Beton/Bauchemie  
Zementhydratation
Zusatzmittel
Dauerhaftigkeit
Early age concrete
3D Mikroskopie und Modellierung
Inhouse Software Development
Prüflabor

Early age concrete

Als Schwinden bezeichnet man die Volumenabnahme des Betons ohne jegliche äussere Behinderung der Schwindverformung. Beim Schwinden von Beton können aufgrund der zeitlichen Entwicklung des Prozesses und den ablaufenden Mechanismen verschiedene Typen unterschieden werden:

  • Trocknungsschwinden:
    • kapillarer Wasserverlust durch Verdunstung im plastischen Zustand (Frühschwinden)
    • kapillarer Wasserverlust durch Verdunstung im erhärteten Zustand
  • Autogenes Schwinden (geschlossenes System):
    • chemisches Schwinden durch Auflösen der Klinkerphasen und dem gleichzeitigen Binden von Wasser in Hydratphasen
    • innere Selbstaustrocknung
Decke (Untersicht) mit durchgehenden Frühschwindrissen

Frühschwinden

Risse am Bauwerk können nicht nur auftreten, wenn der Beton erhärtet ist, sondern auch schon, wenn er noch nicht abgebunden hat (dormante Phase oder "grüner" Beton). Risse die in dieser frühen Phase entstehen, werden allgemein als Frühschwindrisse bezeichnet. Diese Risse treten vor allem bei Decken auf, da von deren Oberfläche Wasser verdunsten kann. Frühschwindrisse können durch Nachbehandlung oder durch Einsatz von Schwindreduzierer vermieden oder reduziert werden.


Trocknungsschwindrisse in einem Unterlagsboden

Trocknungsschwinden

Das Trocknungsschwinden wird durch Feuchtigkeitsabgabe des Betons an seine Umgebung verursacht. Durch den abnehmenden Feuchtigkeitsgehalt in den feinen Poren des Betons entstehen Kapillarspannungen, welche eine Volumenkontraktion verursachen. Wird der Beton daran gehindert, sich infolge Schwindens frei zu verformen, entstehen im Beton Zugspannungen (behindertes Schwinden). Sobald die Zugspannungen die Zugfestigkeit des Betons überschreiten, entstehen Risse im Beton. Risse haben einen erheblichen Einfluss auf die Dauerhaftigkeit eines Stahlbetonbauteils, da sie den Schadstoffeintrag beschleunigen.

Transport vom Wasser (mit blauer Tinte gefärbt) aus einem leichten Gesteinskorn in den Beton

Autogenes Schwinden

Bei der Reaktion von Zement mit Wasser wird Wasser chemisch gebunden. Durch diese Reaktion kommt es zum chemischen Schwinden. Ursache ist das geringere spezifische Volumen von chemisch und physikalisch gebundenem Wasser gegenüber dem von freiem Wasser. Wenn kein überschüssiges Wasser für die Zementhydratation vorhanden ist, wird das Porenwasser stufenweise verbraucht. Damit entsteht leerer Porenraum und die innere relative Feuchte sinkt (Selbstaustrocknung). Dies führt zu Kapillarspannungen, welche wiederum eine äussere Volumenkontraktion, das autogene Schwinden, bewirken. Das autogene Schwinden unterscheidet sich vom Trocknungsschwinden dahingehend, dass es ohne Feuchtabgabe an die Umgebung, stattfindet. Das autogene Schwinden ist erst bei Betonen mit w/z<0.45 wichtig und ist umso grösser, je kleiner der w/z ist.

Eine effiziente Methode um autogenes Schwinden zu reduzieren, ist interne Nachbehandlung. Gesättigte leichte Gesteinskörnung oder superabsorbierende Polymere werden dem Beton zugegeben um die kapillaren Poren im Beton mit Wasser gefüllt zu halten und dabei die Kapillarspannungen und somit das Schwinden zu reduzieren.


Unsere Forschungsthemen

Unsere Forschungsarbeiten auf dem Gebiet von Early Age haben zum Ziel, Rissbildung im Beton zu reduzieren und dabei die Dauerhaftigkeit zu verbessern.

  • Frühschwinden von Beton
  • Trockenschwinden
  • Autogenes Schwinden
  • Ausdehnungskoeffizient imfrühen Alter

 

Wichtige Publikationen und Unterlagen zu diesem Thema:

Ihre Kontaktperson

Pietro Lura, Leiter
Roman Loser, wissenschaftlicher Mitarbeiter
Andreas Leemann, stellvertretender Leiter

 

 

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