Konstruktionsleichtbeton unter Verwendung vorgeschäumter Luftporen

Konstruktionsleichtbetone nach heutigem Stand sind gefügedichte Leichtbetone mit erhöhten Anforderungen an die Festigkeit, die unter Verwendung von Leichtzuschlag hergestellt werden. Rohdichte und Druckfestigkeit des Leichtbetons werden wesentlich von der Porosität des Leichtzuschlags und dessen Anteil an der Betonzusammensetzung beeinflusst. Durch eine geeignete Auswahl der Ausgangsstoffe kann das Verhältnis von Betonrohdichte zu Betonfestigkeit variiert und an vielfältige Bauaufgaben erfolgreich angepasst werden. Gemessen an seinem Leistungspotential, wird Konstruktionsleichtbeton jedoch verhältnismäßig wenig verwendet.

Das Ziel dieses Forschungsvorhabens ist es, die Wirtschaftlichkeit und Einsatzchancen für Leichtbeton zu verbessern. Dazu sind die Komponenten Leichtzuschlag und Matrix eines Konstruktionsleichtbetons so aufeinander abzustimmen, dass beide möglichst gleichmäßig und optimal ausgenutzt werden.

Die Festigkeit einer höherfesten Matrix wird durch das Einbringen von Luftporen auf das gewünschte Niveau reduziert. Gleichzeitig wird auch die Matrixsteifigkeit vermindert, was einen gleichmäßigen Lastabtrag ermöglicht. Die Matrixeigenschaften sind so durch die Mikroluftporen einzustellen, dass im Bruchzustand das Korn und Matrix annähernd gleichzeitig versagen.

Die bislang erzielten Ergebnisse zeigen, dass eine Anpassung der Matrix an die Eigenschaften der Leichtzuschlagkörner durch die Zugabe von Luft möglich ist. Auf Grund der sehr starken Festigkeitsabnahme der Matrix bei Zugabe von Luft scheint diese Vorgehensweise jedoch nur für leichte Leichtzuschläge mit geringen Festigkeiten sinnvoll. Für festere Leichtzuschläge wird schon bei geringen Luftgehalten die Matrixfestigkeit so stark herabgesetzt, dass stets ein Matrixversagen auftrat. Für Leichtzuschläge mit einer Kornrohdichte bis ca. 1000 kg/m³ konnten aber in den Versuchen Leichtbetone hergestellt werden, die je nach Luftgehalt in der Matrix entweder Matrixversagen oder Kornversagen zeigten.

Trotz sehr guter Frischbetoneigenschaften mit guter Verarbeitbarkeit und ohne erkennbares Entmischen oder Entlüften, ist es in der ersten Phase nach der Probekörperherstellung in geringem Maße zu einem Aufsteigen von Luftporen gekommen. Diese wurden an den Kornunterseiten aufgehalten, was dort zu Poren­agglomerationen führte. Durch diese Porenagglomerationen kommt es zu einer Entlastung des Korns und einer höheren Matrixbelastung, die zu einem früheren Matrixversagen führt.

Wegen der sehr komplexen physikalischen und chemischen Abhängigkeiten der Schaumbildung konnte bislang noch keine zufrieden stellende Genauigkeit bei der Einstellung von Luftgehalten erreicht werden. Dies gilt insbesondere bei der Verwendung von groben Leichtzuschlägen (4-8 mm). Für reine Mörtel konnten die Luftgehalte mit akzeptabeler Genauigkeit eingestellt werden.

Derzeit erfolgen Langzeitversuche an Konstruktionsleichtbetonen mit unterschiedlichen Luftgehalten.