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Title
Beitrag zur Entwicklung eines Schaumbetons mit Hilfe partikelstabilisierter Schäume / vorgelegt von: Lukas Shamoun
Additional Titles
A contribution to the development of foamed concrete with particulate stabilized foams
AuthorShamoun, Lukas
Thesis advisorBruckner, Heinrich
Published2017
Descriptionx, 120 Blatt
Institutional NoteWien, FH Campus Wien, Masterarb., 2017
Date of SubmissionJuly 2017
LanguageGerman
Document typeMaster Thesis
Keywords (DE)hochfester Beton / Microsilika / Schaumbeton / Schaumgehalt / Schaumbildner / Schaumstabilität / Wasser-Zement-Wert
Keywords (EN)Ultra High Performance Concrete / Microsilica / Foamed concrete / Foam content / Foam agent / Foam stability / Water-Concrete-Ratio
Keywords (GND)Schaumbeton
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Abstract (German)

Diese Arbeit beschäftigt sich im Besonderen mit der Schaumstabilität, als wichtige Voraussetzung für die Herstellung von Schaumbeton. Die Entwicklung von "monolithischen" Bauteilen im Zusammenhang mit dem Recycling von Bauteilen, ist eine aktuelle Frage der Bauwissenschaften. Ein Ansatz zur Lösung dieser Frage ist die Entwicklung von Schaumbeton mit entsprechender Druckfestigkeit. Die Herstellung der Betone ist wesentlich von der Stabilität des verwendeten Schaums und von der Herstellungsmethode abhängig.

Die vorliegende Arbeit beinhaltet neben einem theoretischen Zugang zum Thema, auch praktische Laborversuche. Im ersten Teil der Arbeit werden die Grundlagen zu Schaumbeton näher betrachtet. Der zweite Teil der Arbeit geht auf Laboruntersuchungen der Schaumstabilität ein. Im Forschungslabor der Technischen Universität Wien wurden acht Versuche durchgeführt, die einen tieferen Einblick in die Problematik der Schaumstabilität des Schaumbetons verschaffen sollen. In der Vorversuchsreihe wurden die zwei Komponenten, Schaum und Beton, getrennt voneinander analysiert und es wurde versucht den Schaum mit Hilfe von Partikeln ausreichend zu stabilisieren, damit dieser beim Mischen mit dem Beton nicht zerfällt.

Um den Schaum zu stabilisieren, sprich vom Zerfallen oder vom Auflösen in Wasser abzuhalten, wurden verschieden Schaumrezepturen untersucht. Damit der Einsatz von Schaumbeton in der Bauwirtschaft ausgeweitet werden kann, ist es notwendig innovative Schaumrezepturen und Herstellungsmethoden zu entwickeln. Mit dieser Arbeit soll ein Beitrag dazu geleistet werden, um die Probleme bei der Herstellung von Schaumbeton auszuräumen, wie zum Beispiel das Drainageverhalten des Schaums, oder die Verteilung der Luftblasen im Schaumbeton. Gerade diese Problematiken erschweren es den Schaumbeton in der Bauwirtschaft zum Beispiel als Estrich oder Ausgleichschichten zu verwenden.

Die Versuche mit der Partikelstabilisierung brachten folgende Ergebnisse:

Bei der Ziegelmehl Stabilisierung kam es bei der stabilsten Rezeptur (Z3,45) nach 72 Minuten zu einer Drainagewirkung. Die Dichte dieses Schaumes lag bei 48,5 kg/m bei einem Produktionsdruck von 3,48 bar.

Die stabilste Schaumrezeptur mit Mefisto L05, (Mischung CM3) kam schneller zu ihrer Drainagewirkung als die Rezeptur mit Ziegelmehl. Der erste Wasserverlust des produzierten Schaums bei 3,15 bar und mit einer Dichte von 55,0 kg/m begann schon nach 47 Minuten.

Mit Hilfe von Microsilica wurde es geschafft den Schaum am längsten hinsichtlich seiner Drainagewirkung zu stabilisieren. Der Schaum mit der Rezepturbezeichnung AP1 zeigte nach 84 Minuten noch keinen Drainageeffekt. Die Schaumdichte von 57,4 kg/m wurde bei einem Produktionsdruck von 3,38 bar erreicht.

Abstract (English)

This work is about foam stability, which is an important prerequisite for the production of foamed concrete. The development of "monolithic" components in connection with the recycling of components is a current question of construction sciences. One approach to solving this question is the development of foamed concrete with corresponding compressive strength. The production of the concretes is essentially dependent on the stability of the foam used and on the production method.

In addition to a theoretical approach to the topic, the present work also includes practical laboratory tests. In the first part of the thesis, the fundamentals of foamed concrete are examined. The second part of the work is based on laboratory tests on foam stability. In the research laboratory of the Vienna University of Technology, eight experiments were carried out to provide a deeper insight through the foam stability of the foamed concrete. In the preliminary series the two components, foam and concrete, were analyzed separately and attempts were made to stabilize the foam sufficiently with the aid of particles so that it does not disintegrate when mixing with the concrete.

In order to stabilize the foam to prevent it from disintegrating or dissolving in water, various foam formulations were examined. In order to expand the use of foamed concrete in the construction industry, it is necessary to develop innovative foam formulations and production methods. This work is intended to contribute to the problem of the production of foamed concrete, such as the drainage behavior of the foam, or the distribution of air bubbles in the foamed concrete. These problems make it particularly difficult to use foamed concrete in the construction industry, for example as screed or leveling layers.

The experiments with particle stabilization gave the following results:

In the case of brick powder stabilization, the most stable formulation (Z3.45) resulted in a drainage effect after 72 minutes. The density of this foam was 48,5 kg/m with a production pressure of 3,48 bar.

The most stable foam formula with Mefisto L05 (mixture CM3) came to its drainage effect faster than the recipe with brick flour. The first water loss of the produced foam at 3,15 bar and with a density of 55,0 kg/m began after 47 minutes.

With the help of Microsilica, it was possible to stabilize the foam longest with regard to its drainage effect. The foam with the formulation designation AP1 showed no drainage effect after 84 minutes. The foam density of 57,4 kg/m was achieved at a production pressure of 3.38 bar.

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