Das Projekt "Entwicklung und Erprobung von Rezepturen fuer extrem dichten und dauerhaften Beton fuer Bauwerke fuer den Gewaesserschutz" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Braunschweig, Institut für Baustoffe, Massivbau und Brandschutz, Amtliche Materialprüfanstalt für das Bauwesen durchgeführt. Es ist geplant, die niedersaechsische Sonderabfalldeponie Hoheneggelsen (SDH) durch mehrere Ringschaechte aus Beton zu erweitern. In diesem Zusammenhang wurden Betonrezepturen entwickelt und erprobt, die einen grossen Widerstand gegen korrosive Einfluesse durch Deponiesickerwaesser und aehnliche Fluessigkeiten aufweisen. Dazu wurden acht Betone unter Verwendung von Portlandzement, Hochofenzement, Flugasche und Silikastaub hergestellt, die eine grosse Korrosionsbestaendigkeit erwarten liessen. Die Betone wurden anhand der Parameter Druckfestigkeit, Wassereindringtiefe, Trocknungsverhalten, Sauerstoffpermeabilitaet, Gesamtporositaet, Kapillare Wasseraufnahme, Porenradienverteilung, Phasenbestand und Carbonatisierungstiefe vergleichend untersucht. Die Bestaendigkeit der Betone wurde durch Einlagerungsversuche (Dauer fuenf Monate) in verschiedenen Fluessigkeiten geprueft. Die korrosiven Medien orientierten sich an den Sickerwaessern der Sonderabfalldeponie Hoheneggelsen. Die eingelagerten Proben wurden auf ihre Porenradienverteilung, die Sauerstoffpermeabilitaet, auf Umbildungen des Phasenbestandes, Eindringen von Chlorid, Sulfat und Zink sowie auf ihre Biegezugfestigkeit untersucht. Alle Betone zeigten bei loesendem Angriff durch austauschfaehige Salze bzw. niedrigem pH-Wert etwa gleiche Abtragungsraten. In einer Loesung mit hohem Sulfat- und Schwermetallgehalt bildeten die Betone mit Portlandzement eine Kruste aus Gips und einem Magnesium-Mangan-Zink-Sulfat-Hydroxid-Hydrat. Treibende Phasen konnten innerhalb der Betone jedoch nicht nachgewiesen werden. Vor allem aufgrund der sehr kleinen Transportkoeffizienten, der guenstigen Porenradienverteilung, einem grossen Widerstand gegen das Eindringen von Chlorid, der geringen Waermeentwicklung und einem sehr geringen Wassereindringen erscheint ein Beton mit hochgeschlacktem Hochofenzement mit Flugaschezusatz als die guenstigste getestete Rezeptur.
Das Projekt "Zeitrafferversuche an Beton in Deponiesickerwasser und Lebensdauerprognose fuer Betonbauteile in der Sonderabfalldeponie Hoheneggelsen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Braunschweig, Institut für Baustoffe, Massivbau und Brandschutz, Amtliche Materialprüfanstalt für das Bauwesen durchgeführt. Im Zusammenhang mit den Planungen zur Erweiterung der niedersaechsischen Sonderabfalldeponie Hoheneggelsen (SDH) stellte sich die Frage nach der Lebensdauer von Betonbauteilen in Kontakt mit Deponiesickerwasser. Dazu wurden an Proben eines sehr dichten und dauerhaften Betons Korrosionsversuche durchgefuehrt. Es wurden Proben drucklos und unter 10 bar Druck ueber eine Zeitdauer von maximal einem Jahr in zwei synthetische Sickerwaesser und zum Vergleich in Trinkwasser eingelagert. Die beiden korrosiven Fluessigkeiten enthielten bis zu 6036 mg/l Ammonium, 12700 mg/l Sulfat, 22319 mg/l Chlorid und andere betonangreifende Ionen. Die Versuche wurden sowohl bei 3,5 Grad C als auch bei 35 Grad C durchgefuehrt. Die Proben wurden nach 6 bzw. 12 Monaten auf Veraenderungen des Phasenbestandes mit Hilfe der Roentgenpulverdiffraktometrie und der Differentialthermoanalyse/gravimetrie untersucht. Weiterhin wurde die axiale Zugfestigkeit der Proben, die Sauerstoffpermeabilitaet, die Porenradienverteilung und der Chloridgehalt der Proben gemessen. Ausserdem wurde der Korrosionszustand einbetonierter Bewehrung untersucht und die Oberflaeche der korrodierten Proben mikroskopisch vermessen. Waehrend der Einlagerung bildeten sich je nach korrosivem Medium auf der Oberflaeche der Proben und teilweise auch im oberflaechennahen Beton die Phasenneubildungen Gips, (Mg,Mn)9Zn4(SO4)2(OH)22 x 8H2O und Zn5(OH)5Cl2. Risse traten nicht auf. An den Proben die einer Loesung mit 6036 mg/l Ammonium ausgesetzt waren, konnte ein loesender Angriff beobachtet werden. Dieser Angriff aeusserte sich in einer Abtragung des Bindemittels, die nach einjaehriger Beaufschlagung bei 35 Grad C den groessten beobachteten Wert von ca. 0,8 mm erreichte. Diese Proben zeigten auch einen erheblichen Abfall der axialen Zugfestigkeit und einen starken Anstieg der Sauerstoffpermeabilitaet. Die bei 3,5 Grad C einem loesenden Angriff ausgesetzten Proben zeigten zwar ebenfalls eine hohe Abtragungsrate, aber keinen Abfall der axialen Zugfestigkeit und keinen Anstieg der Sauerstoffpermeabilitaet im Vergleich zu den wassergelagerten Proben. Trotz sehr grosser gemessener Chloridgehalte, auch in groesserer Tiefe der Proben, konnte an einbetonierten Bewehrungsstaehlen keinerlei verstaerkte Korrosion im Vergleich mit wassergelagerten Proben beobachtet werden. Die grossen analysierten Chloridgehalte werden auf die Ausfaellung des oben genannten basischen Zinkchlorids im Porenraum des Betons zurueckgefuehrt.
Das Projekt "Chemischer Angriff auf Beton in einer Deponie-Sickerwasserklaeranlage - Folgerungen fuer die Bauausfuehrung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Braunschweig, Institut für Baustoffe, Massivbau und Brandschutz, Amtliche Materialprüfanstalt für das Bauwesen durchgeführt. Die Betonbauteile der Sickerwasserklaeranlage der Hausmuelldeponie Braunschweig-Watenbuettel wurden aufgrund des grossen Ammoniumgehaltes des Sickerwassers (loesender Angriff auf Beton) vollstaendig mit HDPE-Folien ausgekleidet. Ziel dieses Forschungsprojektes war es, zu untersuchen, ob in Teilbereichen einer solchen Klaeranlage auf den Oberflaechenschutz der Betonbauteile verzichtet werden kann, der mit erheblichen Kosten verbunden ist. Dazu wurden Betonproben aus einem Zement HOZ 35 L HS/NW/NA (CEM III/B 32,5HS/NW/NA) mit einem Wasserzementwert von 0,45 hergestellt und in den Rohsickerwasserspeicher, die vorgeschaltete Denitrifikation, den Ueberlauf eines der Becken zur Nitrifikation, den Zwischenspeicher sowie zum Vergleich in Wasser eingelagert. Die maximale Einlagerungsdauer betrug 545 Tage. Die Proben wurden zunaechst auf makroskopisch sichtbare Veraenderungen untersucht. Ausserdem wurde die Wuerfeldruckfestigkeit, die offene Porositaet, die Trockenrohdichte, die Dicke der nichtalkalischen Randzone, die Chloridkonzentration sowie die Porenradienverteilung untersucht. Phasenanalytische Untersuchungen wurden mittels Differentialthermoanalyse/-gravimetrie (DTA/TG) durchgefuehrt. Es zeigte sich, dass die eingelagerten Proben trotz des hohen Ammoniumgehaltes des Sickerwassers keinerlei Korrosionserscheinungen aufwiesen. Dieses Ergebnis ist mit hoher Wahrscheinlichkeit auf den grossen Hydrogencarbonatgehalt des Sickerwassers zurueckzufuehren. Im Rahmen eines zeitlich parallel laufenden DFG-Forschungsvorhabens wurde das Problem auch mit einem rechnerischen Simulationsverfahren untersucht. Die Simulationsberechnungen zeigten das gleiche Ergebnis wie die experimentellen Untersuchungen und stuetzen die Aussage, dass die Hemmung des loesenden Angriffs auf den Hydrogencarbonatgehalt des Sickerwassers zurueckzufuehren ist. Die Ammonium-Abbauleistung der Klaeranlage laesst einen Verzicht auf einen Oberflaechenschutz in den Becken zur Nitrifikation und den nachgeschalteten Bereichen zu. In den Becken in denen ein hoher Ammoniumgehalt vorliegt (Rohsickerwasserspeicher und vorgeschalteten Denitrifikation) sollte auch in Zukunft auf einen Oberflaechenschutz nicht verzichtet werden, da ein gleichbleibend hoher Hydrogencarbonatgehalt im Sickerwasser ueber laengere Zeitraeume nicht garantiert werden kann. Eine kurzfristig erhoehte Ammoniumkonzentration in den ungeschuetzten Becken durch moegliche Betriebsstoerungen kann im Hinblick auf den Korrosionsschutz des Betons ohne weiteres toleriert werden. Es wird empfohlen, den Beton nach den Anforderungen der Umweltklasse 3 der DIN V ENV 206 /1/ zu konzipieren und ein Hochofenzement mit grossem Huettensandgehalt sowie auf der Innenseite der Becken ein Nennmass der Betondeckung von 5 cm vorzusehen. Einleitungen saurer Medien in die Becken sind in ausreichender Entfernung von Betonbauteilen anzubringen.
Das Projekt "Biologisch-technologische Untersuchungen an Holzrammpfaehlen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hamburg, Department für Biologie, Zentrum Holzwirtschaft, Ordinariat für Mechanische Holztechnologie und Institut für Holzphysik und Mechanische Technologie des Holzes der Bundesforschungsanstalt für Forst- und Holzwirtschaft durchgeführt. Hoelzerne Pfahlgruendungen als Fundament fuer moderne, mehrstoeckige Gebaeude gehoeren der Vergangenheit an. Dennoch muss nach wie vor mit dieser Gruendungsart gerechnet werden. Dies zeigen Sanierungs- und Umbaumassnahmen (z.B. Geschossaufstockungen) in der Hamburger Innenstadt. Die Jahrzehnte alten Gruendungspfaehle sollen auch nach einer Gebaeudemodernisierung weiterhin die Lasten aus der Konstruktion in den Boden einleiten. Daher ist eine Abschaetzung ihrer Tragfaehigkeit unerlaesslich. Hierbei spielt natuerlich ihr Erhaltungszustand eine entscheidende Rolle. Eine vollstaendige Erneuerung kann erhebliche wirtschaftliche Auswirkungen zur Folge haben. Die aus konkreten, praxisbezogenen Anfragen entstandenen Untersuchungen, die von den Instituten fuer Holzphysik und mechanische Technologie des Holzes sowie fuer Holzbiologie und Holzschutz der Bundesforschungsanstalt fuer Forst- und Holzwirtschaft Hamburg gemeinsam durchgefuehrt wurden, erlauben einen Einblick in die Problematik der Holzqualitaetspruefung und Materialerhaltung bei Gruendungspfaehlen. Dabei steht die fuer die Praxis entscheidende Frage einer Lebensdauerprognose im Vordergrund. Durch eine zweckmaessige Probenentnahme von Stammscheiben und Bohrkernen aus der Gruendung vor Ort koennen anschliessend im Labor durch biologische (Bestimmung von Holzart und Splint/Kernanteil, Nachweis von holzzerstoerenden Organismen sowie Bestimmung des Faeuletyps und der zellulaeren Zerstoerung) und mechanische Untersuchungen (Druckfestigkeit und Holzfeuchtigkeit ueber den Pfahlquerschnitt) die erforderlichen Informationen ueber eine Qualitaetsbeeintraechtigung und deren moegliche Ursache gewonnen werden. Auf dieser Grundlage ist darueber hinaus auch eine Abschaetzung der zukuenftigen Standzeit moeglich, sofern gleichbleibende Bedingungen, wie z.B. Wassersaettigung des Holzes, gewaehrleistet sind. Die bis jetzt durchgefuehrten Untersuchungen zeigen deutlich die Notwendigkeit wissenschaftlich-fundierter Untersuchungen bei der Bestimmung des Holzerhaltungszustandes. Eine entsprechende Pruefmethode ist in Bearbeitung.
Das Projekt "Lebensdauerprognose für die Tragstrukturen von Offshore-Windenergieanlagen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz Universität Hannover, Institut für Stahlbau durchgeführt. Tragstrukturen von Windenergieanlagen (WEA) werden hochdynamisch beansprucht. Während der 20-Jährigen Lebensdauer muss mit über 109 Lastspielen aus Wellen, Wind und Anlagenbetrieb gerechnet werden. Aufgrund dieser Randbedingungen kommt dem Ermüdungsnachweis von Offshore-WEA für eine sichere und wirtschaftliche Bemessung eine besonders hohe Bedeutung zu. Realistische Lebensdauerprognosen machen die Entwicklung von verbesserten Methoden und Bemessungsgrundlagen für die unter komplexen Beanspruchungen stehenden verschiedenen Konstruktionsformen der Tragstrukturen von Offshore-WEA erforderlich. Den zunehmenden Anlagengrößen und Wassertiefen kommt dabei besondere Aufmerksamkeit zu. Ziel des Forschungsvorhabens ist es, mit den aus einer Gesamtsimulation stammenden Beanspruchungen eine Reihe von typischen Konstruktionsdetails vertieft zu untersuchen und die Bemessungsmodelle für Ermüdung zu verbessern: 1. geschweißte Verbindungen (Rohrknotenverbindungen von Tripod- oder Jacket-Strukturen). 2. Hybridverbindungen (Grouted Joints). 3. geschraubte Verbindungen (z.B. Ringflanschverbindungen mit großen Schrauben). Zusammenfassend sollen die Arbeiten im Rahmen dieses Forschungsprojektes dazu beitragen, die Planungssicherheit im Hinblick auf die Lebensdauer der Tragstrukturen, bei Beachtung der durch den Herstellungs- und Montageablauf vorgegebenen wirtschaftlichen Randbedingungen, zu erhöhen.