Kritische Betrachtung von Temperaturkriterien zur Kontrolle der erhärtungsbedingten Rissgefahr

Für die Betonherstellung auf der Baustelle werden diverse Begrenzungen der Betontemperatur vorgeschrieben. Vorrangig zielen diese auf die Sicherstellung der Verarbeitbarkeit des Frischbetons unter extremen Witterungsbedingungen sowie eine ordnungsgemäße Hydratation ab. Darüber hinaus bestehen für bestimmte Anwendungen zusätzliche Regelungen für die Betontemperatur, um die erhärtungsbedingte Rissgefahr bzw. Rissintensität infolge Zwangs zu reduzieren. In diesem Zusammenhang werden die maximale Bauteiltemperatur, die maximale Frischbetontemperatur oder auch die maximale Temperaturgradiente über den Querschnitt pauschal begrenzt. Allerdings werden diese Grenzwerte unabhängig von der Umgebungstemperatur definiert. Inwieweit diese Temperaturgrenzen für die erhärtungsbedingte Rissgefahr gerechtfertigt sind, wird mit thermomechanischen Simulationen an 3D‐Volumenmodellen untersucht. Im Detail wird die erhärtungsbedingte Temperatur‐ und Spannungsentwicklung infolge der Betonerhärtung für unterschiedliche Bauteiltypen und Umgebungsrandbedingungen simuliert und hinsichtlich der einhergehenden Rissgefahr ausgewertet. Die systematische Auswertung der Ergebnisse zeigt, dass die pauschalen Begrenzungen der maximalen Bauteiltemperatur und der Frischbetontemperatur lediglich pragmatische Lösungen für die Kontrolle der erhärtungsbedingten Rissgefahr darstellen und in manchen Fällen auch nicht zielsicher greifen. Für eine effektive Steuerung sind diese Grenzwerte daher stets in Zusammenhang mit den klimatischen Randbedingungen zu definieren.

Various limits for the concrete temperature are specified for the production of concrete on site. These are primarily to ensure the workability of the fresh concrete in extreme weather conditions and to ensure proper hydration. There are also additional concrete temperature requirements for certain applications to reduce the risk of cracking or crack intensity due to hardening‐induced restraint stresses. In this context, the maximum member temperature, the maximum fresh concrete temperature or the maximum temperature gradient across the cross‐section are generally limited. However, these limits are defined independently of the ambient temperature. The extent to which these temperature limits are justified in terms of the risk of cracking due to concrete hardening is investigated using thermo‐mechanical simulations on 3D volume models. In detail, the temperature and stress evolution due to concrete hardening is simulated for different member types and ambient boundary conditions and evaluated with respect to the associated risk of cracking. The systematic evaluation of the results shows that the general limits of maximum member temperature and fresh concrete temperature are only pragmatic solutions for controlling the risk of cracking due to concrete hardening. These limits should always be considered with regard to the ambient temperature.