Bachelorarbeiten



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Laufende Bachelorarbeiten



"Einfluss der Gefügestruktur auf das Transportverhalten flüssiger Medien in Betonen"

Verschiedenste flüssige Medien dringen während der Lebensdauer eines Betonbauteils in dieses hinein. Dabei können diese flüssigen Medien einen negativen Einfluss auf die Dauerhaftigkeit des Bauteils haben. Neben der Dichtigkeit gegen Wasser bei wasserundurchlässigen Bauteilen (z.B. Kellerwände) hat insbesondere das Eindringverhalten von Salzen und Chloriden Auswirkungen auf die Lebensdauer von Bauteilen. Der Feuchtetransport im Beton erfolgt durch Permeation, kapillares Saugen, Diffusion oder Osmose. Die Eindringgeschwindigkeit und auch die Eindringtiefe hängen maßgeblich von der Struktur des Betongefüges, bzw. dem Widerstand gegen eben diese Arten des Eindringens ab. Hier spielen die Dichtigkeit der einzelnen Komponenten aber auch die Porosität eine entscheidende Rolle. Zudem kann sich die Gefügestruktur über die Lebensdauer negativ verändern. Betonstraßen z.B. sind dynamischen Belastungen aus Verkehr und Temperatur ausgesetzt, wodurch sich mit zunehmenden Lastwechseln Gefügeschädigungen in Form von Mikrorissen einstellen. Diese haben einen negativen Effekt auf das Eindringverhalten von Flüssigkeiten in den Beton. Die Verteilung, Orientierung, Länge und Anzahl der Mikrorisse sind entscheidende Parameter für das geänderte Eindringverhalten durch innere Schädigungen.

"Fugenlose Instandsetzung von Betonfahrbahndecken mit Carbonbeton – Reflexionsrisse, Schwindverformungen und Spannungsentwicklung"

Fahrbahndecken aus Beton unterliegen im Laufe ihrer Lebensdauer einer Vielzahl von Beanspruchungen. Sowohl lastunabhängige Einflüsse aus Witterung, als auch Verkehrsbelastungen spielen dabei eine wesentliche Rolle. Konventionelle Betonfahrbahndecken werden zur Vermeidung von wilden Rissen mit Fugen hergestellt. Diese Fugen stellen eine maßgebliche Schwachstelle dar und erfordern eine kontinuierliche Wartung und Instandhaltung. Oftmals würde es bei Betonfahrbahndecken ausreichen, lediglich den Oberbeton zu erneuern, wenn der Unterbeton noch entsprechend intakt ist. Dabei erweisen sich insbesondere die Fugen als kritisch, da diese in der Neubetonschicht übernommen werden müssen. Zweckmäßig wäre eine fugenlose dünnschichtige Instandsetzung, die es ermöglicht auf den Austausch der Betontragschicht zu verzichten. Für die Entwicklung eines solchen Instandsetzungsverfahren soll Carbonbeton als Material für die Neubetonschicht zum Einsatz kommen.

Ziel dieser Bachelorarbeit ist es durch eine fundierte Literaturrecherche zunächst Aufbau, Eigenschaften und Besonderheiten von Carbonbeton zu eruieren. Im Folgenden soll die Eignung von Carbonbeton für die fugenlose dünnschichtige Instandsetzung von Betonfahrbahndecken erläutert werden. Dazu sollen insbesondere die Themen Spannungsentwicklung, Schwindverformungen und Reflexionsrisse herausgearbeitet und ihre Auswirkungen auf den Verbund zwischen Alt- und Neubeton und den Beton im Allgemeinen erläutert werden.

"Fugenlose Instandsetzung von Betonfahrbahndecken mit Carbonbeton – Verbundverhalten von Alt- und Neubeton"

Fahrbahndecken aus Beton unterliegen im Laufe ihrer Lebensdauer einer Vielzahl von Beanspruchungen. Sowohl lastunabhängige Einflüsse aus Witterung, als auch Verkehrsbelastungen spielen dabei eine wesentliche Rolle. Konventionelle Betonfahrbahndecken werden zur Vermeidung von wilden Rissen mit Fugen hergestellt. Diese Fugen stellen eine maßgebliche Schwachstelle dar und erfordern eine kontinuierliche Wartung und Instandhaltung. Oftmals würde es bei Betonfahrbahndecken ausreichen, lediglich den Oberbeton zu erneuern, wenn der Unterbeton noch entsprechend intakt ist. Dabei erweisen sich insbesondere die Fugen als kritisch, da diese in der Neubetonschicht übernommen werden müssen. Zweckmäßig wäre eine fugenlose dünnschichtige Instandsetzung, die es ermöglicht auf den Austausch der Betontragschicht zu verzichten. Für die Entwicklung eines solchen Instandsetzungsverfahren soll Carbonbeton als Material für die Neubetonschicht zum Einsatz kommen.

Ziel dieser Bachelorarbeit ist es durch eine fundierte Literaturrecherche zunächst Aufbau, Eigenschaften und Besonderheiten von Carbonbeton zu eruieren. Im Folgenden soll die Eignung von Carbonbeton für die fugenlose dünnschichtige Instandsetzung von Betonfahrbahndecken erläutert werden. Insbesondere ist das Verbundverhalten von Alt- und Neubeton zu betrachten. Neben den grundlegenden Mechanismen, sollen Möglichkeiten zur Verbundoptimierung und der Einfluss zyklischer Beanspruchungen herausgearbeitet werden.

"Einfluss der Gefügestruktur auf das Transportverhalten flüssiger Medien in Betonen"

Verschiedenste flüssige Medien dringen während der Lebensdauer eines Betonbauteils in dieses hinein. Dabei können diese flüssigen Medien einen negativen Einfluss auf die Dauerhaftigkeit des Bauteils haben. Neben der Dichtigkeit gegen Wasser bei wasserundurchlässigen Bauteilen (z.B. Kellerwände) hat insbesondere das Eindringverhalten von Salzen und Chloriden Auswirkungen auf die Lebensdauer von Bauteilen. Der Feuchtetransport im Beton erfolgt durch Permeation, kapillares Saugen, Diffusion oder Osmose. Die Eindringgeschwindigkeit und auch die Eindringtiefe hängen maßgeblich von der Struktur des Betongefüges, bzw. dem Widerstand gegen eben diese Arten des Eindringens ab. Hier spielen die Dichtigkeit der einzelnen Komponenten aber auch die Porosität eine entscheidende Rolle. Zudem kann sich die Gefügestruktur über die Lebensdauer negativ verändern. Betonstraßen z.B. sind dynamischen Belastungen aus Verkehr und Temperatur ausgesetzt, wodurch sich mit zunehmenden Lastwechseln Gefügeschädigungen in Form von Mikrorissen einstellen. Diese haben einen negativen Effekt auf das Eindringverhalten von Flüssigkeiten in den Beton. Die Verteilung, Orientierung, Länge und Anzahl der Mikrorisse sind entscheidende Parameter für das geänderte Eindringverhalten durch innere Schädigungen.

„Degradationsprozresse in hochfesten Betonen infolge Schwellbeanspruchung“

Aufgrund der hohen Leistungsfähigkeit werden Tragwerksstrukturen zunehmend mit hochfesten und ultrahochfesten Betonen (HPC und UHPC) ausgeführt. Solche Betone weisen im Gegensatz zu normalfestem Beton ein deutlich spröderes Materialverhalten auf, wodurch sie infolge zyklischer Belastungen bei zunehmender Lastwechselzahl schlagartig versagen können. Aber auch schon vor dem letztendlichen Versagen führen zyklische Belastungen in Abhängigkeit der Belastungsintensität und Frequenz zu einer fortschreitenden Gefügeschädigung in Form von Mikrorissen und einer damit einhergehenden Gefügeauflockerung. Anhaltende zyklische Belastungen können damit zu erheblichen Nutzungsbeeinträchtigungen führen, wobei gerade solche Bauteile betroffen sind, die während ihrer Nutzungsdauer mehreren Hundert Millionen Lastwechseln ausgesetzt sind. In diesem Zusammenhang sind unter anderem die Fundamente von Windkraftanlagen (On- und Offshore) zu nennen.

Zur Verbesserung der Duktilität von HPC- und UHPC-Betonen ist es denkbar, Mikrostahlfasern zuzugeben, die ein Mikrorisswachstum begrenzen sollen. Ob hierdurch jedoch die Ermüdungsfestigkeit begünstigt werden kann oder nachteilig beeinflusst wird, ist nicht eindeutig geklärt. Schädigungsprozesse infolge zyklischer Beanspruchungen lassen sich nur schwer charakterisieren, da diese überwiegend im Inneren des Betonbauteils vonstattengehen. Neben zerstörungsfreien Prüfmethoden (u.a. Ultraschallmessungen) können auch zerstörende Untersuchungen (Rissmikroskopie) durchgeführt werden. Die entscheidende Kenngröße zur Erfassung der Betonermüdung stellt jedenfalls die Festigkeit, respektive die Restfestigkeit des Bauteils dar.

"Auswirkungen unterschiedlicher Randbedingungen beim Säureangriff auf Beton"

Nach DIN EN 206-1 / DIN 1045-2 sind bei starken chemischen Angriffen (XA3) besondere Maßnahmen zum Schutz des Beton zu treffen, wie Schutzschichten oder dauerhafte Bekleidungen. Da Schutzschichten eine zum Teil deutlich geringere Lebensdauer als das zu schützende Bauwerk aufweisen, wird verstärkt versucht, Betone mit einem erhöhten Säurewiderstand zu entwickeln. Anhand von Prüfungen kann die Eignung für Bauwerke gegen starken chemischen Angriff nachgewiesen werden. Dies geschieht in der Regel aber projektbezogen und lässt sich nur eingeschränkt auf weitere Vorhaben übertragen. So müssen zum Beispiel Betone für Abwasserbauwerke der Berliner Wasserbetriebe oder der Emscher Genossenschaft gewisse Kriterien bei einem genau definierten Prüfablauf einhalten, um ihren erhöhten Widerstand gegenüber Säureangriff nachzuweisen. Diese Prüfungen zielen mit ihren Randbedingungen und Parametern genau auf solch einen Anwendungsfall ab. Betone, die in diesem Fall ihre Dauerhaftigkeit nachgewiesen haben, könnten aber unter anderen Randbedingungen nur einen unzureichenden oder aber einen besseren Widerstand aufweisen.

Aufgrund der vielen unterschiedlichen Einflüsse auf den Säurewiderstand gibt es kein einheitlich geregeltes Prüfverfahren, um diesen qualitativ sowie quantitativ zu beurteilen. Vielmehr werden Performance-Prüfungen für bestimmte Zusammensetzungen im Einzelfall angewendet. Dennoch beruht der Säurewiderstand bei Betonen auf einigen betontechnologischen Parametern, die unabhängig von den übrigen Randbedingungen im Hinblick auf eine optimale Zusammensetzung berücksichtigt werden müssen. So erweist sich ein besonders dichtes Gefüge bei vielen Säureangriffen als vorteilhaft. Auch weisen bestimmte Zementsorten auf der chemischen Ebene einen besseren Widerstand als andere auf. So kann also vermutet werden, dass sich ein Beton, der sich unter bestimmten Bedingungen bewährt hat, auch unter anderen Randbedingungen als günstig erweist. Inwieweit der Widerstand unter den Randbedingungen A auf den Widerstand unter den Bedingungen B schließen lässt, kann aber bislang nur unzureichend geschätzt werden.

"Verbundverhalten von Makro- und Mikrofasern in einer zementgebundenen Matrix"

Faserbetone werden hauptsächlich in Bereichen eingesetzt, in denen eine Verbesserung des Riss- und Bruchverhaltens erreicht werden soll. Neben diesen Anforderungen bietet Faserbeton die Möglichkeit, dünnwandigere und leichtere Bauteile herzustellen. Dabei wirken die im Beton eingebetteten Fasern als Bewehrung und sollen Zugkräfte abtragen. Hinsichtlich der Faserzugabe kann prinzipiell zwischen zwei Varianten unterschieden werden. Entweder können, durchgehend lange Fasern in Form von Matten oder Gittern in Richtung der zu erwartenden Zugbeanspruchung eingelegt werden, oder es werden kurze Fasern in den Beton eingemischt, wodurch auf die klassische Bewehrung verzichtet werden kann. Eine Kombination von klassischer Stab- bzw. Mattenbewehrung und Fasern, als auch eine Kombination unterschiedlicher Faserarten/-größen (Fasercocktails) stellen gängige Anwendungsformen des Faserbetons dar.

Neben Stahlfasern sollen Carbon-, Glas- und Kunststofffasern, die als Kurzfasern in den Beton eingemischt werden, im Fokus dieser Arbeit stehen. Dazu gilt es zunächst, einen Überblick über die verschiedenen Fasern auf Makro- und Mikroebene zu geben. Um ein besseres Verständnis vom Zusammenspiel der Fasern und Matrix zu erlangen, sollen die grundlegenden Strukturen im Betongefüge erläutert und dargestellt werden. Mit den gewonnen Erkenntnissen soll das Verbundverhalten von Makro- und Mikrofaser in einer zementgebundenen Matrix dargestellt werden.

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Abgeschlossene Bachelorarbeiten



2017

Landau, Felix
Verbundeigenschaften textiler Bewehrungen in Beton

Krasniqi, Driton
Einfluss von Gesteinskörnung auf den Hydratationsgrad von Zementmörteln

Krüsemann, Magdalena
Einfluss von Granulometrie und w/z-Wert auf die Eigenschaften von Zementmörteln

Fiktau, Nico
Verwendung feiner rezyklierter Gesteinskörnung als Zementhauptbestandteil

Kevering, Annika
Dauerhaftigkeit hochfester und ultrahochfester Betone

Müller, Dennis
Einfluss der chmischen Zuammensetzung und der Granulometrie von Hüttensanden auf die Festigkeitsentwicklung von hüttensandhaltigen Betonen

Richter, Magdalena
Untersuchung zu den bestehenden Verfahren zur Ermittlung der Porengröße und Porengrößenverteilung von nichtbindigen Lockergesteinen

Ibuk, Attila
Verarbeitbarkeit und Stabilität von Frischbeton - Prüfverfahren zur Beurteilung besonderer Frischbetoneigenschaften

Goli, Heja
Technische Ausführung der Ringspaltverpressung von Zwei-Komponenten-Mörteln unter Berücksichtigung von materialspezifischen und bautechnischen Faktoren

2016

Kube, Sebastian
Robuste Betone - Einflüsse moderner Fließmittel sowie Feinstoffeigenschaften

Stehr, Lisa
Rissbreitenbeschränkung von textilbewehrten Betonbauteilen

Feller, Johanna
Säurewiderstand von Beton bei Einsatz hüttensandhaltiger Zemente und Hüttensand als Zusatzstoff

Mülleneisen, Markus
Festigkeitsentwicklung von Zwei-Komponenten-Mörteln durch die alkalische Aktivierung von Hüttensanden

Jaschin, Olga
Stahlkorrosion und Instandsetzungskonzepte am Beispiel der Henrichshütte in Hattingen

Ov, David
Festigkeitsentwicklung von Zweikomponentenmörteln durch Zugabe von Additiven mit physikalischen Effekten – Superabsorbierende Polymere

Kempf, Luca-Alexander
Lebensdauerprognose von Betonbauteilen - Dauerhaftigkeit und Restnutzungsdauer

2015

Sternberg, Thorsten
Verhalten von Frischbeton beim Betonieren von Bohrpfählen in nichtbindigem Boden

Siwaily, Ribwar
Einfluss modifizierter Sieblinien auf die Frisch- und Festbetoneigenschaften von Sonderbetonen

Pohl, Sven Michael
Fugen in Betonfahrbahndecken - Maßgebende Einflussparameter auf die Fugenbewegung von Betonfahrbahnplatten

Unger, Kathrin
Hochfeste und Ultra-Hochfeste Betone – Granulometrie und Zusammensetzung der Komposit-Bindemittel

Podszus, John Patrick
Vergleich verschiedener Methoden zur Ermittlung der Oberflächenrauheit von Beton sowie Verfahren zur Oberflächenbehandlung von Beton

Spingher, Suleiman
Alkali-Kieselsäure-Reaktion in Beton – Differenzierte Betrachtung des Einflusses des Gesamtalkaligehaltes ohne und mit externe Alkalizufuhr

Bolte, Laura
Festigkeitsentwicklung eines Zweikomponentenmörtels für die Ringspaltverpressung unter Variation der Zugabemenge und –zeitpunktes der Komponente B (Beschleuniger)

Gorke, Britta
Einfluss unterschiedlicher Zement-Bentonit-Kombinationen auf die Verarbeitbarkeit der Komponente A von Zweikomponentenmörteln für die Ringspaltverpressung

Buckenhüskes, Frederik
Degradationsprozesse in Betonbauteilen infolge zyklischer Lasteinwirkungen

Kopnow, Nikolai
Zweikomponentenmörtel für die Ringspaltverpressung beim maschinellen Tunnelbau im Schildvortrieb

Förster, Kevin
Einfluss unterschiedlicher Bentonite auf die Verarbeitbarkeit der bindemittelhaltigen Komponente von Zweikomponentenmörteln für die Ringspaltverpressung

Oberholz, Tim
Einfluss unterschiedlicher Betonverzögerer auf die Verarbeitbarkeitsdauer der bindemittelhaltigen Komponente von Zweikomponentenmörteln für die Ringspaltverpressung

Biskup, Markus
Fugen in Betonfahrbahndecken – Beanspruchung von heiß verarbeitbaren Fugenmassen

Gellert, Igor
Fugen in Betonfahrbahndecken – Maßgebende Einflussparameter auf die Fugenbewegung von Betonfahrbahnplatten

2014

Chrobok, Daniel
Einfluss der Packungsdichte von Sieblinien auf die Eigenschaften eines Frischbetons

Franke, Sven Niklas
Kapillares Eindringen von Flüssigkeit und Salzen in Straßenbeton

Blank, Juliane
Sensibilität der Frisch- und Festmörteleigenschaften von Ringspaltmörteln gegenüber Schwankungen des Wassergehaltes

Netzer, Niklas
Untersuchungen zur Herstellung von Bohrpfählen aus erosionsfestem Dränbeton

Matentzoglou, Michailina
Einfluss der Feinheit von Flugasche und der mineralogischen Zusammensetzung des Bentonits auf das Entwässerungsverhalten von Ringspaltmörteln

Moisa, Frederik Jan
Einflussfaktoren auf die Biegezugfestigkeit von Betonbalken

Hallmann, Jonas
Schutzmaßnahmen für Bauwerke in betonaggressiven Grundwässern

Johansen, Roman
Entwicklung eines Prüfverfahrens zur Beurteilung der Hautbildung auf Frischbeton

Sebastian, Tim
Untersuchungen zur Tragfähigkeit von Stahlfaserbeton mit Fasercocktails unter extrem exzentrischer Teilflächenbelastung

2013

Müller, Dennis
Bewehrte Verkehrsflächen aus Beton –
Erfahrungen im Ausland und aktuelle Entwicklungen in Deutschland

Plückelmann, Sven
Entwicklung eines Laser-Scan-Verfahren zur Bestimmung des Hohlraumgehaltes und der Oberflächentextur von offenporigem Straßenbeton (COPS)

Motz, Patrick
Einfluss der Vorlagerungsbedingungen auf den Frost-Tausalz-Widerstand von Betonen mit hüttensandhaltigen Zementen

Steer, Sebastian
Untersuchung der gleichzeitigen Verwendung von Polycarboxylatether und Naphthalinsulfonat in selbstverdichtendem Beton

Page, Lena
Bestimmung des Setzfließmaßes von selbstverdichtendem (Fein-) Beton mit unterschiedlichen Prüfverfahren

Akyüz, Erkan
Untersuchung zum Tragverhalten von Stahlfaserbeton aus Fasercocktails mit zwei Fasertypen unter zentrischen Teilflächenbelastungen

Saglam, Sevcam
Ursachen der sekundären Ettringitbildung – chemische Prozesse und deren Auswirkungen auf das Betongefüge

Bäcker, Jan
Beurteilung einer Alkali-Kieselsäure-Reaktion: Vergleich der nationalen und internationalen Prüfverfahren

Waszynski, Simon
Untersuchung der Dauerhaftigkeitseigenschaften von Straßenbetonen unter Verwendung von TiO2-Nanopartikeln

El-Zein, Issa
Einfluss von Faserorientierung im Beton auf das Trag- und Bruchverhalten des Stahlfaserbetons unter zentrischen Teilflächenbelastungen

Kara, Samet
Untersuchungen zur Tragfähigkeit von Beton unter exzentrischer Teilflächenbelastung

2012

Nikoyagize, Marie-Miriam
Untersuchungen zum Hohlraumgehalt eines offenporigen Straßenbetons durch Variation des Leimgehaltes

Föhrer, Timo
Einfluss der Einbaudicke auf die Festigkeitsentwicklung bzw. Dauerhaftigkeit von zementgebundenem Vergussbeton

Gerling, Christian
Einfluss von Stahlfasergehalt auf die Tragfähigkeit von Beton unter zentrischer Teilflächenbeanspruchung bei verschiedenen Belastungsflächen

Kopiec, Sabrina
Beurteilung des Entwässerungsverhaltens von zementhaltigen und zementfreien RSM bei Verwendung von Zusatzstoffen

Tylecki, Patrycja
Vergleich verschiedener Reparatursysteme zur Herstellung einer zweckmäßigen Waschbetonstruktur für Fahrbahndecken

Fischer, Alexander
Optimierung der Mörtelzusammensetzung von Ringspaltmörteln im Hinblick auf die Verarbeitbarkeit und Festigkeitsentwicklung - Teil I

Özalp, Seyfettin
Entwicklung eines frühhochfesten Reparaturbetons für den Straßenbau unter Verwendung von Erhärtungsbeschleunigern

Pilling, Maximilian
Säurebeständiger Beton für Abwasseranlagen - Einflüsse auf die Dauerhaftigkeit infolge mikrobiell induzierter Schwefelsäurekorrosion

El Batt, Ibrahim
Zerstörungsfreie Ermittlung von Gefügeschädigungen in Beton mit Hilfe von Ultraschallmessungen

Noureddine, Mohammad
Bestimmung der Scherfestigkeit an entwässerten Ringspaltmörteln

2011

Stanicki, Sascha
Brandschutz von Tunnelinnenschalen- Betontechnologische Maßnahmen und Brandschutzbekleidungen

Waschull, David
Untersuchungen zu mechanischen Eigenschaften von Beton beim Einsatz von Fasercocktails

Uden, Henning
Einflüsse unterschiedlicher Faserarten und Fasergehalten auf die Verarbeitbarkeit des Stahlfaserbetons

Gähling, Lukas
Entwicklung frühhochfester Reparaturbetone für Verkehrsflächen in Waschbetonbauweise unter Verwendung von Schnellbeton


2010

Mohseni, Seyed A.
Anwendung offenporiger Betondeckschchten zur Reduzierung des Rollgeräusches bei Verkehrsflächen aus Beton

Fazly, Fatima
Einfluss messtechnischer und materialspezifischer Parameter bei rheologischen Untersuchungen


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