Open Channel Flow - Blockage (OCF-Blockage)

Für die Bauindustrie ist eine realitätsnahe Vorhersage, ob eine gegebene Schalung fehlstellen- und entmischungsfrei mit frischem Beton gefüllt werden kann von großer Bedeutung. Das Strömungsverhalten des Betons und das Füllverhalten von Schalungen wurde dabei bereits in zahlreichen Studien experimentell, numerisch oder in Kombination beider Methoden untersucht. Die überwiegende Mehrzahl dieser Studien war dabei auf Selbstverdichtenden Beton (SVB) beschränkt. Auch wird der Beton zumeist als homogene Substanz mit Bingham-Eigenschaften betrachtet und es wurden primär instationäre Bedingungen untersucht. Im Gegensatz dazu soll in diesem Forschungsprojekt das Gerinneströmungs- und Blockierverhalten fließfähiger Normalbetone (Konsistenzklassen F3 bis F5) bei gleichbleibender Fließgeschwindigkeit (d.h. stationären Bedingungen) untersucht werden. Das zentrale Ziel des Projekts ist dabei zum einen, aus video-optischen Aufnahmen des Gerinneströmungsverhaltens von Frischbeton, Rückschlüsse auf dessen rheologische Eigenschaften zu ziehen. Diese Methodik kann nach Auffassung der Antragsteller ein wichtiges Element in der digitalen Überwachung und Qualitätssicherung von Beton spielen. Zum anderen soll das Blockierverhalten des Betons in Abhängigkeit von seiner Zusammensetzung und den vorliegenden Hindernissen (z.B. Bewehrung) vorhergesagt werden.Der erste Schritt des Arbeitsprogramms besteht in der Entwicklung des Versuchsaufbaus und der Messmethodik für die nachfolgenden Experimente. Die Antragssteller können dabei auf umfangreiche Vorarbeiten aufbauen. Im folgenden Arbeitspaket wird das (Um-) Strömungsverhalten ohne und mit Modellhindernissen - wie z.B. quadratische oder zylindrische Körper -, die in das Gerinne eingebracht werden, untersucht. Die Vorversuche zeigten deutlich, dass durch die Untersuchung des Umfließens von Hindernissen, Rückschlüsse auf die rheologischen Eigenschaften des Betons gezogen werden können. Zudem soll der Einfluss von Hindernissen auf das Blockierverhalten untersucht werden. Der Schwerpunkt liegt dabei auf der Untersuchung der Betonzusammensetzungen und wie auf Grundlage der rheologischen Eigenschaften des Betons das Blockierrisiko vorhergesagt werden kann. Das Ziel ist es, ein rheologisches Modell zu entwickeln, mit dem einerseits das Fließverhalten des Betons im offenen Gerinne quantifiziert und andererseits die rheologischen Parameter wie die Fließgrenze und die plastische Viskosität aus den Fließverhalten bestimmt werden können. Der zweite Teil des Modells besteht aus einem hydrodynamisch basierten ingenieurtechnischen Ansatz, mit dem das mögliche Blockierrisiko quantifiziert werden soll.

Teilprojekt zu SPP 2005:  Opus Fluidum Futurum - Rheologie reaktiver, multiskaliger, mehrphasiger Baustoffsysteme