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Betontechnische Daten

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Prüfen von Festbeton
 
Herstellung und Lagerung von Probekörpern für Festigkeitsprüfungen

Der Beton wird in einer oder mehreren Lagen in die Form gefüllt und verdichtet. In Abhängigkeit von der Konsistenz und dem Verdichtungsverfahren ist die Anzahl der Schichten so zu wählen, dass vollständige Verdichtung erreicht wird. Für die Verdichtung werden Innenrüttler, Rütteltisch oder Stampfer (25 Stöße je Schicht) verwendet. Die Verdichtung erfolgt nur so lange, bis der Beton vollständig verdichtet ist. Selbstverdichtender Beton ist ohne mechanische Verdichtung in einem Arbeitsgang in die Form zu füllen. Bei der Herstellung von Probekörpern darf ein Aufsatzrahmen verwendet werden.

Nach DIN EN 12390-2, Abschnitt 5.5 erfolgt die Probekörperlagerung im Wasserbad (Referenzverfahren) oder in einer Feuchtekammer bis zum Prüftermin.

Abweichend davon beschreibt der nationale Anhang NA der Norm die in Deutschland gebräuchliche Lagerung von Probekörpern für die Druckfestigkeits- und Elastizitätsmodulprüfung:

Probekörper nach Herstellung für (24 ± 2) h bei (20 ± 2) °C gegen Austrocknen geschützt lagern

Entformen nach (24 ± 2) h

entformte Probekörper für 6 d bei (20 ± 2) °C auf Rosten im Wasserbad oder auf einem Lattenrost in der Feuchtekammer mit > 95 % rel. Feuchte lagern

Probekörper im Alter von 7 d bis zum Prüftermin bei (20 ± 2) °C und (65 ± 5) % rel. Feuchte lagern




Prüfung der Druckfestigkeit

Die Druckfestigkeit wird an Zylindern, Würfeln oder Bohrkernen geprüft.

Die Druckfestigkeit ergibt sich aus folgender Gleichung:

fc =F
Ac


fc- Druckfestigkeit[MPa] oder [N/mm2]

F- Höchstkraft beim Bruch[N]

Ac- Fläche des Probenquerschnitts[mm2]




Die Druckfestigkeit von Beton nach DIN EN 206-1/DIN 1045-2 ist für Würfel mit 150 mm Kantenlänge nach Wasserbadlagerung (fc,cube) mit einer Genauigkeit von 0,1 MPa (N/mm2) anzugeben.

Erfolgt die Lagerung der Würfel nach DIN EN 12390-2, Anhang NA („Trockenlagerung“), muss die geprüfte Festigkeit fc,dry auf die Referenzlagerung (Wasserbadlagerung) nach folgender Tabelle umgerechnet werden.

Umrechnung von Würfel-Druckfestigkeiten

DruckfestigkeitsklasseWürfel 150 mm
Normalbeton ≤ C50/60fc,cube = 0,92 · fc,dry
hochfester Normalbeton ≥ C55/67 fc,cube = 0,95 · fc,dry








Wenn Würfel mit einer Kantenlänge von 100 mm nach DIN EN 12390-2, Anhang NA (fc,dry) geprüft werden, sind die Prüfwerte auf Würfel mit 150 mm Kantenlänge umzurechnen:

fc,dry (150 mm) = 0,97 · fc,dry (100 mm)




Sofern nichts anderes festgelegt wurde, ist die Druckfestigkeit an Probekörpern im Alter von 28 Tagen zu bestimmen. Für besondere Anwendungen kann die Druckfestigkeit zu einem früheren oder späteren Zeitpunkt oder nach Lagerung unter besonderen Bedingungen (z. B. Wärmebehandlung) geprüft werden.



Grundsätzlich ist die Druckfestigkeit zur Bestimmung der charakteristischen Festigkeit und Zuordnung der Festigkeitsklasse nach DIN EN 206-1 Abs. 4.3.1 an Probekörpern im Alter von 28 Tagen zu ermitteln. Hiervon darf nur abgewichen werden, wenn die DAfStb-Richtlinie „Massige Bauteile aus Beton“ angewendet werden kann oder wenn alle folgenden Voraussetzungen erfüllt sind:

Der Nachweis der Druckfestigkeit in höheren Alter ist technisch erforderlich (z.B. bei fugenarmen Konstruktionen oder Bauteilen mit hohen Anforderungen an die Rissbreitenbegrenzung).

Der Verwender hat der Überwachungsstelle einen projektbezogenen Qualitätssicherungsplan zur Genehmigung vorgelegt, der die Ausschalfristen, die Nachbehandlung und den Bauablauf festlegt.

Eine Überwachungsstelle bestätigt die Notwendigkeit des erhöhten Prüfalters und der Betons wird den Regeln Überwachungsklasse 2 nach DIN 1045-3 unterworfen.

Das Lieferverzeichnis weist das höhere Prüfalter der Druckfestigkeit aus.




Prüfung der Biegezugfestigkeit

Die Biegezugfestigkeit wird an Balken mit quadratischem Querschnitt bestimmt. Geprüft wird entweder mit Zweipunkt-Lasteintragung oder mit mittiger Lasteintragung. Die Lasteintragung erfolgt über Rollen.

Die Biegezugfestigkeit ergibt sich bei Zweipunkt-Lasteintragung (zwei Einzellasten) aus folgender Gleichung:

fct =F · l
d1 · d22




fct- Biegezugfestigkeit[MPa] oder [N/mm2]

F- Höchstlast[N]

l- Abstand zwischen den Auflagerrollen[mm]

d1- Breite des Querschnitts[mm]

d2- Höhe des Querschnitts[mm]




Die Biegezugfestigkeit ist mit einer Genauigkeit von 0,1 MPa (N/mm2) anzugeben.

Bei mittiger Lasteintragung ist die Biegezugfestigkeit nach obiger Gleichung mit dem Faktor 1,5 zu multiplizieren.



Prüfung der Spaltzugfestigkeit

Die Spaltzugfestigkeit wird in der Regel an Zylindern bestimmt und ergibt sich aus folgender Gleichung:

fct =2 · F
π · L · d




fct- Spaltzugfestigkeit[MPa] oder [N/mm2]

F- Höchstlast[N]

L- Länge der Kontaktlinie des Probekörpers[mm]

d- angegebenes Querschnittsmaß[mm]




Die Spaltzugfestigkeit ist mit einer Genauigkeit von 0,05 MPa (N/mm2) anzugeben.



Prüfung der Dichte von Festbeton

Die Dichte von Festbeton kann an der unbehandelten Probe, im wassergesättigten Zustand oder nach Trocknung im Wärmeschrank bestimmt werden:

D =m
V




D- Rohdichte[kg/m3]

m- Masse[kg]

V- Volumen[m3]




Die Dichte ist mit einer Genauigkeit von 10 kg/m3 anzugeben.



Prüfung der Wassereindringtiefe unter Druck

Wasser wird unter Druck (500 kPa) auf die Oberfläche des Prüfkörpers aufgebracht. Nach Einwirken des Drucks über 72 Stunden wird der Probekörper gespalten, die größte Eindringtiefe gemessen und auf 1 mm genau angegeben. Das Mindestalter der Proben zu Prüfbeginn beträgt 28 Tage.



Frost- und Frost-Tausalz-Widerstand - Abwitterung, nach DIN CEN/TS 12390-9 (Vornorm)

In der Norm sind drei Prüfverfahren zur Bestimmung des Frost- und Frost-Tausalz-Widerstands gegen Abwitterung der Betonoberfläche definiert (siehe folgende Tabelle).

Plattenprüfverfahren (Referenzverfahren)

Würfelprüfverfahren (Alternativprüfverfahren)

CF- und CDF-Prüfverfahren (Alternativprüfverfahren)



In Deutschland wird, sofern eine Prüfung des Frost- bzw. Frost-Tausalzwiderstands gefordert wird, in der Regel das CF- bzw. CDF-Verfahren (Capillary suction of De-icing chemicals and Freeze-thaw test) angewendet. Abweichend von der Anzahl der Prüfzyklen in der DIN CEN/TS 12390-9 erfolgt die Beurteilung z.B. nach BAW-Merkblatt "Frostprüfung von Beton" oder nach ZTV-ING bereits nach 28 Frost-Tauwechseln, wobei maßgebendes Abnahmekriterium für XF4 eine maximale Abwitterung von 1500 g/m2 ist.



Verfahren zur Bestimmung des Frost- und Frost-Tausalz-Widerstands nach DIN CEN/TS 12390-9

 Plattenprüfverfahren
(Referenzverfahren)
WürfelprüfverfahrenCF- bzw. CDF-Prüfverfahren
Prüfkörper-abmessungen [mm] 150 x 150 x 50 100 x 100 x 100 150 x 150 x 70
Anzahl der Prüfkörper445
Nachbehandlung [d]
(in Schalung + 20°C Wasserbad)
777 (14)1)
Lagerung [d]
Klimakammer 20°C, 65% rel.LF.
212021±1 (42±1)1)
Vorsättigung [d]317
Beginn Frost-Tau-Wechsel [d]312835 / 631)
Prüfmediumentmineralisiertes Wasser oder 3%ige NaCl-Lösung
Prüfmethode3 mm Medium aufstehenduntergetaucht5 mm eingetaucht
Prüfflächegesägte Seite alle WürfeloberflächenSchalungsseite
Anzahl Frost-Tau-Wechsel5656CF-Test: 56 (28)2)
CDF-Test: 28
Zyklusdauer [h]242412
Temperaturintervall [°C]+20 / -20 +20 / -15 +20 / -20
Rundungsgenauigkeit des Masseverlustes und Maßeinheit0,02 kg/m2 0,1 M.-% 0,001 kg/m2




1)  Normgemäß können andere Nachbehandlungsbedingungen angewendet werden und das Betonalter bei Beginn der Prüfung von 28 Tagen abweichen. Entsprechend BAW-Merkblatt „Frostprüfung von Beton“ kann bei Nachweis der Festigkeit im Alter von 56 Tagen auch die Vorsättigung zu diesem Zeitpunkt beginnen.
2)  Abweichend von der Normfestlegung erfolgt die Beurteilung des Frost-Tau-Widerstands in Deutschland nach 28 Frost-Tau-Wechseln.








Bestimmung des relativen Karbonatisierungswiderstandes von Beton, nach DIN CEN/TS 12390-10 (Vornorm)

In Langzeitprüfungen von mindestens 2 Jahren wird der Karbonatisierungswiderstand eines Betons mit bekannter Festigkeit und bekanntem Verhalten am Verwendungsort (Umgebung, Umwelt) mit einem Beton gleicher Festigkeit aber unbekanntem Karbonatisierungswiderstand verglichen (Prüfbeton). Die Prüfungen erfolgen bei CO2-Konzentrationen von ca. 0,035 % oder regengeschützt unter natürlichen Witterungsbedingungen. Das Vergleichsergebnis dient der Beurteilung des Karbonatisierungswiderstandes des Prüfbetons bei gleichartigen Verwendungsbedingungen.



Bestimmung des Chloridwiderstandes von Beton nach DIN CEN/TS 12390-11 (Vornorm)

Bei der Prüfung wird die Durchlässigkeit von Beton für Chloride bestimmt und durch einen Chloriddiffusionskoeffizienten in m2/s ausgedrückt. Damit soll die Voraussage des Zeitpunkts des Erreichens kritischer Chloridwerte in bestimmten Bauteiltiefen ermöglicht werden.

Probekörper: Würfel oder Zylinder mit 100 mm Kantenlänge bzw. Durchmesser

Gesamtdauer: 4 Monate; Chloridbeaufschlagung mit 3%iger NaCl-Lösung über 90 Tage

Der Chloriddiffusionskoeffizient wird über das Konzentrationsgefälle der eingedrungenen Chloridmengen in den verschiedenen Probetiefen bestimmt. Die Chloridmenge wird durch schichtweises Abschleifen und Analyse des Schleifmehls ermittelt.




Rundungsgenauigkeit von Prüfergebnissen

PrüfungRundungsgenauigkeit
Druckfestigkeit0,1 MPa
Biegezugfestigkeit0,1 MPa
Spaltzugfestigkeit0,05 MPa
Dichte von Festbeton10 kg/m3
Wassereindringtiefe unter Druck1 mm








Zusammenhang zwischen Druck-, Biegezug-, Spaltzug- und Zugfestigkeit

Grobe Abschätzung:



fc = 5 bis 9 · fct(BZ)

fc = 8 bis 15· fct(SZ)

fct(BZ) = 1,7 · fct(SZ)

fct(BZ) = 2 · ft

ft = 0,8 · fct(SZ)





Mit:

fc- Druckfestigkeit
fct(BZ)- Biegezugfestigkeit
fct(SZ)- Spaltzugfestigkeit
ft- Zugfestigkeit




Beispiele Druck- zu Biegezug- bzw. Spaltzugfestigkeit

fc

[N/mm2]
Mittlerer Verhältniswert (Beispiele)
fc / fct(BZ) beifc / fct(SZ)
NormalbetonSplittbetonMittelStreubereich
105   4    8,010,0 bis   6,7 
205,94,7  9,511,8 bis   8,0
306,85,410,913,6 bis   9,1
407,56   12,114,8 bis 10,3
508,36,813,316,1 bis 11,4
609   7,514,517,2 bis 12,5








Beispiele Biegezug- zu Spaltzugfestigkeit

fct(BZ) [N/mm2]Zugehöriger Bereich von fct(SZ) [N/mm2]Verhältniswert fct(BZ) / fct(SZ) (Beispiele)
MittelEinzelwerte
10,4 bis 0,722,5 bis 1,4
20,8 bis 1,41,92,5 bis 1,4
31,2 bis 2,31,82,5 bis 1,3
41,6 bis 3,21,62,5 bis 1,2
52,1 bis 4,11,62,4 bis 1,2
62,7 bis 5,11,52,2 bis 1,2


















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