Faserorientierung im selbstverdichtenden Beton mit der Produktionsoptimierung für den Tübbingbau mit Schnellzement (PDF)

Bei rein faserbewehrten Bauteilen wird immer wieder angeführt, dass es keine Faserorientierung gibt und Faserbeton ein isotroper Baustoff sei. Bei Betonen mit niedriger Viskosität und somit hohem Fließvermögen, wie es beim selbstverdichtenden Beton der Fall ist, wurde schon häufig eine Faserorientierung vermutet und auch teilweise beobachtet.
In dieser Arbeit wurde die Faserorientierung im selbstverdichten Beton untersucht. Hierfür wurde zuerst eine transparente Ersatzflüssigkeit entwickelt, die vergleichbare rheologische Eigenschaften besaß, wie der später zum Einsatz kommende Beton. Mit dieser Flüssigkeit war es möglich, die Faserbewegung während des Einfüllvorgangs und des Fließens zu dokumentieren, sowie die Faserbewegung in einer laminaren Strömung zu untersuchen. Die hier gewonnenen Erkenntnisse wurden durch die Versuche mit selbstverdichtendem Beton auf Schnellzementbasis validiert. Der selbstverdichtende Beton wurde zuvor durch den Einsatz bedingten Untersuchungen unterzogen, die über das Maß einer üblichen Erstprüfung hinausgingen.
Bei diesen Betonversuchen wurden neben unterschiedlichen Einfüllverfahren auch der Einfluss der Stahlfaserdimension auf die Faserorientierung und die Bauteilfestigkeit untersucht. Zum Abschluss dieses Abschnitts wurde für die weiteren Versuche Faserdimension und –gehalt festgelegt.
In den Tübbingversuchen wurden Bauteile hergestellt, die in ihrer Dimension etwa einem Drittel jener Tübbinge entsprachen, die in der Unterinntaltrasse verbaut worden sind. Bei der Produktion dieser Fertigteile wurden zwei unterschiedliche Befüllungsmethoden angewendet. Die Probekörper wurden anschließend im adaptierten 4-Punkt-Biegezugprüfverfahren im Einbauzustand auf ihr Trag- und Nachrissverhalten untersucht.
Abschließend wurden zwei Tübbinge in der Feldfabrik für das Kaunertalkraftwerk hergestellt. Durch diesen Versuch konnte gezeigt werden, dass eine Produktion mit auf Schnellzement basierendem selbstverdichtendem Beton problemlos möglich ist. Die Untersuchung der Faserorientierung an diesen Tübbingen bestätigte die in den vorangegangenen Laborversuchen festgestellten Ergebnisse.
Aus den durchgeführten Untersuchungen konnten Regeln für die Produktion von Tübbingen mit faserhaltigem selbstverdichtendem Beton erarbeitet werden, um eine für das Bauteil optimale Faserorientierung erreichen zu können.