Als entscheidender Bestandteil der Bau- und Infrastrukturentwicklung birgt die Betonindustrie ein erhebliches Potenzial für zukünftiges Wachstum, steht aber auch vor zahlreichen Herausforderungen. Eine solche Herausforderung ist das Auftreten von Betonrissen, die maßgeblich durch die Temperatur beeinflusst werden können. Eine wirksame Temperaturkontrolle ist unerlässlich, um die Rissbildung zu minimieren und so die strukturelle Integrität und Haltbarkeit von Beton zu verbessern.

Die Auswirkungen der Temperaturkontrolle auf die Betonrissbildung lassen sich in den folgenden Aspekten zusammenfassen:

1. Durch Temperaturschwankungen induzierte thermische Belastung

Während des Hydratationsprozesses von Zement entsteht erhebliche Wärme, die zu einem Anstieg der Innentemperatur führt. Wenn der Temperaturunterschied zwischen der Innen- und Außenseite des Betons zu groß wird, kommt es zu einer ungleichmäßigen thermischen Ausdehnung und Kontraktion, was zu thermischer Spannung führt. Übersteigt diese Spannung die Zugfestigkeit des Betons, kommt es zur Rissbildung.

2. Einfluss der internen-externen Temperaturdifferenz

Aufgrund seines beträchtlichen Volumens wird die innere Wärme von Beton langsam abgeleitet, wodurch ein erheblicher Temperaturunterschied zwischen innen und außen entsteht. Untersuchungen zeigen, dass bei einem Temperaturunterschied von mehr als 25 °C erhebliche Zugspannungen im Beton entstehen, die möglicherweise Risse verursachen. Daher ist die Beherrschung dieses Temperaturunterschieds von entscheidender Bedeutung, um die Rissbildung zu verhindern.

3. Einfluss der Temperaturänderungsrate

Auch schnelle Temperaturschwankungen können zu Rissen führen. Kühlt beispielsweise die Oberfläche von frisch gegossenem Beton zu schnell ab oder werden bei plötzlichen Temperaturabfällen unzureichende Dämmmaßnahmen getroffen, entsteht ein steiler Temperaturgradient, der zur Rissbildung führt.

4. Arten und Eigenschaften temperaturbedingter Risse

Zu den temperaturbedingten Rissen zählen vor allem Wärmeausdehnungsrisse, Kaltkontraktionsrisse und Frostausdehnungsrisse. Wärmeausdehnungsrisse weisen typischerweise breitere Mitten und schmalere Enden auf, wohingegen Kaltkontraktionsrisse eine relativ konstante Breite beibehalten. Diese Risse beeinträchtigen nicht nur das Erscheinungsbild von Bauwerken, sondern können auch zur Korrosion des Bewehrungsstahls führen und so die Haltbarkeit und Undurchlässigkeit des Bauwerks beeinträchtigen.

5. Vorbeugende Maßnahmen zur Temperaturkontrolle

Um temperaturbedingte Rissbildung zu vermindern, werden folgende Maßnahmen empfohlen:

- Optimieren Sie das Betonmischungsdesign: Verwenden Sie Zemente mit geringer Hitze (z. B. Hüttenzement oder Flugaschezement), reduzieren Sie den Zementgehalt und integrieren Sie Flugasche oder hocheffiziente Wasserreduzierer, um die Hydratationswärme zu senken.

- Kontrollieren Sie die Gießtemperatur: Senken Sie während der Bauarbeiten im Sommer die Gießtemperatur, um Hochtemperaturbedingungen zu vermeiden. Erhöhen Sie während des Winterbaus die Gießtemperatur, um sicherzustellen, dass die Innentemperatur über der Außenumgebungstemperatur bleibt.

- Führen Sie geeignete Aushärtungspraktiken ein: Führen Sie umgehend eine Nasshärtung durch, um ein Schrumpfen der Oberfläche zu verhindern. Begrenzen Sie während der Abkühlphase die Abkühlrate auf nicht mehr als 2 °C pro Tag.

- Verwenden Sie schichtweises und segmentiertes Gießen: Verwenden Sie bei großvolumigem Beton schichtweise und segmentierte Gießmethoden, um die Wärmeableitung zu erleichtern und Einschränkungen zu reduzieren.

- Isoliermaßnahmen anwenden: Bei starkem Temperaturabfall die Betonoberfläche isolieren, um übermäßige Temperaturgradienten zu vermeiden.