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Zeitvariantes Trag- und Schädigungsverhalten von mehrfach wiederholt beanspruchtem polymermodifizierten Beton (PCC). Teil 1: Experimentelle Untersuchungen
Polymermodifizierte zementgebundene Mörtel und Betone (Polymer Cement Concrete - PCC) sind vielseitig einsetzbar, vor allem in der Oberflächensanierung. Aufgrund der immer häufiger geforderten statischen Berücksichtigung des PCC sind genaue Kenntnisse zu seinem Formänderungsverhalten sowie eine wirklichkeitsnahe Modellbildung zum Tragverhalten entsprechender Stahlbetonverbundelemente notwendig. Die gezielte Veränderung der Frisch- und Festbetoneigenschaften durch Polymermodifikationen wird seit vielen Jahren intensiv untersucht. Dabei stehen vor allem der Haftverbund, die Dauerhaftigkeit und die Rissbildung im Vordergrund. Untersucht wurden bereits Polymereinfluss auf die mechanischen Eigenschaften sowie das Bruchverhalten von hoch- und ultrahochfestem Beton, sowie die Eigenschaften verschiedener Polymere und deren Auswirkung auf die Mikrostrukturbildung organischer Bindemittel, das Langzeitverhalten von hochfestem Beton unter Druckbeanspruchung und das Zugkriechen von unbewehrten Betonprobekörpern sowie das Kriechverhalten von Porenbeton. Da sich das Bruchverhalten des PCC in Abhängigkeit von der verwendeten Polymerart signifikant von dem des Normalbetons unterscheiden kann, sind weitere Untersuchungen, insbesondere auf den Gebieten der Strukturbildung und -Schädigung sowie deren Interaktion, notwendig. Es existieren bis heute nur wenige Modelle, die das Betonkriechen sowohl bei geringer als auch bei hoher Beanspruchung wirklichkeitsnah abbilden. Es werden Untersuchungen zum zeit- und beanspruchungsabhängigen Tragverhalten unbewehrter und bewehrter PCC-Probekörper unter mehrfach wiederholter Druck- und Zugbelastung vorgestellt und mit den Ergebnissen ähnlicher Versuche an Normalbeton und hochfestem Beton verglichen. Besondere Aufmerksamkeit wird dabei dem Formänderungsverhalten und der Steifigkeitsdegradation sowie dem Kriechverhalten und der Mitwirkung des Betons zwischen den Rissen gewidmet. Die signifikante Steifigkeitsdegradation sowie das nichtlineare Langzeitverhalten des Betons zeigen, dass bei der Analyse der Kriechauswirkungen des polymermodifizierten Betons auf das Tragverhalten entsprechender Konstruktionen neben den Gebrauchslasten auch die während der Lastgeschichte aufgetretenen maximalen Beanspruchungssituationen sowie die damit verbundenen Strukturveränderungen zu berücksichtigen sind. Die plastischen Stauchungen des polymermodifizierten Betons sind im Vergleich zu Normalbeton und hochfestem Beton um ein Vielfaches größer. Ent- und Wiederbelastungen unterhalb der maximalen Vorbelastung sowie der Dauerstandfestigkeit zeichnen sich durch eine nahezu unveränderliche Steifigkeit und durch annähernd konstante plastische Verformungen aus. Eine lineare Beziehung zwischen der kriecherzeugenden Spannung bzw. der elastischen Verformung und den viskosen Verformungsanteilen kann nicht festgestellt werden. Demzufolge sind die beispielsweise in der DIN 1045-1:2008- 08 vorgeschlagenen Berechnungsverfahren zur Bestimmung des Langzeitverhaltens des Betons nur bedingt auf polymermodifizierte Betonelemente übertragbar. Infolge der verwendeten Polymermodifikation und der damit verbundenen Veränderung der Betoneigenschaften werden an zugbeanspruchtem bewehrtem PCC die Rissbildung und die Steifigkeitsdegradation auf ein höheres Beanspruchungsniveau verschoben, wobei sich größere Rissbreiten und Rissabstände einstellen. Ent- und Wiederbelastungen unter halb der maximalen Vorbelastung weisen eine nahezu konstante Dehnsteifigkeit und eine annähernd unveränderliche plastische Verformung auf. Im Vergleich zu betonstahlbewehrtem Beton weist GFK-stabbewehrter Beton größere Verformungen und Rissbreiten sowie eine ausgeprägtere Steifigkeitsdegradation auf. Bei kontinuierlicher Laststeigerung ist die Mitwirkung des polymer modifizierten Betons zwischen den Rissen bei beiden Bewehrungsvarianten nahezu identisch. Beanspruchungen unterhalb der maximalen Vorbelastung zeigen jedoch, dass die vereinfachte Annahme einer konstanten Steifigkeit und Mitwirkung des Betons zwischen den Rissen bei allen Betonen zu einer unzureichenden Beurteilung des Formänderungsverhaltens entsprechender Verbundelemente führen kann.
Zeitvariantes Trag- und Schädigungsverhalten von mehrfach wiederholt beanspruchtem polymermodifizierten Beton (PCC). Teil 1: Experimentelle Untersuchungen
Polymermodifizierte zementgebundene Mörtel und Betone (Polymer Cement Concrete - PCC) sind vielseitig einsetzbar, vor allem in der Oberflächensanierung. Aufgrund der immer häufiger geforderten statischen Berücksichtigung des PCC sind genaue Kenntnisse zu seinem Formänderungsverhalten sowie eine wirklichkeitsnahe Modellbildung zum Tragverhalten entsprechender Stahlbetonverbundelemente notwendig. Die gezielte Veränderung der Frisch- und Festbetoneigenschaften durch Polymermodifikationen wird seit vielen Jahren intensiv untersucht. Dabei stehen vor allem der Haftverbund, die Dauerhaftigkeit und die Rissbildung im Vordergrund. Untersucht wurden bereits Polymereinfluss auf die mechanischen Eigenschaften sowie das Bruchverhalten von hoch- und ultrahochfestem Beton, sowie die Eigenschaften verschiedener Polymere und deren Auswirkung auf die Mikrostrukturbildung organischer Bindemittel, das Langzeitverhalten von hochfestem Beton unter Druckbeanspruchung und das Zugkriechen von unbewehrten Betonprobekörpern sowie das Kriechverhalten von Porenbeton. Da sich das Bruchverhalten des PCC in Abhängigkeit von der verwendeten Polymerart signifikant von dem des Normalbetons unterscheiden kann, sind weitere Untersuchungen, insbesondere auf den Gebieten der Strukturbildung und -Schädigung sowie deren Interaktion, notwendig. Es existieren bis heute nur wenige Modelle, die das Betonkriechen sowohl bei geringer als auch bei hoher Beanspruchung wirklichkeitsnah abbilden. Es werden Untersuchungen zum zeit- und beanspruchungsabhängigen Tragverhalten unbewehrter und bewehrter PCC-Probekörper unter mehrfach wiederholter Druck- und Zugbelastung vorgestellt und mit den Ergebnissen ähnlicher Versuche an Normalbeton und hochfestem Beton verglichen. Besondere Aufmerksamkeit wird dabei dem Formänderungsverhalten und der Steifigkeitsdegradation sowie dem Kriechverhalten und der Mitwirkung des Betons zwischen den Rissen gewidmet. Die signifikante Steifigkeitsdegradation sowie das nichtlineare Langzeitverhalten des Betons zeigen, dass bei der Analyse der Kriechauswirkungen des polymermodifizierten Betons auf das Tragverhalten entsprechender Konstruktionen neben den Gebrauchslasten auch die während der Lastgeschichte aufgetretenen maximalen Beanspruchungssituationen sowie die damit verbundenen Strukturveränderungen zu berücksichtigen sind. Die plastischen Stauchungen des polymermodifizierten Betons sind im Vergleich zu Normalbeton und hochfestem Beton um ein Vielfaches größer. Ent- und Wiederbelastungen unterhalb der maximalen Vorbelastung sowie der Dauerstandfestigkeit zeichnen sich durch eine nahezu unveränderliche Steifigkeit und durch annähernd konstante plastische Verformungen aus. Eine lineare Beziehung zwischen der kriecherzeugenden Spannung bzw. der elastischen Verformung und den viskosen Verformungsanteilen kann nicht festgestellt werden. Demzufolge sind die beispielsweise in der DIN 1045-1:2008- 08 vorgeschlagenen Berechnungsverfahren zur Bestimmung des Langzeitverhaltens des Betons nur bedingt auf polymermodifizierte Betonelemente übertragbar. Infolge der verwendeten Polymermodifikation und der damit verbundenen Veränderung der Betoneigenschaften werden an zugbeanspruchtem bewehrtem PCC die Rissbildung und die Steifigkeitsdegradation auf ein höheres Beanspruchungsniveau verschoben, wobei sich größere Rissbreiten und Rissabstände einstellen. Ent- und Wiederbelastungen unter halb der maximalen Vorbelastung weisen eine nahezu konstante Dehnsteifigkeit und eine annähernd unveränderliche plastische Verformung auf. Im Vergleich zu betonstahlbewehrtem Beton weist GFK-stabbewehrter Beton größere Verformungen und Rissbreiten sowie eine ausgeprägtere Steifigkeitsdegradation auf. Bei kontinuierlicher Laststeigerung ist die Mitwirkung des polymer modifizierten Betons zwischen den Rissen bei beiden Bewehrungsvarianten nahezu identisch. Beanspruchungen unterhalb der maximalen Vorbelastung zeigen jedoch, dass die vereinfachte Annahme einer konstanten Steifigkeit und Mitwirkung des Betons zwischen den Rissen bei allen Betonen zu einer unzureichenden Beurteilung des Formänderungsverhaltens entsprechender Verbundelemente führen kann.
Zeitvariantes Trag- und Schädigungsverhalten von mehrfach wiederholt beanspruchtem polymermodifizierten Beton (PCC). Teil 1: Experimentelle Untersuchungen
Time-variant behaviour of polymer modified concrete (PCC) under repeated stress with consideration of damage part 1: Experimental studies
Heidolf, Thorsten (Autor:in)
Beton- und Stahlbetonbau ; 104 ; 706-716
2009
11 Seiten, 6 Bilder, 22 Quellen
Aufsatz (Zeitschrift)
Deutsch