Betontechnik: Wärmebehandlung von Beton

Wann findet die Wärmebehandlung in der Umlauffertigung von Fertigteilen statt?

Nach der Nachbearbeitung und vor dem Entformen.

Nenne das Ziel einer Wärmebehandlung.

• Steigerung der Frühfestigkeit

Welche Alternativen gibt es zur Steigerung der Frühfestigkeit neben der Wärmebehandlung?

• Betontechnologisch
  • Verwendung schnell reagierender Zemente
  • Verwendung von Beton mit geringem Wasseranteil (geringer w/z-Wert, steife Konsistenz)
  • Zugabe von Reaktionsbeschleunigern (Zusatzmittel BE)

Nenne die Vorteile einer Wärmebehandlung.

Technische Vorteile

• Betonfestigkeit in bestimmter Zeit
• gleichmäßige Betonqualität
• Schwind- und Kriechmaß-Minderung
• Verwendung langsam reagierender Zemente
• Wetterunabhängigkeit
• strukturierte Abläufe und Kontrollen

Wirtschaftliche Vorteile

• Verkürzung des Fertigungsprozesses
• Produktionsfähigkeit auch im Winter
• Verkürzung der Lieferfristen
• geringerer Formenbedarf
• größere Anpassungsfähigkeit an den Markt
• Verminderung des Bruchanteils
• Verwendung kostengünstigerer Zemente
• geringerer Lagerbestand

Welche Möglichkeiten der Wärmebehandlung gibt es nach DAfStb-Richtlinie?

• Erwärmen des Frischbetons vor der Verarbeitung
  •  Erwärmen der Ausgangsstoffe
  •  Mischen unter Zuführung von Heißdampf
• 
  Erwärmen des in die Schalung eingebrachten Betons
  •  Wärmeübertragung (ungespannter Dampf, Heißluft)
  •  Wärmeleitung (Heizmatten, Leitungssysteme mit Heizmedium)
  •  Wärmestrahlung (Infrarotstrahlung)
• 
  Kombinationen

Wichtig: gleichmäßige Erwärmung und Austrocknung verhindern!

Welche Randbedingungen einer Wärmebehandlung sind nach DAfStb-Richtlinie zu beachten?

• Grenzwerte für die Betontemperatur zur Vermeidung von
  •  Gefügestörungen infolge Wärmedehnung
  •  Gefügeschäden infolge sekundärer Phasenneubildungen, z. B. Ettringit- bzw. Thaumasitbildung
• Grenzwerte für eine Wärmebehandlung von Beton in der
  Form nach dem Verdichten

Nenne die 4 Phasen einer Wärmebehandlung.

• Vorlagern
  • Verhinderung von Gefügeauflockerungen durch Erwärmung
• Erwärmen (Aufheizen)
  • Vermeidung großer Temperaturunterschiede zwischen Bauteilrand und -kern
•  Verweilen (maximale Temperatur)
  • Je höher die Temperatur, um so größer die Festigkeitssteigerung, aber auch Minderung der Endfestigkeit
•  Abkühlen
  • Vermeidung großer Temperaturunterschiede zwischen Rand und Kern (Δ T ≤ 20 K) - Nachbehandlung
  • Übliche Abkühlrate (WO und WF): RK ≤ 20 K/h

Stelle die Festigkeitsentwicklung bei einer Lagerung nach DIN und einer Lagerung mit Wärmebehandlung graphisch dar.

Was ist aus dem Verlauf zu erkennen?

Durch die Wärmebehandlung wird eine frühe Festigkeitsentwicklung erreicht, die jedoch mit dem Nachteil einer geringeren Endfestigkeit einhergeht.

Welchen Einfluss hat die Vorlagerungsdauer und die Behandlungsdauer auf die Festigkeitsminderung nach 28 Tagen?

Je Länger die Vorlagerungsdauer und die Behandlungsdauer, desto geringer ist die Abminderung der 28-Tage-Festigkeit.

Bei kurzer Vorlagerungs- und Behandlungsdauer ist die Minderung ca. 20-40 %.

Bei langer Vorlagerungs- und Behandlungsdauer ist die Minderung ca. 0-10 %.

Durch eine Wärmebehandlung mit gesättigtem Nassdampf sollen Innenbauteile etwa 50 bis 60 % der Festigkeit bei Normlagerung nach 28 Tagen erreichen.
Vorlagerungstemperatur und Temperatur nach der Abkühlphase sollen 20 °C, die maximale
Betontemperatur beim Verweilen 70 °C und die Abkühlungsrate 20 K/h betragen. Die
Vorlagerungsdauer betrage 2 h.

Geben Sie das Behandlungsprogramm bei möglichst großer Aufheizrate in graphischer Darstellung an!

Welche Auswirkungen hat eine Wärmebehandlung?

Was können die Folgen sein, wenn die Wärmebehandlungsrichtlinie nicht beachtet wird?

• Auswirkungen
  • Erhöhung der Frühfestigkeit
  • Verminderung der Endfestigkeit
  • Zugfestigkeitsabbau tendenziell stärker als Druckfestigkeitsabbau
  • Abnahme des Elastizitätsmoduls (größere Verformungen, geringere Zwangsspannungen)
  • Reduzierung von Kriechen und Schwinden
• Bei Nichtbeachtung der Wärmebehandlungsrichtlinie
  • 
    Wasserdurchlässigkeit tendenziell größer
  • F-T-Widerstand tendenziell geringer
  • Karbonatisierungsgeschwindigkeit tendenziell größer

--> Erstprüfung und Güteüberwachung unbedingt erforderlich!

Was ist eine Eignungsprüfung (Erstprüfung) im Zusammenhand mit der Wärmebehandlung?

Nachweis, dass mit

• den in Aussicht genommenen Ausgangsstoffen
• der festgelegten Betonzusammensetzung
• der festgelegten Betonkonsistenz und
• der gewählten Art der Wärmebehandlung

nach bestimmter Zeit die erforderliche Festigkeit erreicht wird

Prüfkörper und Prüfalter gem. Wärmebehandlungs-Richtlinie (Tabelle 3)

• Referenzlagerung nach DIN EN 12390-2 NA:
  • Prüfung nach 3 und 28 Tagen
• Mit Wärmebehandlung:
  • Prüfung nach 3 und 28 Tagen, ggf. auch nach 8, 12, 20 oder 24 Stunden