürich tätig. Unter anderem sind folgende, grössere Forschungsarbeiten in diesem Forschungsgebiet am Institut für Baustoffe (resp. ab 2002 bei Concretum) in den letzten Jahren abgewickelt worden: "Rissbildung und Ablösung zementgebundener Beschichtungen auf Beton" (KTI-Projekt), "Steigerung der Dauerhaftigkeit selbstverdichtender Betone durch den Einsatz von Polymerfaserkurzschnitt" (Dissertation), "Entwicklung und Anwendung einer Universalsonde zur Bestimmung korrosionsrelevanter Paramter in Betonbauwerken" (Post-Doc-Projekt) sowie 18 Diplom- und Semesterarbeiten.Die Concretum Construction Science AG entstand als Spin-Off Firma aus dem Institut für Baustoffe (Leitung: Prof. Dr. F.H. Wittmann) der ETH Zürich. Alle Projektbeteiligten von Concretum haben langjährige Forschungserfahrung auf den Gebieten zementgebundener Werkstoffe und Oberflächentechnologie und waren vor der Firmengründung als wissenschaftliche Mitarbeiter und Doktoranden am Institut für Baustoffe der ETH Zürich tätig. Unter anderem sind folgende, grössere Forschungsarbeiten in diesem Forschungsgebiet am Institut für Baustoffe (resp. ab 2002 bei Concretum) in den letzten Jahren abgewickelt worden: "Rissbildung und Ablösung zementgebundener Beschichtungen auf Beton" (KTI-Projekt), "Steigerung der Dauerhaftigkeit selbstverdichtender Betone durch den Einsatz von Polymerfaserkurzschnitt" (Dissertation), "Entwicklung und Anwendung einer Universalsonde zur Bestimmung korrosionsrelevanter Paramter in Betonbauwerken" (Post-Doc-Projekt) sowie 8 Diplom- und Semesterarbeiten.
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Projektziele
(Deutsch)
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Ziel dieses Projektes ist es, die relevanten Arbeiten zu den Ursachen, Einflussparametern, Mechanismen, Wirkungen und Vermeidungsmöglichkeiten der in den vorangegangenen Kapiteln beschriebenen Rissbildung zusammenzuführen, zu diskutieren und allgemeingültig zu formulieren. Hierbei festgestellte Wissenslücken werden präzise beschrieben und es wird aufgezeigt, wie diese durch den Einsatz zukunftsorientierter Methoden (Berechnungsverfahren, Beton-Mix-Design, etc.) geschlossen werden können.
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Projektziele
(Englisch)
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Ziel dieses Projektes ist es, die relevanten Arbeiten zu den Ursachen, Einflussparametern, Mechanismen, Wirkungen und Vermeidungsmöglichkeiten der in den vorangegangenen Kapiteln beschriebenen Rissbildung zusammenzuführen, zu diskutieren und allgemeingültig zu formulieren. Hierbei festgestellte Wissenslücken werden präzise beschrieben und es wird aufgezeigt, wie diese durch den Einsatz zukunftsorientierter Methoden (Berechnungsverfahren, Beton-Mix-Design, etc.) geschlossen werden können.
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Forschungsplan
(Deutsch)
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1. April 2005: Projektstart
bis Ende Juni 2005: Schritt 1: Ursachen und Mechanismen der Rissbildung
Analyse ausgewählter Berichte, Literaturstellen, Gutachten und Gespräche (Interviews) mit externen projektierenden Ingenieuren, Gutachtern und Bauherren.
bis Ende August 2005: Schritt 2: Modellierung der Rissbildung
Analyse erhältlicher Software-Lösungen zur Modellierung der Rissbildung.
bis Ende Oktober 2005: Schritt 3: Identifikation der wesentlichen Einflussparameter
Aus den in den Schritten 1 und 2 gewonnenen Erkenntnissen werden die relevanten Einflussparameter abgeleitet.
bis Ende Dezember 2005: Schritt 4: Massnahmen zur Beeinflussung der Rissbildung
Analyse aktueller Lösungsansätze.
bis Mitte Februar 2006: Schritt 5: Identifikation und Beschreibung von Wissenslücken
Vorschlag neuer Möglichkeiten zur Rissvermeidung.
bis Ende März 2006: Schritt 6: Verfassen eines Forschungsberichtes.
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Umsetzung und Anwendungen
(Deutsch)
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Der Abschlussbericht wird dem Bauherren als auch der projektierenden Stelle ermöglichen, Situationen mit erhöhter Wahrscheinlichkeit dauerhaftigkeitsrelevanter Rissbildung zu erkennen. Ein mögliches Folgeprojekt wird die gewonnenen Erkenntnisse nutzen, um die vorgeschlagenen neuen Wege zur Kontrolle der Rissbildung in die Praxis umzusetzen und an Hand konkreter Objekte durchzuführen.
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Berichtsnummer
(Deutsch)
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638
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Literatur
(Deutsch)
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Strassen, Forschungsauftrag AGB 1997/064 (82/97) der Arbeitsgruppe Brückenforschung, Heft Nr. 563 (2001).
M. Käser und C. Menn: Dauerhaftigkeit von Stahlbetontragwerken; Auswirkungen der Rissbildung,Eidgenössisches
Departement für Umwelt, Verkehr, Energie und Kommunikation, Bundesamt für Strassen, Forschungsauftrag 11/84 der
Arbeitsgruppe Brückenforschung, Heft Nr. 162 (1989).
T. Keller: Dauerhaftigkeit von Stahlbetontragwerken - Transportmechanismen - Auswirkungen von Rissen, Eidgenössisches
Departement für Umwelt, Verkehr, Energie und Kommunikation, Bundesamt für Strassen, Forschungsauftrag 58/88 der
Arbeitsgruppe Brückenforschung, Heft Nr. 235 (1992).
P. Lunk, T. Müller und F. H. Wittmann: Feuchtigkeits- und Ionentransport in gerissenen Stahlbetonbauteilen,
Eidgenössisches Departement für Umwelt, Verkehr, Energie und Kommunikation, Bundesamt für Strassen,
Forschungsauftrag 85/90 der Arbeitsgruppe Brückenforschung, Heft Nr. 538, 1998.
G. Martinola, M. Bäuml and F. H. Wittmann: Modified ECC Applied as an Effective Chloride Barrier, in Proceedings of the
JCI International Workshop on Ductile Fiber Reinforced Cementitious Composites (DFRCC) - Application and Evaluation,
Japan Concrete Institute, 171-180 (2002).
G. Martinola: Rissbildung und Ablösung zementgebundener Beschichtungen auf Beton, Diss ETH Nr. 13520, auch
erschienen als Building Materials Report No. 12, Aedificatio Publishers (2001).
G. Rehm, U. Nürenberger, B. Neubert und F. Nenninger: Chloridkorrosion von Stahl in gerissenem Beton; Heft Nr. 390 des
DAfStb; Deutscher Ausschuss für Stahlbeton (1988).
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