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Rheologische Charakterisierung von Frischbeton : Entwicklung eines adaptiven Rheometers und Untersuchung wandgleitunterdrückender Messgeometrien
Ort / Verlag
Paderborn
Erscheinungsjahr
2023
Verknüpfte Titel
Beschreibungen/Notizen
Tag der Verteidigung: 04.10.2023
ger: Auch wenn Beton bereits seit einigen Jahrtausenden verwendet wird, sind seine absoluten rheologischen Eigenschaften bis heute nur wenig erforscht. Dies hängt insbesondere damit zusammen, dass kommerzielle Rheometer aufgrund ihrer Messspaltgröße nicht für Beton geeignet sind. Da die Kenntnis der Betonrheologie für die Bewältigung zukünftiger Herausforderungen jedoch notwendig ist, lag der Hauptfokus dieser Arbeit auf der Entwicklung eines adaptiven koaxialen Betonrheometers, kurz ACCR, zur Bestimmung rheologischer Absolutwerte. Mit dem entwickelten Rheometer konnte, nach erfolgreicher Validierung der Funktionsweise, Beton mit hoher Reproduzierbarkeit rheologisch charakterisiert werden. Dies wurde vor allem durch die baulichen Besonderheiten (rotierende Bodenplatte; adaptive, temperierte Messoberflächen) des ACCR ermöglicht. Aufgrund des vergleichsweise großen Messspalts konnte weiterhin eine neuartige, auf PIV-basierende Methode zur Fließgrenzbestimmung implementiert werden, welche vielversprechende Ergebnisse gezeigt hat. Ein weiterer Fokus der Arbeit lag auf der simulativen Bestimmung von Korrekturwerten für verschiedene, strukturierte Koaxialsysteme, welche für die meisten wandgleitenden Fluide erforderlich sind. Da der simulative Ansatz nur minimale Abweichungen zu aufwändig bestimmten Laborwerten zeigte, konnte abschließend das Fließfeld innerhalb der Strukturen näher charakterisiert werden.
eng: Even though concrete has been used for several millennia, its absolute rheological properties are still poorly researched. This is particularly due to the fact that commercial rheometers are not suitable for concrete because of their measuring gap size. However, since the knowledge of concrete rheology is necessary to cope with future challenges, the main focus of this work was the development of an adaptive coaxial concrete rheometer, or ACCR for short, to determine absolute rheological values. After successful validation of the rheometer functionality, concrete could be rheologically characterized with high reproducibility with the developed rheometer. This was possible mainly due to the special constructional features (rotating bottom plate; adaptive, temperature-controlled measuring surfaces) of the ACCR. Furthermore, due to the comparatively large measuring gap, a novel PIV-based method for yield stress measurements could be implemented, which showed promising results. Another focus of the work was the simulative determination of correction values for different structured coaxial systems, which are required for most wall-slipping fluids. Since the simulative approach showed only minute deviations from the elaborately determined laboratory values, the flow field within the structures could be characterized in more detail.