Warum UHPC-Schalungen einen anderen Konstruktionsansatz erfordern
Die UHPC-Schalung bestimmt weit mehr als nur die äußere Form eines Bauteils. Dies wirkt sich zudem auf die Leckage, die Oberflächenqualität, die Maßgenauigkeit, die Gießgeschwindigkeit, die Faserorientierung, die Aushärtungsbedingungen und die endgültigen mechanischen Eigenschaften des Materials aus.
Ultrahochleistungsbeton ist ein dichter zementhaltiger Verbundwerkstoff. Die FHWA definiert UHPC als einen Werkstoff mit optimierter Kornpackung und einem Wasser-Zement-Verhältnis von unter 0,25, interne, diskontinuierliche Faserverstärkung, eine Druckfestigkeit von über 150 MPa und eine anhaltende Zugfestigkeit nach Rissbildung von über 5 MPa.
Diese Eigenschaften bedeuten nicht, dass die Schalung der endgültigen Druckfestigkeit von 150 MPa standhalten muss. Die Schalung trägt den frischen UHPC, ihr eigenes Gewicht, die Lasten der Baugeräte, die Arbeiter sowie vorübergehende Baukräfte. Die größte Herausforderung für die Schalung geht vom frischen Material aus.
UHPC kann eine sehr hohe Fließfähigkeit aufweisen. Es enthält in der Regel sehr feine Partikel und wenig oder gar keinen groben Zuschlagstoff. Es kann in enge Zwischenräume eindringen, um Bewehrungsstäbe herumfließen und komplexe Anschlussdetails ausfüllen. Diese Fließfähigkeit kann jedoch auch zu hohem Seitendruck und erheblichen Undichtigkeiten führen, wenn die Schalungen instabil oder unzureichend abgedichtet sind.
Shandong Jianbang Fiber hat erkannt, dass der Erfolg eines UHPC-Bauteils bereits beginnt, bevor der Beton in die Schalung gelangt. Der Bauunternehmer muss die Schalung, den Einbauweg, das Stahlfasersystem, den Entformungsprozess und den Aushärtungsplan als einen einheitlichen Arbeitsablauf konzipieren.
Die wichtigsten Aufgaben von UHPC-Schalungen
Die Schalung muss die erforderliche Form bilden und den Frischbeton in der richtigen Position halten. Außerdem muss sie die Ausrichtung gewährleisten und die Baulasten aufnehmen. Der ACI definiert die Schalung als das gesamte Stützsystem für Frischbeton, einschließlich der Kontaktfläche, der Tragelemente, der Befestigungselemente und der Aussteifungen.
Bei UHPC hat das Schalungssystem sechs Hauptaufgaben.
Es muss dem Druck von Frischbeton standhalten, ohne sich dabei übermäßig zu verformen.
Es muss verhindern, dass feine Paste durch die Fugen austritt.
Es muss die erforderliche Oberflächenstruktur und -beschaffenheit erzeugen.
Es muss präzise Maße einhalten.
Es muss eine kontrollierte Befüllung ohne Lufteinschluss ermöglichen.
Es muss den geplanten Aushärtungs- und Abziehprozess unterstützen.
Eine Schwachstelle in einem dieser Bereiche kann den Wert des UHPC-Materials mindern. Selbst eine hochfeste Mischung kann eine undichte Fuge, eine verformte Platte, eine schlechte Faserausrichtung oder eine beschädigte Oberfläche nicht ausgleichen.
Warum UHPC-Schalungen wasserdicht sein müssen
Die Vermeidung von Undichtigkeiten ist eine der wichtigsten Anforderungen an UHPC-Schalungen.
Die FHWA erklärt, dass vor Ort gegossenes UHPC erfordert eine strengere Kontrolle der Schalung als herkömmlicher Beton. Aufgrund seines selbstverdichtenden Verhaltens und seiner feinen Partikelstruktur kann es einen höheren Schalungsdruck erzeugen, und das Material kann leicht durch nicht ordnungsgemäß abgedichtete Schalungen austreten.
Selbst durch einen kleinen Spalt, durch den normaler Beton zurückgehalten werden könnte, kann UHPC-Paste dennoch entweichen. Der Verlust mag auf den ersten Blick geringfügig erscheinen, kann jedoch zu verschiedenen Problemen führen:
- Eine sichtbare Oberflächenlinie oder Vertiefung
- Lokaler Verlust von Zementpaste
- Reduzierte Abdeckung im Bereich der Bewehrung
- Ansammlung von Stahlfasern in der Nähe der undichten Stelle
- Unvollständige Befüllung einer Verbindung
- Schwankungen des effektiven Querschnitts
Der Auftragnehmer sollte jede Plattenfuge, jede Ecke, jedes Bolzenloch, jede Rohrdurchführung, jeden Einlass, jede Entlüftungsöffnung und jede Schnittstelle zum vorhandenen Beton überprüfen.
Zu den gängigen Dichtungsmaterialien zählen geschlossenzelliges Schaumstoffband, Gummidichtungen, geeignete Baudichtstoffe, Sprühschaum und sorgfältig angepasste Kantenstreifen. Auch in den Projektrichtlinien der FHWA werden Schaumstoffstreifen und Sprühschaum verwendet, um bei Brückenanwendungen wasserdichte Übergänge zu schaffen.
Das Dichtungsmaterial muss während des Gießvorgangs stabil bleiben. Es darf sich nicht ablösen und in den UHPC gelangen. Außerdem muss es den vorgesehenen Temperatur- und Entformungsprozess aushalten.
Ein Prototypguss bietet die beste Möglichkeit, die Dichtheit zu überprüfen. Die Bau-Checkliste der FHWA sieht vor, dass überprüft wird, ob die Schalung während oder nach dem Gießen dicht war und ob die Fuge bis zur vorgeschriebenen Höhe verfüllt wurde.
Verwenden Sie eine nicht saugfähige Auflagefläche
UHPC weist einen geringen Wassergehalt auf. Die Schalungsoberfläche sollte dem frischen Material keinen Teil dieses begrenzten Wasseranteils entziehen.
Die FHWA empfiehlt eine nicht saugfähige Oberflächenbeschichtung für Flächen, die mit UHPC in Kontakt kommen. Geeignete Optionen sind beispielsweise Stahl und harzbeschichtetes Sperrholz. Geöltes Sperrholz nimmt weniger Feuchtigkeit auf als unbehandeltes Sperrholz, kann jedoch dennoch etwas Wasser aus der Oberflächenschicht entziehen.
Die Wasseraufnahme kann das Aussehen und die Eigenschaften der UHPC-Oberfläche verändern. Dies kann folgende Auswirkungen haben:
- Farbunterschiede zwischen dunklen und hellen Tönen
- Eine trockene oder raue Oberfläche
- Lokaler Durchflussausfall
- Lochblenden
- Unzureichende Wiedergabe feiner Texturen
- Uneinheitliche Haftung bei späteren Beschichtungsarbeiten
Bei UHPC für architektonische Zwecke sollte der Hersteller die gesamte Kombination aus Plattenmaterial, Versiegelung, Trennmittel, Gussverfahren und Aushärtungsbedingungen prüfen. Anhand eines kleinen Musters lassen sich Oberflächenprobleme bereits vor Beginn der Serienproduktion erkennen.
Kraft ist wichtig, aber Steifigkeit ist oft entscheidender
Eine Schalung kann zwar stabil genug sein, um ein Einstürzen zu verhindern, aber dennoch zu nachgiebig für die präzise UHPC-Fertigung sein.
Dünne UHPC-Platten, Brückendeck-Einheiten, Fassadenelemente und architektonische Hüllen weisen oft enge Maßtoleranzen auf. Schon eine geringe Durchbiegung der Platten kann die Dicke der Bauteile verändern oder sichtbare Wellen verursachen.
Der Schalungsingenieur sollte Folgendes überprüfen:
- Biegen von Platten
- Abstand zwischen Stegen und Rippen
- Unentschieden
- Anschlussblatt
- Ecköffnung
- Unterhaltszahlung
- Lokale Verformung im Bereich der Einlässe
- Verformung bei Schwingungen oder Bewegungen
Bei der Bemessung sollten realistische Druck- und Baulasten für Frischbeton zugrunde gelegt werden. Der Planer sollte die Schalung nicht auf der Grundlage der endgültigen Druckfestigkeit des ausgehärteten UHPC bemessen.
Shandong Jianbang Fiber hat festgestellt, dass eine übermäßige Verformung der Form auch das interne Fasersystem beeinträchtigen kann. Ein sich verändernder Querschnitt verändert den Fließweg des UHPC. Dies kann die lokale Geschwindigkeit und Richtung des Mikrostahlfasern.
Oberflächenbeschaffenheit und Trennverhalten
UHPC wird häufig für sichtbare architektonische Bauteile verwendet. Die fertige Oberfläche kann ohne Putz, Fliesen oder eine andere dekorative Schicht sichtbar bleiben.
Die Oberfläche der Form wird zum Negativabbild der endgültigen Betonoberfläche. Jede Fuge, jeder Kratzer, jede Ausbesserung, jedes Befestigungselement und jede Struktur kann auf dem Bauteil sichtbar werden.
Polierter Stahl, Edelstahl, beschichteter Stahl, mit Harz beschichtetes Sperrholz, HDPE-Auskleidungen und sorgfältig verarbeitete GFK-Formen ermöglichen allesamt die Herstellung hochwertiger Oberflächen. Die richtige Wahl hängt vom Produktionsvolumen, der Geometrie, der Aushärtungstemperatur und der gewünschten Oberflächenstruktur ab.
Das Trennmittel muss mit dem UHPC und dem nachfolgenden Produktionsschritt kompatibel sein. Zu viel Trennmittel kann zu Verfärbungen, Lufteinschlüssen, Farbabweichungen oder einer schlechten Haftung nachfolgender Beschichtungen führen. Zu wenig Trennmittel kann zu Anhaftungen und Kantenbeschädigungen führen.
Ein Produkt auf Wasserbasis oder ein speziell entwickeltes Trennmittel ist für architektonische Elemente möglicherweise besser geeignet als eine Beschichtung mit Schweröl. Der Hersteller sollte eine dünne und gleichmäßige Schicht auftragen. In den Ecken dürfen sich keine Pfützen des Trennmittels bilden.
Die erste Produktionseinheit sollte vor Beginn der gesamten Charge überprüft werden.
Wichtigste Schalungsmaterialien für UHPC
| Schalungsart | Wichtigste Vorteile | Wichtigste Einschränkungen | Geeignete Anwendungsbereiche |
|---|---|---|---|
| Stahl | Hohe Steifigkeit, hohe Präzision, gute Dichtigkeit, viele Wiederverwendungszyklen | Schwer, höhere Anschaffungskosten, Korrosionsschutz erforderlich | Brückenelemente, serienmäßig gefertigte Fertigteilprodukte, große Bauteile |
| Aluminium | Leicht, modular, schnelle Montage, recycelbar | Lokales Verformungsrisiko, höhere Anschaffungskosten | Standardisierte Platten und mittelgroße Fertigteile |
| Kunststoff | Leicht, korrosionsbeständig, glatt, leicht zu lösen | Geringere Steifigkeit und begrenzte Temperaturbeständigkeit | Kleinteile, Einlagen, Zierprofile |
| GFK-Verbundwerkstoff | Leicht, korrosionsbeständig, lässt sich leicht in Kurven formen | Höhere Werkzeugkosten und aufwändigere Reparatur oder Wiederverwertung | Komplexe Kurven und maßgeschneiderte architektonische Bauteile |
| Dauerformwerk | Kein Ablösen, kann Schutz bieten oder eine kombinierte Wirkung entfalten | Höhere Konstruktionskomplexität und dauerhafte Materialkosten | Verbundschalen, ortsfeste Platten und Spezialkonstruktionen |
In der Quelle werden diese fünf Systeme miteinander verglichen und es wird betont, dass es kein einziges Schalungsmaterial gibt, das für alle UHPC-Bauteile am besten geeignet ist.
Stahlschalung
Stahl ist häufig die erste Wahl für die serienmäßige Fertigung von UHPC-Fertigteilen.
Eine fachgerecht konstruierte Stahlform gewährleistet eine hohe Steifigkeit und eine stabile Geometrie. Durch geschweißte oder bearbeitete Verbindungen lässt sich eine gute Dichtigkeit erzielen. Die Oberfläche kann zudem poliert werden, um eine glatte Oberfläche zu erzielen.
Stahlformen sind wirtschaftlich sinnvoll, wenn ein Werk viele identische Bauteile produziert. Die Kosten pro Einheit sinken mit steigender Anzahl der Gusszyklen.
Die größten Nachteile sind das Gewicht und die Korrosion. Für große Formen sind Hebevorrichtungen erforderlich. Außerdem müssen Stahloberflächen gereinigt und während der Lagerung geschützt werden.
Eine Stahlform sollte über gut zugängliche Kontrollstellen verfügen. Die Mitarbeiter müssen vor jedem Guss die Ecken, versteckten Hohlräume, Schrauben und Dichtungen überprüfen. Angetrocknetes UHPC auf einer Dichtfläche kann dazu führen, dass sich die nächste Form nicht mehr richtig schließen lässt.
Aluminiumschalung
Aluminiumschalungen bieten ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Gewicht und Steifigkeit. Die Arbeiter können kleinere Teile mit weniger Hebegeräten transportieren. Modulare Aluminiumelemente ermöglichen zudem einen schnelleren Wechsel zwischen ähnlichen Produkten.
Der Konstrukteur muss dennoch Punktlasten und Verbindungsdetails überprüfen. Aluminium weist einen geringeren Elastizitätsmodul als Stahl auf. Bei einer leichten Platte sind möglicherweise engere Rippen oder zusätzliche Stützen erforderlich, um denselben Durchbiegungsgrenzwert zu erreichen.
Ein weiterer zu berücksichtigender Faktor ist die Wärme. Aluminium leitet Wärme schnell weiter und dehnt sich stärker aus als Stahl. Ist die Form Teil eines beheizten Aushärtungssystems, sollte der Konstrukteur die Temperaturgleichmäßigkeit und die Maßänderungen überprüfen.
Aluminium eignet sich am besten für standardisierte Bauteile mit kontrollierten Produktionsabläufen.
Schalungen aus Kunststoff und GFK
Kunststoffformen eignen sich für kleine Bauteile, filigrane Strukturen, Einlegeformen und schwierige Entformungsbedingungen. Sie rosten nicht, und viele Kunststoffe sorgen für eine glatte Oberfläche.
Ihre größte Einschränkung ist ihre Steifigkeit. Eine dünne Kunststoffform benötigt unter Umständen einen äußeren Rahmen aus Stahl oder Aluminium. Außerdem kann Hitze manche Kunststoffe erweichen.
FRP-Formen bieten mehr Gestaltungsfreiheit. Mit ihnen lassen sich doppelte Krümmungen, fließende Formen, sich wiederholende Rippen und individuell gestaltete architektonische Oberflächen nachbilden. Außerdem eignen sie sich für den Einsatz in korrosiven Produktionsumgebungen.
Der Hersteller muss die Temperaturbeständigkeit und Formstabilität des Harzsystems bestätigen. Eine kostengünstige FRP-Form kann sich bei der Aushärtung unter Wärmeeinwirkung oder bei wiederholtem Gebrauch verziehen.
Bei komplexen Produkten ist eine Hybridform oft die richtige Lösung. Ein Stahlrahmen sorgt für die nötige Steifigkeit, während eine Auskleidung aus GFK oder Kunststoff die gewünschte Form und Oberflächenbeschaffenheit gewährleistet.
Dauerhafte UHPC-Schalung
Die Dauerform bleibt im fertigen Bauwerk erhalten. Sie kann als Außenhülle, Schutzschicht, architektonische Oberfläche oder Teil eines Verbundtragwerks dienen.
Dünne UHPC-Platten können bei speziellen Konstruktionen als Verbleibeschalung für herkömmlichen Beton dienen. Diese Methode kann den Aufwand für das Ausschalen verringern und eine langlebige Außenfläche schaffen.
Eine Dauerformwork erfordert jedoch eine statische Abstimmung. Der Ingenieur muss die Schnittstellen, die Verbindungsdetails, unterschiedliche Schwindungen, thermische Bewegungen, die Lastübertragung, das Brandverhalten und die Dauerhaftigkeit bewerten.
Sie sollte nicht als einfacher Ersatz für eine abnehmbare Schalung betrachtet werden. Sie wird Teil der endgültigen Konstruktion.
Wie die Schalung die Ausrichtung der Stahlfasern beeinflusst
Die Schalung bestimmt den Verlauf des frischen UHPC, und dieser Verlauf bestimmt die Stahlbewehrung Faserausrichtung.
Mikrostahlfasern bewegen sich und drehen sich, während das UHPC fließt. Die Fasern können sich an der Hauptflussrichtung ausrichten. Ecken, enge Spalten, Bewehrungen, abrupte Querschnittsänderungen und lange Fließwege können zu lokalen Unterschieden in der Ausrichtung führen.
In den ACI-Lehrmaterialien werden das Gussverfahren, die Geometrie der Bauteile, die Anordnung der Bewehrung und die Rheologie von UHPC als wichtige Einflussfaktoren auf die Faserorientierung genannt.
Dies ist von Bedeutung, da Fasern die stärkste Rissüberbrückung bieten, wenn sie die erwartete Rissfläche kreuzen. Ein Bauteil kann zwar den richtigen Gesamtfaseranteil aufweisen, dennoch aber lokal eine schwache Leistung zeigen, wenn sich die meisten Fasern in einer ungünstigen Richtung ausrichten.
Der Gussplan sollte daher Folgendes festlegen:
- Wo UHPC in die Form gelangt
- Die Richtung, in die es fließen sollte
- Die maximale Strömungsstrecke
- Die Lage der Entlüftungsöffnungen
- Die Besetzungsreihenfolge
- Ob mehrere Einlässe benötigt werden
- Bereiche, in denen die Bewehrung den Durchfluss behindern könnte
- Bereiche, in denen sich Fasern ansammeln können
Das Team sollte es vermeiden, den Platzierungspunkt ohne Plan zu verschieben. Eine zufällige Platzierung kann zu unterschiedlichen Fasermustern bei ansonsten identischen Bauteilen führen.
Shandong Jianbang Fiber hat festgestellt, dass Auswahl der Stahlfasern müssen auf die Formgeometrie abgestimmt sein. Faserlänge, Durchmesser, Dosierung und Matrixfluss müssen den engsten Stellen des Bauteils entsprechen.
Füllung, Entlüftung und Gussrichtung
UHPC kann komplexe Hohlräume ausfüllen, doch die Luft muss weiterhin entweichen können.
Geschlossene Formen benötigen Entlüftungsöffnungen an den höchsten Stellen und am Ende des Fließwegs. Eine zu kleine Entlüftungsöffnung kann durch Paste verstopft werden. Eine zu große Entlüftungsöffnung kann zu Undichtigkeiten oder Faserverlust führen.
Durchsichtige Sichtfenster können den Mitarbeitern helfen, kritische Bereiche zu beobachten. Bei hochwertigen Formen können auch Drucksensoren oder Füllstandssensoren hilfreich sein.
Bei offenen Schalungen können die Arbeiter den Füllvorgang leichter beobachten. Freiliegende Oberflächen müssen jedoch nach dem Einbringen geschützt werden. Die Checklisten der FHWA sehen vor, dass unmittelbar nach dem Einbringen bestimmter Brückenverbindungen Deckenschalungen oder Abdeckungen angebracht werden müssen.
Das Team sollte die Form so befüllen, dass unnötige Turbulenzen vermieden werden. Ein zu heftiger freier Fall oder wiederholtes Umfüllen kann die Faserverteilung stören.
Bei UHPC ist oft nur eine geringe konventionelle Rüttelung erforderlich. Das genaue Verfahren hängt von der Mischung ab. Zur Überprüfung der Füllung können externe Rüttelung, leichtes Klopfen oder kontrollierte Bewegungen eingesetzt werden; eine übermäßige Rüttelung kann jedoch die Faserverteilung verändern und zu einer Ansammlung an der Oberfläche führen.
Schalung, Temperatur und Aushärtung
UHPC kann unter normalen Aushärtungsbedingungen Festigkeit entwickeln. Bei einigen Systemen wird zudem eine thermische Behandlung eingesetzt, um die Festigkeitsentwicklung zu beschleunigen oder bestimmte Eigenschaften zu verbessern.
Die FHWA beschreibt eine gängige Dampfbehandlung bei etwa 90 °C und einer Luftfeuchtigkeit von 95% über einen Zeitraum von mindestens zwei Tagen. Diese Behandlung erfolgt häufig, nachdem das Bauteil aus der Form entnommen wurde.
Diese Unterscheidung ist wichtig. Ein Werk sollte nicht automatisch eine Hochtemperaturform wählen, nur weil der UHPC-Lieferant die Dampfaushärtung erwähnt. Das Produktionsteam muss zunächst entscheiden, ob das Material ausgehärtet werden soll:
- Im Inneren der Form
- Nach dem vorzeitigen Abstreifen
- Unter einer isolierten Abdeckung
- In einer separaten Dampfkammer
- Mit integrierter Heizung
- Unter normalen Umgebungsbedingungen
Wird Wärme zugeführt, während sich das Bauteil noch in der Form befindet, muss die Schalung der Temperatur standhalten, ohne sich zu verziehen, weich zu werden, Abplatzungen zu zeigen oder an den Fugen aufzugehen.
Temperatursensoren können kalte und heiße Bereiche erkennen. Durch eine kontrollierte Aufheiz- und Abkühlgeschwindigkeit lassen sich Temperaturgradienten verringern.
Prüfkörper, die unter identischen Aushärtungsbedingungen hergestellt wurden, können dazu beitragen, die Abziehfestigkeit und das spätere Verhalten zu bestätigen. Die FHWA empfiehlt die Herstellung unter identischen Aushärtungsbedingungen, wenn die Prüfkörper zur Bewertung des Aushärtungsverhaltens von vor Ort gegossenem UHPC verwendet werden.
BIM, CNC und digitale Schalungsplanung
BIM kann die Koordination zwischen Bauteilen, Schalung, Bewehrung, Hebeankern, Einbauteilen, Einlassstellen und dem Tragsystem verbessern.
Das digitale Modell kann Kollisionen bereits vor Beginn der Fertigung aufdecken. Außerdem können damit CNC-Daten für das Schneiden oder die Bearbeitung von Formkomponenten erstellt werden.
Dies ist besonders nützlich für:
- Gewölbte Fassadenplatten
- Dünne Schalen
- Wiederkehrende Brückenelemente
- Komplexe Rippen
- Versteckte Einstecktaschen
- Bauteile mit vielen eingebetteten Teilen
Ein digitaler Arbeitsablauf verbessert zudem die Rückverfolgbarkeit. Das Werk kann jede Formversion mit der entsprechenden Produktionscharge, dem Prüfprotokoll, der Fasersorte, der Gussrichtung, dem Aushärtungsverlauf und der endgültigen Bauteilnummer verknüpfen.
Bei kundenspezifischen Bauteilen können 3D-gedruckte Formen oder Formvorlagen die Werkzeugbauzeit verkürzen. Das gedruckte Material muss dennoch eine ausreichende Steifigkeit, Dichtigkeit, Oberflächenqualität und Temperaturbeständigkeit aufweisen.
Qualitätskontrolle vor dem Gießen
Bei einer UHPC-Schalungsprüfung sollte mehr als nur die allgemeine Sauberkeit überprüft werden.
Das Team sollte sicherstellen, dass:
| Prüfpunkt | Erforderliches Ergebnis |
|---|---|
| Abmessungen | Zustimmung zu den genehmigten Zeichnungen und Toleranzen |
| Ausrichtung | Stützstrukturen und Formflächen sind korrekt positioniert |
| Verstrebung | Alle Halterungen und Befestigungen sind angebracht und fest sitzen |
| Fugen | Vollständig abgedichtet, ohne sichtbare Spalten |
| Kontaktfläche | Sauber, trocken und nicht saugfähig |
| Trennmittel | Dünn, gleichmäßig und kompatibel |
| Einlässe | Groß genug und an der richtigen Stelle gelegen |
| Entlüftungsöffnungen | Offen und an erhöhten Stellen gelegen |
| Verstärkung | Feststehend und außerhalb des vorgesehenen Strömungswegs |
| Beilagen | Richtig positioniert und geschützt |
| Temperatursystem | Sensoren und Heizgeräte geprüft |
| Probe-Casting | Ausgefüllt, wenn die Geometrie oder der Prozess neu ist |
Die Fließfähigkeit des UHPC sollte ebenfalls vor dem Einbringen überprüft werden. Die FHWA verwendet ein Mörtelfließverfahren, um die Konsistenz der Mischung und ihre Eignung für den Einbau zu bewerten.
Häufige Fehler bei der UHPC-Schalung
Der erste Fehler besteht darin, die Schalung ausschließlich auf der Grundlage der endgültigen Druckfestigkeit zu dimensionieren. Die Schalungsauslegung richtet sich nach den Frischdruck- und vorübergehenden Baulasten.
Der zweite Fehler besteht darin, einen kleinen Fugenabstand als harmlos anzusehen. UHPC-Paste kann durch Spalten entweichen, in denen herkömmlicher Beton zurückbleiben würde.
Der dritte Fehler besteht darin, unbehandeltes, saugfähiges Holz direkt auf dem UHPC zu verwenden.
Der vierte Fehler besteht darin, zu viel Trennmittel aufzutragen.
Der fünfte Fehler besteht darin, die Gussrichtung und die Ausrichtung der Stahlfasern zu ignorieren.
Der sechste Fehler besteht darin, bei geschlossenen oder komplexen Formen keine Entlüftungsöffnungen vorzusehen.
Der siebte Fehler besteht darin, anzunehmen, dass für jede UHPC-Mischung dieselbe Rüttelmethode erforderlich ist.
Der achte Fehler besteht darin, eine Form aus Kunststoff oder GFK zu verwenden, ohne die Aushärtungstemperatur zu überprüfen.
Der neunte Fehler besteht darin, sich ausschließlich an der verstrichenen Zeit zu orientieren, anstatt die nachgewiesene Anfangsfestigkeit zu berücksichtigen.
Der zehnte Fehler besteht darin, die Serienproduktion ohne einen Prototypen zu starten.
Wie Ecocretefiber™ die UHPC-Produktion unterstützt
Die Shandong Jianbang Chemical Fiber Co., Ltd. liefert Ecocretefiber™-Mikrostahlfasern für UHPC, RPC, vorgefertigter Beton, Reparaturmaterialien und andere hochleistungsfähige zementäre Systeme.
Mikrostahlfasern bilden das interne Rissüberbrückungssystem, das UHPC sein beständiges Zugverhalten und sein Verhalten nach Rissbildung verleiht. Die FHWA weist darauf hin, dass die Leistungsfähigkeit von UHPC stark abhängt von Fasertyp, Menge, Verteilung und Ausrichtung.
Shandong Jianbang Fiber hat festgestellt, dass die Wahl der Fasern auf die Schalung und den Gießprozess abgestimmt sein muss. Eine lange Faser sorgt zwar für eine stärkere individuelle Überbrückung, lässt sich jedoch in engen Abschnitten möglicherweise schwerer verteilen. Eine feinere und kürzere Faser ergibt eine höhere Faserdichte pro Kilogramm, allerdings muss die Matrix dafür sorgen, dass sie gleichmäßig in der Matrix verteilt bleibt.
Bei UHPC-Projekten sollten Auftraggeber Folgendes überprüfen:
- Faserlänge
- Faserdurchmesser
- Seitenverhältnis
- Zugfestigkeit
- Oberflächenbeschichtung
- Dosierung nach Volumen
- Mischverfahren
- Durchflussanforderung
- Dicke des Bauteils
- Voraussichtliche Gussrichtung
Ecocretefiber™ kann Bauunternehmer, Fertigteilwerke, UHPC-Hersteller, Händler und Infrastruktur-Einkäufer bei der Auswahl von Spezifikationen, der Planung von Probebestellungen, der Verpackung, dem OEM-Service und der Kommunikation hinsichtlich der Anwendung unterstützen.
Checkliste für den Käufer für einen UHPC-Faser- und Schalungsversuch
| Frage | Warum es wichtig ist |
|---|---|
| Was ist der schmalste Querschnitt des Bauteils? | Dadurch werden die geeignete Faserlänge und der Strömungsweg begrenzt. |
| Wo wird das UHPC in die Form eingebracht? | Der Einlass steuert den Durchfluss und die Faserausrichtung. |
| Wie groß ist die maximale Strömungsreichweite? | Lange Strömungswege können zu Orientierungsunterschieden führen. |
| Ist das Formular vollständig wasserdicht? | Durch das Austreten verändern sich die Oberflächenbeschaffenheit und die lokale Zusammensetzung. |
| Ist die Kontaktfläche nicht saugfähig? | Wasserverlust kann die UHPC-Oberfläche beschädigen. |
| Welche Ballaststoffdosis wird verwendet? | Die Dosierung beeinflusst die Fließfähigkeit und die Verstärkungsdichte. |
| Welcher Durchflusswert ist erforderlich? | Die Mischung muss die Geometrie ohne Entmischung ausfüllen. |
| Findet die Wärmeaushärtung vor oder nach dem Abisolieren statt? | Die Antwort bestimmt die Wahl des Formmaterials. |
| Ist die Oberfläche architektonisch gestaltet? | Die Oberflächenbeschaffenheit und die Kontrolle des Trennmittels spielen dabei eine entscheidende Rolle. |
| Wird ein Prototyp gegossen? | Ein Test deckt Probleme hinsichtlich Undichtigkeit, Durchfluss, Fasern und Freisetzung auf. |
Schlussfolgerung
Eine UHPC-Schalung ist nicht nur ein Behälter für Frischbeton. Sie bestimmt die Geometrie, die Dichtheit, die Oberflächenqualität, die Einbringrichtung, die Faserausrichtung, die Aushärtung und die Konsistenz der Produktion.
Shandong Jianbang Fiber hat festgestellt, dass die wichtigsten Anforderungen eine ausreichende Steifigkeit, wasserdichte Verbindungen, nicht saugfähige Kontaktflächen, genaue Abmessungen, eine kontrollierte Abgabe und ein geplanter Füllweg sind.
Stahlschalungen eignen sich für den wiederholten Einsatz unter hoher Belastung. Aluminium reduziert das Gewicht und beschleunigt die modulare Montage. Formen aus Kunststoff und GFK bieten einen Mehrwert bei kleineren oder komplexen Formen. Dauerformen können spezielle Verbundkonstruktionen stützen.
Das Schalungssystem muss zudem mit dem Mikrostahlfasersystem kompatibel sein. Die Gussrichtung und die Geometrie beeinflussen die Faserausrichtung. Die Faserausrichtung wirkt sich wiederum auf die Rissüberbrückung und das Verhalten nach der Rissbildung aus. Das bedeutet, dass sich der Schalungsentwickler, der UHPC-Lieferant, der Faserlieferant, der Fertigteilhersteller und der Bauunternehmer vor Produktionsbeginn abstimmen sollten.
Shandong Jianbang Chemical Fiber Co., Ltd. liefert Ecocretefiber™-Lösungen mit Mikro-Stahlfasern für UHPC- und RPC-Projekte. Durch die richtige Auswahl der Fasern und ein gut durchdachtes Schalungssystem lassen sich bei diesem Werkstoff eine bessere Risskontrolle, Oberflächenqualität, Maßgenauigkeit und Produktionszuverlässigkeit erzielen.
