Eine Plattform für die Wissenschaft: Bauingenieurwesen, Architektur und Urbanistik
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Die Duktilität eines Werkstoffes bestimmt die Fähigkeit, trotz bereits bestehender innerer Schäden wie Rissen oder Einschlüssen bei Belastung nicht schlagartig spröde zu versagen. Druckbeanspruchte Bauteile aus hochfestem Beton haben jedoch die Eigenschaft, genau auf diese Art ohne Vorankündigung zu versagen, weshalb eine starke Querbewehrung erforderlich ist. Alternativ zu dieser aufwendigen Sicherung werden Konzepte entwickelt, die Betonzähigkeit durch veränderte Zusammensetzungen zu erhöhen. Hochfester Beton zeigt unter Druckbelastung ein lineares Spannungs-Dehnungsverhalten bis etwa 90 % der Maximalspannung. Danach weist er aufgrund der Sprödigkeit einen steil abfallenden Ast auf. Zwei Ansätze resultieren aus diesem Verhalten: zum einen kann durch gezielte Schwächung des Werkstoffes eine Energieabsorption durch Bildung von Mikrorissen vor Erreichen der maximalen Druckspannung erfolgen. Durch verbesserte Zuschläge soll eine erhöhte Zugfestigkeit entstehen. Eine andere Möglichkeit ist die Bewehrung in Form von Stäben oder Fasern, wobei die dazu notwendige Zugabe von etwa 10 Volumenprozent Stahlfasern baupraktisch ungeeignet ist. Am einfachsten ist die Verbindung in Form eines Stahlrohres, das mit hochfestem Beton verfüllt ist. Als neue Ansätze werden verschiedene Konzepte vorgestellt und diskutiert. Eine Möglichkeit ist das gezielte Einbringen von Polypropylenfasern als Schwachstellen in der Bruchprozeßzone mit der Folge vieler feinverteilter Risse. Da sie die Kräfte aus dem Beton aber nicht frühzeitig aufnehmen können, müssen zusätzliche Stahlfasern sich öffnende Risse quasi vernähen. Alternativ ist das Einbringen von Hartzuschlägen, beispielsweise aus der Hochleistungskeramik, geeignet zur 'Normalisierung' des Bruchverhaltens. Möglich ist auch die Modifikation der Matrix und der Zuschläge und die Verringerung von Porengröße und Porenraum. Diese Maßnahmen können zusammen mit Stahlfasereinlagen und eventuell mit Nachbehandlungen eine Verbesserung des Bruchverhaltens bringen. Auf der Basis dieser Ansätze werden im Rahmen eines Forschungsvorhabens an der Universität Leipzig neue Betonrezepturen entwickelt und erprobt.
Die Duktilität eines Werkstoffes bestimmt die Fähigkeit, trotz bereits bestehender innerer Schäden wie Rissen oder Einschlüssen bei Belastung nicht schlagartig spröde zu versagen. Druckbeanspruchte Bauteile aus hochfestem Beton haben jedoch die Eigenschaft, genau auf diese Art ohne Vorankündigung zu versagen, weshalb eine starke Querbewehrung erforderlich ist. Alternativ zu dieser aufwendigen Sicherung werden Konzepte entwickelt, die Betonzähigkeit durch veränderte Zusammensetzungen zu erhöhen. Hochfester Beton zeigt unter Druckbelastung ein lineares Spannungs-Dehnungsverhalten bis etwa 90 % der Maximalspannung. Danach weist er aufgrund der Sprödigkeit einen steil abfallenden Ast auf. Zwei Ansätze resultieren aus diesem Verhalten: zum einen kann durch gezielte Schwächung des Werkstoffes eine Energieabsorption durch Bildung von Mikrorissen vor Erreichen der maximalen Druckspannung erfolgen. Durch verbesserte Zuschläge soll eine erhöhte Zugfestigkeit entstehen. Eine andere Möglichkeit ist die Bewehrung in Form von Stäben oder Fasern, wobei die dazu notwendige Zugabe von etwa 10 Volumenprozent Stahlfasern baupraktisch ungeeignet ist. Am einfachsten ist die Verbindung in Form eines Stahlrohres, das mit hochfestem Beton verfüllt ist. Als neue Ansätze werden verschiedene Konzepte vorgestellt und diskutiert. Eine Möglichkeit ist das gezielte Einbringen von Polypropylenfasern als Schwachstellen in der Bruchprozeßzone mit der Folge vieler feinverteilter Risse. Da sie die Kräfte aus dem Beton aber nicht frühzeitig aufnehmen können, müssen zusätzliche Stahlfasern sich öffnende Risse quasi vernähen. Alternativ ist das Einbringen von Hartzuschlägen, beispielsweise aus der Hochleistungskeramik, geeignet zur 'Normalisierung' des Bruchverhaltens. Möglich ist auch die Modifikation der Matrix und der Zuschläge und die Verringerung von Porengröße und Porenraum. Diese Maßnahmen können zusammen mit Stahlfasereinlagen und eventuell mit Nachbehandlungen eine Verbesserung des Bruchverhaltens bringen. Auf der Basis dieser Ansätze werden im Rahmen eines Forschungsvorhabens an der Universität Leipzig neue Betonrezepturen entwickelt und erprobt.
Erhöhung der Zähigkeit von Hochleistungsbeton - Konzepte und Versuche
Improving the ductility of high performance concrete - concepts and tests
Bautechnik ; 74 ; 702-724
1997
23 Seiten, 35 Bilder, 10 Tabellen, 41 Quellen
Aufsatz (Zeitschrift)
Deutsch
Erhöhung der Zähigkeit von Hochleistungsbeton - Konzepte und Versuche
| Online Contents | 1997
Hochleistungsbeton - Mikrorissbildung in Hochleistungsbeton
| Online Contents | 2007
| Wiley | 2002