Prognosen zur Pumpbarkeit sowie die Optimierung der Betonzusammensetzung für reibungsloses Frischbetonpumpen sollen unbedingt zu den Kernaufgaben der modernen Betontechnologie gehören. In diesem Beitrag wurden verschiedene Messgeräte – Viskosi-meter, Tribometer und Gleitrohr-Rheometer (SLIPER) – vorgestellt, die zur Vorhersage der Fließvorgänge im Förderrohr herangezogen werden können und zur Beurteilung der Pumpbarkeit effektiver als bisherige empirischer Prüfmethoden geeignet sind. Unter Einsatz dieser Geräte wurden Laborversuche an unterschiedlichen Betonarten durchgeführt und ausführlich diskutiert. Die allgemeinen Aussagen lassen sich wie folgt zusammenfassen: Viskosimeter- bzw. Tribometer-Messungen sind geeignet, um den Einfluss der Betonzusammensetzung auf die rheologischen bzw. tribologischen Eigenschaften des Frischbetons zu quantifizieren. Diese Einflüsse machen sich auch bei den SLIPER-Messungen deutlich bemerkbar. Die Betonzusammensetzung hat einen ausgeprägten Einfluss auf das Ausbilden der Gleitschicht an der Rohrwandung und deren rheologische bzw. tribologische Eigenschaften. Die Dicke und Eigenschaften der Gleitschicht sind für den Pumpwiderstand von zentraler Bedeutung. Die gemessenen tribologischen Kennwerten Fließgrenzeparameter τ0G und Viskositätsparameter μG des Betons ermöglichen, zusammen mit den rheologischen Kenngrößen Fließgrenze τ0 und plastische Viskosität μ des gescherten Kernbetons, eine gute Vorhersage der Pumpbarkeit. Die Aussagekraft einer auf diesen Parametern basierten Prognose wurde durch die Gegenüberstellung mit den SLIPER-Messwerten bestätigt. Die erzielten Ergebnisse belegen, dass das Verhalten von Beton in der Rohrleitung als eine Kombination von Gleiten des Betonpfropfens und Scheren des Kernbetons zu betrachten ist. Die aktuelle Herausforderung besteht darin, die Scherrate zu ermitteln, bei der sich Beton in der Leitung nicht länger als Pfropfen bewegt, sondern bereits teilweise außerhalb der Gleitschicht geschert und verformt wird. Die laufenden und zukünftigen Forschungsvorhaben sollen robuste, praxistauglichen Methoden zur Charakterisierung von Betonförderprozessen in Pumpleitungen sowie zur Optimierung der stofflichen Zusammensetzung von Betonen zur Verfügung stellen.
Testing the pumpability of concrete
Prediction of the pumpability and optimization of the concrete composition for smooth concrete pumping should definitely be one of the core tasks for modern concrete technology. This article describes various measuring devices – viscometers, friction measuring instruments and slip-tube rheometers (SLIPER) – that can be used for predicting the flow processes in delivery pipes and are suitable for assessing the pumpability more effectively than previous empirical test methods. Laboratory trials using these instruments were carried out on different types of concrete and are discussed in detail. The general information obtained can be summarized as follows: Measurements with viscometers and friction measuring instruments are suitable for quantifying the influence of the concrete composition on the rheological and tribological properties of the fresh concrete. This influence is also clearly apparent with the SLIPER measurements. The concrete composition has a marked influence on the formation of the sliding layer at the tube wall and its rheological and tribological properties. The thickness and properties of the sliding layer are of central importance for the pumping resistance. Good prediction of the pumpability can be obtained from the measured characteristic tribological variables of the concrete, namely yield point parameter τ0G and viscosity parameter µG, together with the characteristic rheological variables of the sheared core concrete, namely yield point τ0 and plastic viscosity µ. The results achieved confirm that the behaviour of concrete in a pipeline can be considered as a combination of sliding of the concrete plug and shearing of the core concrete. The current challenge is to determine the rate of shear at which the concrete no longer moves as plugs in the pipeline but is already partially sheared and deformed outside the sliding layer. Current and future research projects should make robust, practical, methods available for characterizing the concrete conveying processes in pump lines and for optimizing the material composition of concretes.