Ringversuch zum statischen Spaltzugversuch nach AL Sp-Beton

Round robin test for the static splitting tensile strength test according to AL Sp-Beton

  • Für die rechnerische Dimensionierung der Betondecken im Oberbau von Verkehrsflächen für den Neubau sowie die Erneuerung nach RDO-Beton 09 ist die statische Spaltzugfestigkeit an der unteren und oberen Bohrkernscheibe entprechend der Vorgaben der AL Sp-Beton zu bestimmen. Aufgrund der unzureichenden Kenntnis der Präzision dieses Prüfverfahrens wurden, basierend auf dem Entwurf des FGSV-Merkblatts zur statistischen Auswertung von Prüfergebnissen, mit einem breit aufgestellten Ringversuch die statistischen Kennwerte an Labor- und Bestandsbetonen unter Vergleich- und Wiederholbedingungen ermittelt. Zur möglichst guten statistischen Absicherung nahmen an dem Ringversuch dreizehn erfahrene Prüfstellen teil, die vorab einem Audit unterzogen wurden. Zur Abdeckung des vielschichtigen Einsatzes des Prüfverfahrens erfolgte der Ringversuch an acht Prüflosen, die sowohl die Erst-/ Eignungsprüfung und Übereinstimmungskontrolle bei Neubaumaßnahmen, als auch die Restsubstanzbewertung von Betonfahrbahnplatten berücksichtigen. Zur Bewertung des Materialeinflusses wurde zusätzlich ein Prüflos mit Labormörtel untersucht. Die Probenvorbereitung erfolgte zentral an der BAM. Zur Sicherstellung einheitlicher Prüfbedingungen bei den Prüfstellen wurde zusätzlich eine detaillierte Standardarbeitsanweisung erarbeitet, die partiell bereits Eingang in das Normenwerk gefunden hat. Bei der Plausibilitätsprüfung aller prüflosspezifischen Einzelwerte der Spaltzug- und Druckfestigkeit wurden vereinzelt sowohl Ausführungsfehler als auch Übertragungs- und Tippfehler festgestellt. Der sich anschließende Lilliefors-Test zeigt, dass die ermittelten Einzelwerte bis auf wenige Ausnahmen normalverteilt sind und damit die Voraussetzungen für die statistische Auswertung gegeben sind. Mittels grafischer Darstellung der Mandel’s h- und k-Werte wurden die Auffälligkeiten hinsichtlich der Mittelwerte und Varianzen prüflosspezifisch für die einzelnen Prüfstellen visualisiert und anschließend einige von ihnen mittels Grubbs- und Cochran-Test als Ausreißer identifiziert. Nach Ausreißerelimination wurde mit dem klassischen Verfahren bei der Spaltzugfestigkeit der geringste Variationskoeffizient unter Vergleich- und Wiederholbedingungen bei der Erst-/Eignungsprüfung mit 6,2 und 6,4 % ermittelt. Bei einer Verminderung des Materialein-flusses durch die Verwendung eines Labormörtels verbessern sich die statistischen Kennwerte auf 4,5 und 5,3 %. Mit 8,2 und 9,5 % bzw. 8,6 und 9,5 % werden bei der Restsubstanz-bewertung von Wasch- und Unterbetonen die höchsten Werte bestimmt. Das robuste Auswerteverfahren (ohne Eliminierung der Ausreißer) nach dem Entwurf des FGSV-Merkblatts zur statistischen Auswertung von Prüfergebnissen erwies sich in der Form als ungeeignet und bedurfte einer Überarbeitung. Bezüglich der vergleichend mit klassischen und robusten Verfahren gewonnenen Kennwerte ist festzustellen, dass bei sehr homogenen Messergebnissen eines Prüfloses beide Verfahren nahezu die gleichen statistischen Kennwerte liefern. Bei der Eliminierung von Ausreißern sind die Ergebnisse des robusten Verfahrens in der Regel etwas größer als die des klassischen Verfahrens. Die begleitenden vertiefenden Untersuchungen bei der Spaltzugprüfung mit innovativen Prüftechniken lieferten wertvolle Erkenntnisse zur Bewertung der Prüfeinflüsse.
  • The computational design of concrete pavements according to the requirements of the RDO-Beton 09 requires the splitting tensile strength to be determined according to specifications of the AL Sp-Beton. However, detailed information on the precision of the described test procedure is missing. Therefore, a round robin test was set up in order to determine the statistical parameters of the prescribed splitting tensile strength test on laboratory concrete and cores extracted from concrete pavements in terms of repeatability and reproducibility. 13 testing institutes have been involved in the round robin test to guarantee a representative coverage of the sector. The selected testing institutes have been audited prior the round robin test in order to ensure their capabilities. The round robin test was divided into 8 testing lots for covering the broad field of possible applications. Thereby, the testing lots cover both the initial testing of concrete and quality control of new construction. The latter case implies also the assessment of existing concrete pavements. Additionally, a cementitious mortar was designed in order to consider the influence of the material, such as maximum grain size, on the test procedure. The samples were prepared at BAM to guarantee a uniform sample preparation. Furthermore, a standard operating procedure was prepared to assure constant test conditions at the testing institutes. This standard operating procedure is already partly considered by the corresponding standard. A revision of the data reported by the testing institutes revealed that execution errors, transcription errors as well as typing errors occurred. However, a Lilliefors-Test was conducted to verify the Gaussian distribution of the reported test data and to allow the further statistical analysis. Only view data sets do not follow a Gaussian distribution, has no remarkable influence on the obtained statistical data. By means of the graphical illustration of Mandel’s h- and k-values, abnormalities of the arithmetic mean and variance are depicted. These apparent abnormalities can be identified as outliers using the Grubbs and Cochran test. After eliminating the identified outliers, the corresponding statistical parameters have been determined using the classical method for data analysis. The lowest coefficient of variation that was determined for the splitting tensile strength by using the classical method for assessment of the repeatability and reproducibility of the test procedure amounts to 6.2 and 6.4%, respectively, for the initial testing of concrete. Reducing the material influence by using a cementitious mortar, the corresponding statistical parameters were reduced to 4.5 and 5.3%. On the contrary, the highest statistical values were obtained for the assessment of existing concrete pavements. Here, values of 8.2 and 9.5% were obtained for the exposed aggregate concrete and 8.6 and 9.5% for the subconcrete, respectively. The robust method for data analysis (without elimination of outliers) according to the draft version of the technical bulletin of the FGSV turned out to be inappropriate and required, therefore, a revision. Comparing the statistical parameters obtained by the classical and robust method used for data analysis it can be stated that both methods result in nearly identical values for homogeneous data sets without outliers. Considering outliers in the existing data sets, the statistical parameters obtained by the robust method are slightly higher than the values obtained by the classical method with elimination of outliers. The additional investigations on the splitting tensile strength using innovative test procedures provided valuable findings for the assessment of test results.

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Metadaten
Author:Frank Weise, Götz Hüsken
URN:urn:nbn:de:hbz:opus-bast-26626
ISBN:978-3-95606-688-7
ISSN:0943-9323
Series (Serial Number):Berichte der Bundesanstalt für Straßenwesen, Reihe S: Straßenbau (178)
Publisher:Fachverlag NW in der Carl Ed. Schünemann KG
Place of publication:Bremen
Contributor(s):Marianne Niedack-Nad
Document Type:Book
Language:German
Date of Publication (online):2022/05/17
Date of first publication:2022/05/20
Publishing institution:Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt)
Release Date:2022/05/20
Number of pages:90
Comment:
Bericht zum Forschungsprojekt 29.0257
Ringversuch zum statischen Spaltzugversuch
nach AL Sp-Beton

Fachbetreuung
Marko Wieland
Christoph Becker

Referat
Betonbauweisen
Licence (German):License LogoBASt / Link zum Urhebergesetz

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