Untersuchung und Modellierung der autogenen Schwindverformungen in erhärtendem Portlandzementstein- und mörtel

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Der Widerstand von Betonbauwerken gegen chemisch-physikalische Angriffe wird von den Eigenschaften des Porenraumes nachhaltig beeinflusst. Der Porenraum bildet sich während der Hydratation und wird von den Einflüssen während der Erhärtung geprägt. Um den Status des Betons zu Nutzungsbeginn des Bauwerks beschreiben zu können, soll ein dreidimensionales Vorhersagemodell zur Entwicklung der Struktur des Porenraumes fortentwickelt, kalibriert und validiert werden. Das Hydratationsmodell wurde im Rahmen eines Schwerpunktprogrammes der DFG erstellt und seitdem weiterentwickelt. Der für Transport- und Schädigungsprozesse besonders relevante Bereich der Kapillarporosität des Zementsteins und der Kontaktzone zwischen Zementstein und Zuschlagkorn steht dabei im Vordergrund. Existierende Hydratationmodelle können nur Kapillarporen oberhalb eines Radius von etwa 1 µm befriedigend erfassen und/oder weisen hinsichtlich der strukturellen Beschreibung starke Vereinfachungen auf. Durch eine nur zum Teil von diesen Modellen ausgehende, weitgehend veränderte Beschreibung der Prozesse, mit Hilfe eines finite Elementesystems, soll diese Beschränkung aufgehoben werden. Die Parameter der Teilprozesse im Hydratationsmodell sollen im Rahmen dieses Vorhabens mit der Hilfe von Versuchen adaptiv gefunden werden. Dazu soll die Entwicklung der Porosität und Veränderung der Porenradienverteilung zu verschiedenen Hydratationsgraden bei unterschiedlichen Erhärtungstemperaturen für Zementstein und PZ-Mörtel bestimmt werden. Die Porosität des Zementsteins und der Kontaktzone werden rechnerisch getrennt und das Modell mit den Ergebnissen des Zementsteins kalibriert. Anhand der Modellierung der Kontaktzone unter Verwendung dafür üblicher Ansätze erfolgt eine Validierung des Modells mit den optimierten Parametern. Durch den Vergleich von Mess- und Simulationsergebnissen anhand von Zementstein und Mörteln mit variiertem Wasser-Zement-Wert soll die Übertragbarkeit des kalibrierten Modells auf geänderte Randbedingungen und dessen Tauglichkeit als Vorhersagemodell überprüft werden.