Auf einen Blick

  • Langzeitstudie über mehr als 8 Jahre mit 12 großformatigen Betonprobekörpern unter realen Umweltbedingungen
  • Jahreszeit der Betonierung hat deutlichen Einfluss auf Kriech- und Schwindverhalten
  • Vollständige Kopplung von Temperatur-, Feuchte- und Hydratationsfeld verbessert Modellvorhersagen
  • Extended Micro-Prestress Solidification Theory (XMPS) als validiertes Berechnungsframework
  • Praxisrelevante Grundlage für Qualitätsicherung bei Betonbauwerken

Umweltbedingungen und Jahreszeit beeinflussen Betonverhalten signifikant

Die Forschungsgruppe der TU Wien führte eine systematische Untersuchung an 12 großformatigen Probekörpern durch, die seit 2017 im Freien gelagert werden und somit natürlichen Witterungseinflüssen ausgesetzt sind. Die Messungen über mehr als acht Jahre belegen eindeutig, dass die Umweltbedingungen einen signifikanten Einfluss auf das zeitabhängige Materialverhalten haben. Besonders bemerkenswert: Der Zeitpunkt der Herstellung – also die Jahreszeit, in der der Beton eingebracht wird – zeigt einen deutlichen Effekt auf Kriechen und Schwinden.

Die erweiterte Micro-Prestress Solidification Theory (XMPS) ermöglicht es, den Einfluss sich ändernder Umweltbedingungen in ein numerisches Modell zu integrieren. Der Vergleich der Langzeitmessungen mit den Modellvorhersagen zeigt eine sehr gute Übereinstimmung, sofern die Umweltbedingungen korrekt eingebunden werden. Entscheidend ist die Erkenntnis, dass die vollständige Kopplung zwischen Hydratationsfeld, Temperaturfeld und Feuchtefeld die besten Vorhersageergebnisse liefert – isolierte Betrachtungen einzelner Einflussfaktoren führen zu ungenauen Prognosen.

Die Jahreszeit der Betonierung ist ein bisher unterschätzter Faktor für die Langzeitstabilität von Betonbauteilen. Im Sommer hergestellte Elemente zeigen anderes Verformungsverhalten als im Winter gefertigte – nur das gekoppelte Modell erfasst diese Realität hinreichend genau.
TRL 5: Technologie validated in relevant environment

Transferpotenzial für Maurer

Die Erkenntnisse dieser Studie haben direkte praktische Implikationen für das Maurergewerk:

Planungsphase: Bei der Erstellung von Leistungsverzeichnissen und Bauplänen sollte der Einfluss der Jahreszeit auf das Langzeitverhalten von Betonbauteilen künftig explizit berücksichtigt werden. Kritische Tragstrukturen sollten idealerweise in Jahreszeiten mit moderaten Umweltbedingungen hergestellt werden, um ungünstiges Kriech- und Schwindverhalten zu minimieren.

Ausführungsphase: Maurer können bei der Betonierung gezielt auf die prognostizierten Umweltbedingungen reagieren. Nachbehandlung, Ausschalungszeiten und Temperaturmanagement sollten an die Jahreszeit angepasst werden. Bei Winterbetonierung sind zusätzliche Schutzmaßnahmen erforderlich, um die negative Auswirkungen auf das Zeitstandverhalten zu kompensieren.

Qualitätssicherung: Die XMPS-Theorie bietet eine wissenschaftlich fundierte Grundlage für die Abschätzung von Verformungen und Rissbildung. Dies ist relevant bei der Erstellung von Schadensgutachten oder bei der Qualitätssicherung anspruchsvoller Projekte mit hohen Anforderungen an Maßhaltigkeit und Rissefreiheit.

Weiterbildung: Das Verständnis für den Einfluss von Umweltbedingungen auf Beton sollte in die Aus- und Weiterbildung integriert werden, um präventive Maßnahmen bereits in der Planungsphase zu etablieren und praxisrelevantes Wissen zu erhalten.

Fazit

Die Langzeitstudie der TU Wien liefert erstmals belastbare Daten zum Einfluss realer Umweltbedingungen auf das Zeitstandverhalten von Beton. Die validierte XMPS-Theorie ermöglicht präzisere Vorhersagen und bietet eine wissenschaftliche Grundlage für jahreszeitenangepasste Ausführungsstrategien. Für Maurer bedeutet dies: Die Jahreszeit der Betonierung sollte als relevanter Faktor für Qualität und Dauerhaftigkeit systematisch berücksichtigt werden. Innovative Betriebe können durch dieses Wissen Wettbewerbsvorteile bei anspruchsvollen Projekten generieren und präventive Qualitätssicherung betreiben.

Quellen