Prüfungen für Hochfesten Beton und Hochleistungsbeton
Nach den üblichen Definitionen zeichnen sich hochfeste Betone als solche mit Druckfestigkeiten > 65 N/mm² und Hochleistungsbetone als solche mit hoher Undurchlässigkeit, Widerstand gegen physikalische oder chemische Einwirkungen, Festigkeit und Selbstverdichtung aus. Mit den praxisüblichen Ausgangsstoffen und Verarbeitungsverfahren sind Bauteile mit Druckfestigkeiten um 150 N/mm² bereits realisiert.
Mörtel und Betone mit Druckfestigkeiten bis 800 N/mm² befinden sich aktuell in der Entwicklung. Typische Einsatzbereiche von Hochfestem Beton und Hochleistungsbeton bieten sich bei:
» druckbeanspruchten Bauteilen (z.B: Stützen und Wände)
» biegebeanspruchten Bauteilen (z.B: Brückenträger und Balken)
» Bauteilen mit hoher mechanischer und Umweltbelastung (z.B. Tunnel, Industriefußböden, Straßenbauteile und Offshore-Bauwerke)
» Chemisch hoch beanspruchten Bauteilen (z.B: Kühltürme, landwirtschaftliche Bauteile mit Schutz gegen Gär- und Futtersäuren)
» Verbundkonstruktionen (z.B: stahlummantelte Stützen)
» Spezialkonstruktionen (z.B: Tresore, Schraubpfähle)
Beide Betonarten, Hochfeste Betone und Hochleistungsbetone, stellen daher sowohl in der Herstellung und Verarbeitung, Überwachung und Qualitätssicherung insbesondere bei der Druckfestigkeitsprüfung sehr hohe Anforderungen an Personal und Ausrüstung.
Prüfung der Druckfestigkeit
Die Druckfestigkeit ist die wichtigste Eigenschaft des Betons. Diese wird als Leitgröße für die Klassifizierung verwendet. Aus historischen Gründen - aber auch aus Gründen der besseren Handhabbarkeit - wird die Druckfestigkeit an Würfeln und Zylindern ermittelt.
Bei der Prüfung in Deutschland und Europa werden Betonzylinder mit den Abmessungen Durchmesser 150 x Höhe 300 mm bzw. Betonwürfel mit der Kantenlängen von 150 x 150 mm nach Lagerung gemäß EN 12390-2 verwendet. Die Probekörper müssen die Anforderungen der EN 12390-1 erfüllen. Aus verschiedenen Fahrmischern sind zu Beginn mindestens 3 Probekörper für höchstens 50 m³ je Betoniertag zu prüfen. Als Prüfvorrichtung sind Druckprüfmaschinen nach EN 12390-4 mindestens der Güteklasse 2 nach DIN 51220 / EN 7500-1 gefordert, dringend empfohlen sind jedoch servohydraulisch geregelte Prüfmaschinen mit einstellbarer Bruchwerterkennung der Güteklasse 1 zu verwenden.
Viele Besitzer von „alten“ Druckprüfmaschinen, insbesondere mit Prüfrahmen aus Schweißkonstruktionen, 2-Säulen Prüfrahmen aber auch 4-Säulen-Prüfrahmen mit aufgeschraubten Muttern haben in der Vergangenheit mit Prüfungen an Probezylinder und -würfel aus Hochfesten Beton Ihre Prüfrahmen stark beschädigt und zum Teil komplett zerstört.
Form + Test Prüfsysteme aus dem schwäbischen Riedlingen hat umfangreiche Untersuchungen und Prüfungen an hochfesten Probezylinder (150 x 300 mm) an verschiedenen Druckprüfrahmen durchgeführt und diese Testserien mit einer Hochgeschwindigkeitskamera mit Bildfolgen von 2500 / 3750 und 10000 Bilder pro Sekunde dokumentiert. Dabei wurden die theoretischen Annahmen und Berechnungen der Entwicklungsabteilung auch praktisch und für alle Anwender nachvollziehbar bestätigt.
Das Resultat sind speziell für die Prüfungen von Hochfesten und Hochleistungsbetonen entwickelte Druckprüfmaschinenrahmen bzw. Zusatz-Ausrüstungen für diese Druckprüfrahmen. Es handelt sich dabei u.a. um die Konstruktion eines Prüfrahmens in spezieller 4-Säulen-Ausführung der über eine extrem hohe Verwindungssteifigkeit und einer kleinstmöglichen Aufweitung unter maximaler Prüflast verfügt. Die untere Druckplatte wird bei diesen Ausführungen über Spannelemente mit dem Kolben verschraubt. Die Pendelachse oder auch Kalotte genannt wird als verstärkte Ausführungen aus Spezialstahl in der eigens dafür optimierten Produktion gefertigt. Dämmelemente am Maschinenrahmen sorgen für bestmögliche Schlagabsorbierung.
Die Kraftmessung erfolgt durch Präzisions-Flüssigkeitsdruckaufnehmer mit Überlastungsschutz und Rückstoßdrossel. Die Schutztüre des Splitterschutzes wird über einen schließbaren Türendschalter verriegelt. Damit die für präzise und reproduzierbare Messwerte notwendigen hohen Reaktionszeiten realisieren werden können, wird ein besonders schnell reagierendes Servoventil verwendet. Der weiterentwickelte Digitalregler DigiMaxx® sorgt für die notwendige hohe Messfrequenz (Abtastrate). Zur Messwertaufzeichnung und -speicherung sowie Auswertung und Erstellung von Prüfprotokollen ist spezielle Software verfügbar. Als zusätzliche Erweiterungen sind Kolbenweg- bzw. Deformationsregelungen einsetzbar. Auch für Prüfungen der Druckfestigkeit an Betonproben nach EN 12390-3 (Druckfestigkeit) und für das Elastizitätsmodul können diese Druckprüfanlagen selbstverständlich verwendet werden.
