journal article·2024-03

Einfluss der physikalischen und chemischen Eigenschaften von Zementstein auf das Abplatzen von Beton unter Brandeinwirkung – Teil 2

Jochen Reiners, Jochen Zehfuß, Frank Dehn, Christoph Müller

Beton- und Stahlbetonbau· Volume 119· Issue 3
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Abstract

Abstract Einige größere Brandereignisse der letzten Jahrzehnte, insbesondere solche in Tunneln und Parkhäusern, haben das Bewusstsein von Planern bezüglich der möglichen Neigung von Beton zu explosiven Abplatzungen im Brandfall erhöht. In bestimmten Anwendungsbereichen können diese die Feuerwiderstandsdauer brandbeanspruchter Bauteile verkürzen. Welche Mechanismen für die explosiven Abplatzungen verantwortlich sind, wird unter Wissenschaftlern kontrovers diskutiert. Die im Teil 1 dieses Beitrags beschriebenen Brandversuche an Betonprobekörpern haben gezeigt, dass die Zementart einen deutlichen Einfluss auf die Neigung von Beton zu explosiven Abplatzungen haben kann. Drei gemeinsame Merkmale wurden für diejenigen Betone identifiziert, die eine erhöhte Anfälligkeit für Abplatzungen aufwiesen. Für jedes dieser drei Merkmale wurde eine entsprechende Hypothese hinsichtlich dessen möglichen Beitrags zum Betonabplatzen im Brandfall aufgestellt. Der vorliegende zweite Teil des Beitrags beschreibt die Überprüfung der drei Hypothesen durch ein entsprechendes Versuchsprogramm. Als Ergebnis der Untersuchungen wurden die Hauptmechanismen identifiziert, durch welche Abplatzungen ausgelöst werden.
Source: crossref · Quality: baseline

Research context

OpenAlex topics: Fire effects on concrete materials · Engineering and Material Science Research · Fire dynamics and safety research

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

Affiliations

VDZ Technology gGmbH Abteilung Betontechnik Toulouser Allee 71 40476 Düsseldorf

Technische Universität Braunschweig Beethovenstraße 52 38106 Braunschweig

Karlsruher Institut für Technologie (KIT) Gotthard-Franz-Straße 3 76131 Karlsruhe

References (21)

Show source-provided references
1. Lutze D.; vom Berg W. (2008)Handbuch Flugasche im Beton - Grundlagen der Herstellung und Verwendung. Berlin: Verlag Bau+Technik.
2. Romberg H. (1978)Zementsteinporen und Betoneigenschaften. Beton-Informationen H. 5 S. 50–55.
3. Phan L. T.; Carino N. J. (2001)Mechanical Properties of High-Strength Concrete at Elevated Temperatures. NIST Interagency/Internal Report (NISTIR) National Institute of Standards and Technology Gaithersburg.10.6028/NIST.IR.6726 ↗
4. Horvath J.; Schneider U.; Diederichs U. (2004)Brandverhalten von Hochleistungsbetonen. TU Wien Institut für Baustofflehre Bauphysik und Brandschutz Schriftenreihe 11.
5. Thelandersson S. (1972)Effect of High Temperatures on Tensile Strength of Concrete. Bulletins of Division of Structural Mechanics and Concrete Construction Lund Institute of Technology 26.
6. International Organization for Standardization (2013)Hygrothermal performance of building materials and products - Determination of hygroscopic sorption properties. ISO 12571 : 2013.
7. Reiners J.; Zehfuß J.; Dehn F.; Müller C. (2024) Einfluss der physikalischen und chemischen Eigenschaften von Zementstein auf das Abplatzen von Beton unter Brandeinwirkung – Teil 1. Beton- und Stahlbetonbau 119 H. 1.https://doi.org/10.1002/best.20230008610.1002/best.202300085 ↗
8. Deutsches Institut für Normung DIN (2021) EN 12390–1 : 2021Testing hardened concrete - Part 1: Shape dimensions and other requirements for specimens and moulds; s.l. Berlin: Beuth.
9. Kodur V. (2014)Properties of Concrete at Elevated Temperatures. International Scholarly Research Notices (ISRN) Civil Engineering.10.1155/2014/468510 ↗
10. Behnood A.; Ghandehari M. (2009)Comparison of compressive and splitting tensile strength of high-strength concrete with and without polypropylene fibers heated to high temperatures. Fire Safety Journal 44 No. 8 pp. 1015–1022.10.1016/j.firesaf.2009.07.001 ↗
11. Khoury G. A. (1983)Transient thermal creep of nuclear reactor pressure vessel type concretes[Diss.] s.l. : London Univ.
12. Zhang Q.; Ye G. ( 2012)Dehydration kinetics of Portland cement paste at high temperature. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 110 No. 1 pp. 153–158.10.1007/s10973-012-2303-9 ↗
13. Schrefler B. A. et al. (2002)Thermo-hydro-mechanical modelling of high performance concrete at high temperature. Engineering Computations 19 No 7 pp. 787–819.10.1108/02644400210444320 ↗
14. Khoury G. A. (2006)Strain of heated concrete during two thermal cycles: Part 1: Strain over two cycles during first heating and at subsequent constant temperature ; Part 2: Strain during first cooling and subsequent thermal cycle ; Part 3: Isolation of strain components and strain model development. Magazine of Concrete Research 58 No. 6 7) pp. 367–385 387–400 421–435.10.1680/macr.2006.58.6.367 ↗
15. Klingsch E. W. (2014)Explosive spalling of concrete in fire[Dissertation]. Zürich ETH.
16. Bentur A. (1991)Microstructure of high strength concrete. Freunde des Instituts für Massivbau [eds.] Hochfester Beton (Darmstädter Massivbau-Seminar 16.–17. 10. 1991).
17. Gao J. M.; Qian C. X.; Liu H. F.; Wang B.; Li L. (2005)ITZ microstructure of concrete containing GGBS. Cement and Concrete Research 35 No. 7 pp. 1299–1304.10.1016/j.cemconres.2004.06.042 ↗
18. Harmathy T. Z. (1970)Thermal Properties of Concrete at Elevated Temperatures. Journal of Materials 5 No. 1 pp. 47–74.
19. Bazant Z. P. (1997)Analysis of pore pressure thermal stress and fracture in rapidly heated concrete. NIST Ed. International Workshop on Fire Performance of High-Strength Concrete – Proceedings (Gaithersburg MD 13.–14. 02. 1997). Gaithersburg MD pp. 155–164.
20. Lottman B. B. G. (2017)The spalling mechanism of fire exposed concrete. Diss.] s.l. : Delft TU.
21. CEN [ed.] (2022)Eurocode 2 - Design of concrete structures - Part 1–2: General rules - Structural fire design FprEN 1992–1-2 : 2022(as submitted to CEN/TC 250 for Formal Vote version October 2022). FprEN 1992–1-2 : 2022.