32. Rheologie-Konferenz an der OTH Regensburg

Zum 32. Mal fand in Regensburg die Rheologie-Konferenz statt. Neben neun spannenden Kurzvorträgen stellte dabei der Messgerätehersteller Schleibinger seine Rheometer Sliper und eBT-V vor.

Anfang März veranstaltete die Ostbayerische Technische Hochschule (OTH) in Regensburg in Kooperation mit dem Messgerätehersteller Schleibinger zum 32. Mal die Rheologie-Konferenz „Panta Rhei – Alles fließt“. Die Rheologie bezeichnet allgemein die Wissenschaft vom Fließverhalten von Stoffen. Bei der anderthalbtägigen Konferenz ging es vornehmlich um die Eigenschaftsbestimmung von flüssigen bzw. zähflüssigen Betonen und Zementen. Einen Themenschwerpunkt bildete die Pumpfähigkeit frischer Zement- und Betonpasten. Im Ortbetonbau gilt es, etwa diese Pasten mit Pumpfahrzeugen von einem Transportfahrzeug zu weit entfernten, oft sogar erheblich höher gelegenen Zielpunkten einer Baustelle zu befördern. Dabei darf es einerseits nicht zu einer Entmischung dieser komplexen Suspension kommen. Andererseits ist aber genauso ein Stocken der mitunter zähen Betonmasse – etwa in scharfen Kurven des Pumpröhrensystems – zu unterbinden, da dies zu Verstopfungen führen kann.

Die im bayerischen Buchbach ansässige Schleibinger Geräte Teubert u. Greim GmbH ist einer der weltweit führenden Hersteller von rheologischen Messgeräten, sogenannter Rheometer, und stellte am Rande der Konferenz u. a. zwei seiner Neuentwicklungen vor. Als Aussteller ebenfalls anwesend war die C3 Prozess- und Analysentechnik GmbH aus Haar, die insbesondere Schmelzöfen zur Erstellung mineralischer Untersuchungstabletten präsentierte.

Schleibinger Sliper – Sliding Pipe Rheometer

Das neue Rheometermodell Sliper von Schleibinger dient der Bestimmung des Fließverhaltens von Betonen und Zementen in Röhren. Es bildet praxisnah eine Rohrsituation ab, ist mobil und unkompliziert auf der Baustelle einsetzbar. So kann Beton unmittelbar vor dem Einbringen auf seine rheologischen Eigenschaften geprüft werden.

Der Sliper besteht aus einem vertikal stehenden Kolben, der auf seinem Kopf über einen Drucksensor und an seinem Mantel über einen Bewegungssensor verfügt. Über diesen Kolben wird ein durchsichtiger Kunststoffzylinder gestülpt und zunächst in der untersten Position arretiert. Der transparente Zylinder überragt nun um einen Meter den Kolben und wird randvoll mit dem Probematerial befüllt. Anschließend wird der Zylinder von Hand in seine ein Meter höhere obere Position geschoben. Für eine Messung wird der Zylinder entriegelt und er „rutscht“ herab. Gemessen werden währenddessen sowohl die Dauer seines Herabgleitens bis zur unteren Position als auch der Anpressdruck der Betonmischung auf der Kolbenoberseite. Das Verfahren wird mehrfach wiederholt und dabei der Zylinder zusätzlich von außen mit Gewichten beschwert. Zur Auswertung der Messdaten werden diese über Bluetooth auf eine App übermittelt, die auf einem handelsüblichen Mobiltelefon installiert werden kann.

Schleibinger eBT-V – Mobiles Rheometer für Frischbeton

Das eBT-V ist ein mobiles, elektrisch betriebenes, netzunabhängiges Rheometer für Frischbeton, mit dem der Fließwiderstand des Frischbetons gemessen wird. Bestimmt werden damit die relative Fließgrenze sowie die relative Viskosität des beprüften Frischbetons. Das Gerät kann in zwei unterschiedlichen Modi betrieben werden: Zum einen im P-Modus für konventionelle Rüttelbetone und eher steife Betone. Hier wird ein an einem kurzen vertikalen Stab befestigter, kugelartiger Sensor in einen runden Messtrog voller Testmasse (z. B. Beton) abgesenkt, wo er eine Kreisbewegung beschreibt und der erforderliche Schubwiderstand gemessen wird.

Im V-Modus arbeitet das Gerät hingegen mit einem mittig angeordneten Propeller, der aus radial angeordneten Vane-Flügeln besteht. Mit seinem Anschalten wird eine rührende Bewegung erzeugt. Gemessen wird hierbei das Drehmoment. Reibungseffekte an der Messtrogwand werden mit einer eigens entwickelten Gerätehalterung aus integrierten Antislipstangen unterbunden.

Rheologische Vorträge

Insbesondere die Vorträge von Daniil Mikhalev und auch der Beitrag von Dr. Dieter Bergemann beschäftigten sich mit der Vorhersage-Genauigkeit des eingangs erwähnten Sliper-Rheometers. Mikhalev forscht am von Prof. Viktor Mechtcherine geleiteten Institut für Baustoffe der TU Dresden. Dort hatten die Wissenschaftler einen kleinen „Hindernisparcours“ aufgebaut, mittels dessen sie den Frischbeton durch Röhren pumpten. Die Betonmischung war zuvor durch den Sliper dokumentiert worden; das Durchflussverhalten der Masse wurde im Folgenden etwa an einer Rohrkehre bewertet.

Dr. Bergemanns Vortrag beschäftigte sich hingegen mit dem Phänomen der Randzonenentmischung bei einer Rohrförderung von Frischbeton.

In dem Vortrag von Małgorzata Gołaszewska wurden die rheologischen Eigenschaften von CSA-Zementmörtel behandelt. Dabei dient Calciumsulfat-Aluminat (CSA) als mineralisch-hydraulisches Bindemittel.

Olivia Grindle von der TU München beschäftigte sich mit der Verarbeitbarkeit von Mörteln und Betonen unter Verwendung von Hochleistungsfließmitteln. Sie untersuchte die unterschiedlichen Betoneigenschaften bei einem Einsatz von Fließmitteln auf Melamin-, Carboxylat- und Phosphatbasis.

Steffen Schneider von der Poro Additive GmbH aus Laufen ging in seinem Vortrag auf den Zusammenhang von tatsächlicher Partikelgrößenverteilung und effektiver Suspensionsviskosität ein. Dabei stellte er zahlreiche starke Partikelwechselwirkungen fest, die grundsätzlich zu berücksichtigen sind.

Subhransu Dhar und Teresa Liberto von der TU Wien stellten ihre aktuellen Forschungen zu gescherten Betonsuspensionen vor, die Calciumsilikate enthalten und bei denen Calciumsilikat-Nanohydrate (C-S-H) ausfallen. Bei ihren Untersuchungen arbeiteten die Wissenschaftler mit einer Hochgeschwindigkeitskamera, mit der sie das Fließverhalten und insbesondere die Scherbandbildung aufzeichneten und danach die Daten mit dem Programm Particle Image Velocimetry auswerteten.

Schließlich beschäftigten sich die Vorträge von Ana Brunčič vom Nationalen Institut für Hoch- und Tiefbau im slowenischen Ljubljana und Teresa Liberto von der TU Wien mit oszillatorischen Scherversuchen bei kleiner Amplitude (small amplitude oscillatory shear (SAOS)).

Der zweite Tag der Veranstaltung bestand aus einer umfassenden, informativen Vorführung der Schleibinger-Rheometer Sliper und eBT-V im Bautechniklabor der OTH.

Text: Dipl.-Ing. Robert Mehl