Untersuchung der Einflussgrößen auf die Frost-Tau-Wechselbeständigkeit von grobkeramischem Irdengut

Abstract

Im Rahmen der vorliegenden Diplomarbeit wurden diverse Parameter von grobkeramischem Irdengut untersucht und analysiert, ob ein Zusammenhang zwischen diesen und der Frost-Tau-Wechselbeständigkeit hergestellt werden kann. Über drei Versuchsreihen hinweg wurden an diversen Ziegelproben Versuche zur Wasseraufnahme, Ultraschalllaufzeit, Porengrößenverteilung mittels Quecksilberporosimeter und Frost-Tau-Versuche durchgeführt.In der ersten Versuchsreihe wurde durch die Variation der Probengröße untersucht, ob die Geometrie der Proben eine messbare Auswirkung auf die Dauerhaftigkeit der Ziegelproben hat. Bei der zweiten und dritten Versuchsreihe wurde zum einen die Temperatur variiert, auf die während des Frostvorgangs abgekühlt wurde, zum anderen fand eine Betrachtung des Porenraumes und dessen Veränderung während der Frost-Tau-Belastung statt. Außerdem wurde Beobachtet, ob Steifigkeitsveränderungen der Proben mittels Ultraschallmessungen aufgezeigt werden können. Bei allen gemessenen Parametern wurde die Entwicklung während fortschreitender Frost-Tau-Beanspruchung untersucht. Dies brachte eine deutliche Steigerung der Anzahl an Versuchen in Relation zur ersten Versuchsreihe mit sich.Die Auswertung der Ergebnisse zeigt, dass das unterschiedliche Materialverhalten unabhängig von der Probengeometrie ist. Durch die Versuche zur Porengrößenverteilung (Wasseraufnahme unter Vakuum und Quecksilberporosimetrie) kann keine relevante Änderung der Porenstruktur im Zuge der Frost-Tau-Zyklen beobachtet werden. Die Ultraschallmessungen liefern konsistente Resultate, konkrete Zusammenhänge zwischen diesen und der Resistenz gegen Frostbeanspruchung können jedoch nicht eindeutig festgestellt werden.Betrachtet man sämtliche Ergebnisse der Versuchsreihen, lassen sich bekannte Zusammenhänge bestätigen. Die Wasseraufnahme des Materials und das totale Porenvolumen liefern eine grobe Einteilung in frostbeständige und frostgefährdete Grobkeramiken. Eine Verallgemeinerung der indirekten Bestimmung der Widerstandsfähigkeit gegen Frost von grobkeramischem Irden-gut durch die Porengrößenverteilung oder sonstige durchgeführte Untersuchungen lässt sich jedoch nicht eindeutig finden. Dies bestätigt die Annahme, dass aufgrund der starken Unterschiede der Materialzusammensetzung, die der Herstellung von Keramikwerkstoffen mit verschiedener Materialgüte und Zuschlagstoffen zugrunde liegt, keine sichere Aussage zum Verhalten bei Frostbeanspruchung möglich ist. Die in der Literatur beschriebenen und im Rahmen dieser Arbeit betrachteten indirekten Methoden sind nach den vorliegenden Untersuchungen offenbar kein Er-satz für die aufwendige direkte Simulation der Frost-Tau-Beanspruchung der Probekörper.

The aim of this diploma thesis was to study various parameters of coarse ceramic earthenware to analyse whether a correlation between the parameters and freeze-thaw resistance can be established. In the study, tests on water absorption, ultra-sonic transit time, pore size distribution using mercury porosimeters and freeze-thaw tests were performed on various brick samples.In the first test series, the sample size was varied to see if the dimensions of the samples had a measurable effect on the durability of the ceramics. In the second and third series, the samples were cooled to different temperatures during the freeze-thaw process and changes in the pore space during the freeze-thaw process were examined. In addition, it was attempted to show the change in rigidity of the specimens by ultrasonic measurements. The variation of all measured parameters was studied during the freeze-thaw exposure. Consequently, the number of tests significantly increased in relation to the first series.The results show that the material behaviour is independent of the sample size. Also, no relevant change during the freeze-thaw cycles could be observed through the tests on pore size distribution (water absorption under vacuum and mercury porosimeter). The results on ultrasonic measurements are consistent, but no specific correlations to the resistance to freeze-thaw stress could be found.In conclusion, commonly known correlations could be confirmed. The water absorption of the material and the total pore volume offer a way to classify ceramics into material resistant to frost and material susceptible to frost. However, an indirect method of the resistance to frost of coarse ceramic earthenware through the pore size distribution or other studies could not be found. As variations in ceramic materials production, including diversity in material grades and aggregates, lead to significant differences in material composition, no reliable statement on the behaviour un-der frost stress is possible. According to the studies, the indirect analysis described in the litera-ture, and explored within the scope of this work, cannot replace the complex direct simulation of the freeze-thaw stress of the test specimens.