Ultrahochleistungsbeton (Ultra High Performance Concrete, UHPC) erfordert zur Sicherstellung ausreichender Duktilität den Einsatz einer Bewehrung, die meist in Form von Fasern während des Mischprozesses zugegeben wird. Herstellung und Verarbeitung werden hierdurch beeinflusst, und infolge der zufälligen Ausrichtung und Verteilung der Fasern innerhalb der UHPC-Matrix ist eine zuverlässige Berechenbarkeit des Materialverhaltens nicht gewährleistet. Als Folge einer fehlenden Betondeckung führen oberflächennahe Stahlfasern zudem zu Korrosionsflecken. Vorgestellt wird ein Faserersatz in Form einer gerichteten Mikrobewehrungsmatte aus dünnen Stahldrähten hinsichtlich des Trag- und Verformungsverhaltens in UHPC. Dabei werden die Ergebnisse experimenteller Untersuchungen von faser- und mikrobewehrtem UHPC mit identischem Stahlgehalt verglichen sowie der Einfluss auf das Tragverhalten bei unterschiedlicher Ausrichtung der Mikrobewehrung und Verdoppelung des Stahlgehaltes dargestellt. Begleitende numerische Untersuchungen belegen, dass das Trag- und Verformungsverhalten des Verbundwerkstoffes zuverlässig zu berechnen ist. Die experimentellen Untersuchungen an Kleinbauteilen belegen, dass mikrobewehrter UHPC unter Anwendung eines identischen Stahlgehaltes mindestens die vergleichbare maximale Tragfähigkeit aufweist wie faserbewehrter UHPC. Hinsichtlich der Duktilität und Verformungsfähigkeit weist UHPC mit Mikrobewehrung sogar deutlich höhere Reserven als faserbewehrter UHPC auf. Eine gezielte Ausrichtung der Mikrobewehrung, basierend auf dem Bewehrungskonzept des Stahlbetons, in Kombination mit deren guter Verbundeigenschaft ermöglicht dabei die optimale Ausnutzung des Stahls. Durch die Mattenstruktur mit Längs- und Querstäben kann je nach Mattenausrichtung das Querkrafttragverhalten positiv beeinflusst werden. Anhand der numerischen Untersuchungen wurde gezeigt, dass durch die separate Modellierung der beiden Werkstoffe in Verbindung mit einer Kopplung der Mikrobewehrung an den Beton in den Kreuzungspunkten der Längs- und Querstäbe das Biegetrag- und Verformungsverhalten des Verbundwerk-Stoffes wirklichkeitsnah abgebildet und die Tragfähigkeit damit zuverlässig bestimmt werden kann. Diese zur Verfügung stehenden abgesicherten Modelle dienen im Folgenden der Durchführung von Parameterstudien hinsichtlich einer optimalen Mikrobewehrungsanordnung. Weiterführende Untersuchungen zur Querkrafttragfähigkeit sowie die Erstellung eines Bemessungsmodells für mikrobewehrten Ultrahochleistungsbeton werden derzeit am Institut für Massivbau der Universität Duisburg-Essen durchgeführt. Abschließend kann auf der Basis der Untersuchungen festgestellt werden, dass die vorgestellte Mikrobewehrung hinsichtlich der Trag- und Verformungsfähigkeit von UHPC eine Alternative zum Einsatz von Stahlfasern darstellt. Hinsichtlich des Einsatzgebietes bieten sich insbesondere Bauteile (vornehmlich Fertigteile) an, bei denen erhöhte Anforderungen an die Duktilität, Festigkeit, Dichtheit und Dauerhaftigkeit gestellt werden. Hierzu sind Untersuchungen zur kombinierten Anwendung von Mikrobewehrung und Stabstahl/Spannstahl in UHPC vorgesehen.

With intent to provide a ductile failure and to use UHPC to full capacity usually steel fibres are added during the mixing process. The impaired workability as well as random orientation and spreading of the fibres are beside the spots of corrosion resulting from near-surface fibres the main disadvantages of the use of steel fibres. Within this paper a micro-reinforcement as replacement for steel-fibres is introduced with respect to the structural behaviour of the composite material. To outline the comparability in structural behaviour the results of the experimental investigations on micro-reinforced UHPC are constantly compared to the results of Fibered UHPC. Additional investigations concerning the orientation of the micro-reinforcement show an influence on the structural failure. Beside the experimental tests nonlinear finite element simulations were performed. The simulations and the test results show substantial similarities in crack propagation, ultimate deformation and bearing capacity.