Damit auf der Baustelle fundierte Entscheidungen getroffen werden können, benutzt das Baustoffunternehmen Heidelberg Materials eine Simulations-App von Comsol Multiphysics, die Vorhersagen ermöglicht. Damit Beton das Versprechen der Langlebigkeit erfüllen kann, müssen Bauunternehmer während des Bauprozesses die richtigen Entscheidungen treffen. Diese Entscheidungen beeinflussen die Geschwindigkeit, mit der der Beton aushärtet oder reift. Das bestimmt wiederum seine langfristige Festigkeit und Beständigkeit mit. Die Temperatur spielt bei der Reifung und Festigkeitsentwicklung von Beton eine besonders wichtige Rolle. Da bei der Zementhydratation, der chemischen Reaktion zwischen Zement und Wasser, viel Wärme entsteht, führt dies zu einem Temperaturanstieg während des Erhärtungsprozesses. Die Geschwindigkeit der Zementhydratation ist stark temperaturabhängig, so bewirken höhere Temperaturen eine schnellere Hydratation und Festigkeitsentwicklung. Jedoch ist eine schnelle Hydratation nicht unbedingt wünschenswert: Beton, der bei heißem Wetter schnell erhärtet, wird wahrscheinlich schwächer sein als Beton, der unter kühleren Bedingungen langsamer reift. Umgekehrt beeinträchtigen auch Temperaturen unter dem Gefrierpunkt die Festigkeitsentwicklung.

Abschätzen mit der Reifemethode

Bauunternehmer können das potenzielle Ergebnis eines Betongusses mithilfe der Reifemethode vorhersagen. Aber es kann schwierig sein, diese Technik in der Praxis anzuwenden. Die über 50 Jahre alte Methode wird angewandt, um abzuschätzen, wie sich die Temperatur auf die Entwicklung der Betonfestigkeit auswirkt. Sie kombiniert bekannte Metriken mit standort- und projektspezifischen Daten. Die Werte für die Reifefunktion und die Referenzfestigkeit einer Betonmischung können im Voraus ermittelt werden. Die Temperatur aber, der der Beton ausgesetzt sein wird, muss

geschätzt werden. Diese geschätzte Temperaturkurve sollte die Umgebungstemperaturen und die durch die Zementhydratation erzeugte interne Wärme berücksichtigen. Genau hier kann Comsol Multiphysics Ungewissheit durch Simulation beseitigen. Die Multiphysik-Software ermöglicht es Nutzern, Simulations-Apps zu erstellen, womit Prozesse getestet und vorhergesagt werden können. Heidelberg Materials stellt seinen Kunden das Computerprogramm HETT22 zur Verfügung. Diese kompilierte Simulations-App, die zeitnahen Zugriff auf Prognosen bietet, die auf multiphysikalischen Modellen basieren, berücksichtigt die Bedingungen vor Ort, die Umgebungstemperaturen, die Materialauswahl und andere relevante Variablen.

HETT22 und die zugehörigen Modelle wurden für Heidelberg Materials von Deflexional erstellt. Der Comsol Certified Consultant ist spezialisiert auf die Verwendung der Software zur Erstellung von Multiphysik-Modellen und Simulations-Apps. Deflexional verwandelte die Modelle mithilfe des Application Builders von Comsol in eine benutzerdefinierte App. Anschließend wurde diese mit dem Comsol Compiler für Dritte bereitgestellt. Durch den Einsatz von Simulationen zur Vorhersage möglicher Ergebnisse des frühen Reifeprozesses können Bauunternehmer ihre Entscheidungen in Bezug auf Baualternativen mit größerer Sicherheit treffen – und zwar bevor ihre Entscheidungen tatsächlich in Stein gemeißelt sind.

Multiphysik-Simulation in den Händen von Bauunternehmern

Mit HETT22 kann ein kurzer Durchlauf eines hypothetischen Betongussprojekts demonstriert werden. Benutzer der App beginnen mit der Auswahl aus einer Liste typischer Fälle, die verschiedene Bauszenarien darstellen. Im Anschluss definieren sie die Parameter für die Gussgeometrie, die Materialmischung, die Festigkeitsklasse des Betons, den Zeitrahmen und die erwarteten Wetterbedingungen. Das Modell berücksichtigt, wie sich die physikalische Umgebung eines Gussteils auf dessen Verhalten auswirken kann.