Auswirkung verschiedener Vibrationsanregungen auf aushärtenden Beton

Vibrationen werden im Zuge der Herstellung von Betonbauteilen gezielt zur Verdichtung verwendet. Dabei wird der Luftporenraum im unverdichteten Frischbeton mittels Rüttler (Arbeitsfrequenz bei ca. 200 Hz) reduziert und folglich die Betonfestigkeit erhöht. Betonbauteile der Verkehrsinfrastruktur, insbesondere Brücken und Viadukte, unterliegen im Falle von Erneuerung, Ertüchtigung oder Erweiterung des Bestands üblicherweise den jeweiligen Fahrzeug-Erschütterungsemissionen. Innerhalb der ersten Stunden wird daher oft eine – zumindest partielle – Verkehrssperre erlassen, um dauerhafte Schäden an der Konstruktion zu vermeiden. In der Baupraxis variiert die genaue Dauer dieser kritischen Aushärtungsphase je nach Literatur zwischen 3 und 15 Stunden und der tatsächliche Einfluss der Vibrationen auf die Materialeigenschaften während dieses Zeitraums wurde noch nicht systematisch untersucht.
Im Rahmen des hier präsentierten laufenden Forschungsprojekts wurde die künstliche Vibrationsanregung von Frischbeton in mehreren Versuchsserien untersucht, um Aufschluss über eventuelle Änderungen der mechanischen Eigenschaften und des Gefüges zu bekommen. Die Anregungsformen umfassten harmonische Signale zwischen 5-35 Hz sowie transiente Zeitverläufe realer Zug- und LKW-Fahrten.
In der ersten Versuchsserie wurden kontrollierte Schwingungen auf aushärtenden unbewehrten Normalbeton aufgebracht. Hierbei wurden sowohl die Amplitude als auch der Frequenzinhalt und die Einwirkungsdauer variiert, um Aussagen über die Vibrationseinwirkung auf das Material an sich zu erhalten. In der zweiten Serie wurden die gleichen Schwingungseinwirkungen auf die Bewehrung von aushärtendem Stahlbeton appliziert. Anhand der anschließenden Ausziehversuche wurde eine Aussage über die Verbundfestigkeit ermöglicht. Nach den Laborversuchen der Serie 1 und 2 finden in der aktuell laufenden dritten Serie Großversuche statt, bei denen aushärtende Stahlbetonplatten in direktem Kontakt zu schwingenden erhärteten Stahlbetonplatten stehen. Der vorliegende Beitrag zeigt Details zur Versuchsdurchführung und erste Erkenntnisse aus den Serien 1 und 2.