Nachbildung der Hydroabrasionsbeanspruchung im Laborversuch

Von feststoffhaltigem Wasser überströmte Betonoberflächen von Wasserbauwerken zeigen nach entsprechender Beaufschlagungsdauer einen erheblichen Oberflächenverschleiß. Durch die bewegten Feststoffe wird in die Betonoberflächen kinetische Energie eingetragen, die zu einer oberflächennahen Gefügeschädigung in Form von Mikrorissen führt. Um eine Aussage zum vorhandenen Abrasionswiderstand bzw. zur Restlebensdauer von abrasionsbelasteten Betonoberflächen an Wasserbauwerken treffen zu können, ist eine genaue Kenntnis der Zusammenhänge zwischen den Abrasionsvorgängen an der Betonoberfläche und der gleichzeitig und zuvor auf mikroskopischer Ebene stattfindenden Degradation des Betongefüges in der abrasiv belasteten Schicht erforderlich. In der vorliegenden Studie wurden neben den Experimenten zur Hydroabrasion eingehende Untersuchungen zur Werkstoffcharakterisierung durchgeführt, mit denen Änderungen der Gefügestruktur des Betons unter besonderer Berücksichtigung der Rissentwicklung erfasst werden konnten. In diesem ersten Teil des Aufsatzes werden die experimentellen Ergebnisse vorgestellt und diskutiert. Auf Basis der gewonnenen Erkenntnisse und Daten wurde anschließend ein vorhandenes Abrasionsprognosemodell erweitert, welches nun eine quantitative Prognose des Oberflächenverschleißes ermöglicht. Dieses Modell wird im zweiten Teil des Artikels präsentiert.

Simulation of hydro-abrasion loading in the laboratory: Part 1 - Experimental investigation into the deterioration of concrete
The concrete surfaces of hydraulic structures can deteriorate severely when continuously or frequently overflowed by water containing solid particles; this process is called hydro-abrasion. Kinetic energy introduced to the concrete surface by moving solid particles leads most probably to near-surface damage of the concrete in the form of micro-cracks. In predicting the abrasion resistance and the remaining lifetime of concrete structures subjected to hydro-abrasion, a sound knowledge of the mechanisms leading to the wear of concrete on different levels of observation is needed. Besides the hydro-abrasion tests morphological analysis of the concrete microstructure was performed in order to attain better understanding of the wear mechanisms. In this first part of the paper the experimental results are presented and discussed. Based on the attained insights and data, an existing abrasion prognosis model for abrasion was extended, which now allows for a quantitative prediction of the surface wear. This model will be described in the second part of the article.