Fadi Awed

• Das primäre Ziel der vorliegenden Dissertation war es, vertiefte Kenntnisse über die Luftpermeabilität von ultrahochfesten Betonen (engl. UHPC) zu erlangen. Auf Grundlage von experimentellen Untersuchungen wurden herstellungsbedingte sowie lagerungsbedingte Parameter erforscht, welche die Luftpermeabilität beeinflussen können. Von einem großen Interesse bei diesen Untersuchungen war die Beobachtung der Permeabilitätsänderung über die Zeit an drei UHPC-Mischungen mit verschiedenen Zusammensetzungen bei unterschiedlichem Betonalter (28, 90, 180 und 365 Tage). Darüber hinaus wurden potenzielle Korrelationen zwischen der Permeabilität und anderen Kennwerten des UHPC untersucht. Für die experimentellen Untersuchungen wurde ein neu an der Technischen Universität Kaiserslautern entwickeltes und validiertes Messverfahren zur Bestimmung des Permeabilitätskoeffizienten ultrahochfester Betone verwendet. Insgesamt zeigten die Untersuchungsergebnisse, dass sowohl die Wärmebehandlung als auch die Wasserlagerung effiziente Maßnahmen zur Permeabilitätsreduktion sind. Die Untersuchungen zum Langzeitverhalten (bis 365 Tagen) deuteten auf einen wesentlichen Zusammenhang zwischen der Permeabilität und der vorgenommenen Nachbehandlung im jungen Betonalter (28 Tage) hin. Darüber hinaus nahm die Permeabilität unter Frost-Tau-Beanspruchung ab, was den hohen Widerstand von UHPC gegenüber solchen Expositionen erklärt. Die hervorragenden Eigenschaften von UHPC eröffnen ein breites Spektrum neuer Anwendungsgebiete. Die sehr niedrige Luftdurchlässigkeit von UHPC ermöglicht dessen Verwendung im Bereich der Vakuumisolationspaneele (VIP). Diese Art der Vakuumdämmung weist ca. 1/5 bis 1/10 der Wärmeleitfähigkeit im Vergleich zu konventionellen Dämmungen auf, bei gleichzeitig sehr geringer Dicke (2 – 3 cm). Infolge des im Paneel erzeugten Vakuums wird der Wärmetransport durch Strahlung, Konvektion und Wärmeleitung wesentlich behindert. Auf der Grundlage der aus den experimentellen Untersuchungen gewonnenen Permeabilitätswerte wurde eine kritische Beurteilung der Anwendbarkeit von UHPC als vakuumisoliertes Element vorgenommen.
• The main objective of the present thesis was to gain more in-depth knowledge about the air permeability of ultra-high performance concrete (UHPC) and the influencing factors. Based on experimental investigations, parameters related to production and bearing condition of UHPC that influence the air permeability were studied. Of great interest in these investigations was the observation of the permeability changes over time by studying three UHPC mixtures with different compositions at different concrete age (28, 90, 180 and 365 days). Furthermore, potential correlations between permeability and UHPC parameters were investigated. For the experimental investigations of UHPC, a newly measuring method of the permeability coefficient was developed and validated at the University of Kaiserslautern. Overall, the results showed that both heat treatment and water storage are efficient methods of reducing permeability. The investigations of the long-term behavior (up to 365 days) of UHPC revealed a great correlation between the permeability and the treatment applied to young concrete (28 days). Furthermore, permeability under freeze-thaw conditions has decreased, thus confirmed the high resistance of UHPC to such exposure. The excellent properties of UHPC enable a wide range of new applications. The very low air permeability of UHPC enables its use in the field of vacuum insulation panels (VIP). This type of vacuum insulation demonstrates approximately 1/5 to 1/10 of the thermal conductivity compared to conventional insulation, using less thickness (2 – 3 cm). As a result of the vacuum created in the panel, heat transport by radiation, convection and conduction is significantly impeded. Based on the permeability values obtained from the experimental investigations, a critical assessment of the applicability of UHPC as a vacuum-insulated element was made.