Nachbruchverhalten von ultrahochfestem Beton: Fid-Bau Portal

Nachbruchverhalten von ultrahochfestem Beton

Spitra, Florian / Zilch, Konrad

Ultrahochfester Beton (UHFB) gehört zu den neusten Baustoff-Entwicklungen und zeichnet sich durch eine extrem hohe Druckfestigkeit, duktiles Bruchverhalten und eine hohe Zugfestigkeit aus. Näher betrachtet wird dazu im Beitrag das Nachbruchverhalten, mit dem Ziel, aus zentrischen Zugversuchen eine Spannungs-Rissöffnungs-Beziehung für ultrahochfesten Beton abzuleiten und mit dieser dann die Ergebnisse von Biegezugversuchen numerisch nachzubilden. Weiterhin wird unter Verwendung der Spannungs-Rissöffnungs-Beziehung ein Modell für das Biegetragverhalten von UHFB aufgestellt sowie die durchgeführten Biegezugversuche nachgerechnet und ausgewertet. Das Bruchverhalten von zentrisch zugbeanspruchtem faserverstärktem UHFB gliedert sich in drei Phasen: (1) Linear-elastisches Materialverhalten der Zementsteinmatrix, (2) Versagen der Zementsteinmatrix und (3) Aktivieren der Stahlfasern. Bei ausreichendem Fasergehalt kann davon ausgegangen werden, dass auf Grund der stark unterschiedlichen Bruchdehnung von Zementsteinmatrix und Stahlfasermatrix immer die Zementsteinmatrix zuerst versagt. Die dabei auftretenden Risse gewährleisten ein duktiles Materialversagen. Das Verbundverhalten wurde anhand von Faserausziehversuchen experimentell ermittelt. Zur experimentellen Bestimmung der Zugspannungs-Rissöffnungs-Beziehung wurden an gekerbten, knochenförmigen Probekörpern zentrische Zugversuche mit der effektiven Querschnittsfläche 20 mm x 34 mm durchgeführt. Darauf aufbauend wurde das Modell zur Charakterisierung des Biegeverhaltens erstellt. Zur Verifizierung des Modells wurden Dreipunkt-Biegezugversuche mit quadratischen Prismen aus faserverstärktem UHFB (40 mm x 40 mm x 160 mm) durchgeführt. Mit dem Modell konnten die durchgeführten Biegezugversuche qualitativ nachgefahren werden. Insbesondere waren zuverlässige Aussagen über die maximale Tragfähigkeit und die dabei auftretenden Verformungen (Rissweite und Durchbiegung) möglich. Dagegen wird das Nachbruchverhalten zu steif abgebildet, was eventuell auf die einsetzende Schädigung der Zementsteinmatrix zurückzuführen ist.