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Auswirkungen der Bewehrungskorrosion auf den Verbund zwischen Stahl und Beton
Mithilfe eines Arbeitspaketes aus experimentellen und numerischen Untersuchungen wurden die Auswirkungen der Bewehrungskorrosion auf das Verformungsverhalten und die Verbundfestigkeit an einem Balkenendprobekörper mit unterschiedlichen Stabdurchmessern und Betondeckungen sowie mit und ohne Bügelbewehrung unter Anwendung einer moderat beschleunigten chloridinduzierten Bewehrungskorrosion untersucht. Weiterhin wurden Untersuchungen zur Art und Verteilung der Korrosionsprodukte am Stab und im umgebenden Beton sowie den gebildeten Rissen durchgeführt. Alle Ergebnisse wurden im Kontext der Ergebnisse anderer Wissenschaftler diskutiert. Die Auslastung der Bügelbewehrung wurde einerseits qualitativ anhand der experimentellen Untersuchungen sowie quantitativ mittels numerischer Berechnungen ermittelt. Die so gewonnenen Informationen wurden in einem Modell zur Ermittlung der Restverbundfestigkeit zusammengefasst. In Bezug auf das Verformungsverhalten können folgende Aussagen zusammengefasst werden: Die Bewehrungskorrosion bewirkt eine erhöhte Anfangssteifigkeit und einen damit verbundenen Verlust an Duktilität. Nach dem Auftreten von Längsrissen kommt es in Abhängigkeit der verbleibenden Umschließungswirkung zu einer Zunahme der Stabverschiebung. Dies resultiert jedoch vielmehr aus dem Verlust der Betonumschließung als aus einer nicht tragfähigen Korrosionsschicht. Letzteres wird erst bei sehr erheblichen Korrosionsabträgen auftreten. Eine umschließende Bügelbewehrung kann trotz nennenswerter Korrosion eine Zunahme der Stabverschiebung verhindern und stattdessen die Steifigkeit erhöhen. Jedoch ist das mit einer Abnahme der Duktilität verbunden. Im Anfangsstadium kann die Bewehrungskorrosion in Abhängigkeit der Umschließungswirkung zu einer mehr oder minder ausgeprägten Zunahme der Verbundfestigkeit führen. Mit einsetzender Längsrissbildung über dem Bewehrungsstab setzt in Abwesenheit sonstiger Umschließungsmechanismen (Bügelbewehrung etc.) der Verlust der Verbundfestigkeit ein. Die Intensität dieses Verlustes steigt mit zunehmendem Stabdurchmesser und c/d-Verhältnis. Die Verbundfestigkeitsabnahme korreliert mit dem Verlust der Betonum- Schließung. Demnach ist die Rissbreite in der Betondeckung ein adäquates Mittel zur Beurteilung des Festigkeitsverlustes. Zu beachten ist jedoch, dass die Rissbreite eine Abhängigkeit vom Stabdurchmesser und der Betondeckung aufweist. Dahingegen ist der Korrosionsabtrag oder Masseverlust zwar ein gutes Maß zur Beurteilung der Korrosion, nicht aber für die Schädigung der Umschließungswirkung. Die Ursache dafür ist, dass nicht alle Korrosionsprodukte, die aus dem gelösten Eisen entstehen, am Aufbau des Expansionsdruckes beteiligt sind. Und gerade dieser Expansionsdruck bewirkt die Rissbildung im umgebenden Beton und damit die Verbundfestigkeitsabnahme. Die durchgeführten Untersuchungen ergaben, dass ein erheblicher Teil der Korrosionsprodukte in sich ausbildende Risse abwandert. Die vorrangig gebildeten Korrosionsprodukte Goethit, Lepidokrokit und Akaganeit weisen im Mittel einen Volumenfaktor von rd. 3 im Vergleich zu Eisen auf. Aus dem Vergleich des mittleren Korrosionsabtrages und der mittleren Rissbreite ergab sich ein effektiver Volumenfaktor von 1,35. Letzterer steht für die tatsächlich am Expansionsdruck beteiligten Korrosionsprodukte. Demnach ist der Anteil der am Expansionsdruck beteiligten Korrosionsprodukte ein wesentlieher Parameter, den es in weiterführenden Untersuchungen näher zu untersuchen gilt. Ist dieser bekannt, so lässt sich ein Zusammenhang aus Korrosionsabtrag und Rissbreite herstellen.
Auswirkungen der Bewehrungskorrosion auf den Verbund zwischen Stahl und Beton
Mithilfe eines Arbeitspaketes aus experimentellen und numerischen Untersuchungen wurden die Auswirkungen der Bewehrungskorrosion auf das Verformungsverhalten und die Verbundfestigkeit an einem Balkenendprobekörper mit unterschiedlichen Stabdurchmessern und Betondeckungen sowie mit und ohne Bügelbewehrung unter Anwendung einer moderat beschleunigten chloridinduzierten Bewehrungskorrosion untersucht. Weiterhin wurden Untersuchungen zur Art und Verteilung der Korrosionsprodukte am Stab und im umgebenden Beton sowie den gebildeten Rissen durchgeführt. Alle Ergebnisse wurden im Kontext der Ergebnisse anderer Wissenschaftler diskutiert. Die Auslastung der Bügelbewehrung wurde einerseits qualitativ anhand der experimentellen Untersuchungen sowie quantitativ mittels numerischer Berechnungen ermittelt. Die so gewonnenen Informationen wurden in einem Modell zur Ermittlung der Restverbundfestigkeit zusammengefasst. In Bezug auf das Verformungsverhalten können folgende Aussagen zusammengefasst werden: Die Bewehrungskorrosion bewirkt eine erhöhte Anfangssteifigkeit und einen damit verbundenen Verlust an Duktilität. Nach dem Auftreten von Längsrissen kommt es in Abhängigkeit der verbleibenden Umschließungswirkung zu einer Zunahme der Stabverschiebung. Dies resultiert jedoch vielmehr aus dem Verlust der Betonumschließung als aus einer nicht tragfähigen Korrosionsschicht. Letzteres wird erst bei sehr erheblichen Korrosionsabträgen auftreten. Eine umschließende Bügelbewehrung kann trotz nennenswerter Korrosion eine Zunahme der Stabverschiebung verhindern und stattdessen die Steifigkeit erhöhen. Jedoch ist das mit einer Abnahme der Duktilität verbunden. Im Anfangsstadium kann die Bewehrungskorrosion in Abhängigkeit der Umschließungswirkung zu einer mehr oder minder ausgeprägten Zunahme der Verbundfestigkeit führen. Mit einsetzender Längsrissbildung über dem Bewehrungsstab setzt in Abwesenheit sonstiger Umschließungsmechanismen (Bügelbewehrung etc.) der Verlust der Verbundfestigkeit ein. Die Intensität dieses Verlustes steigt mit zunehmendem Stabdurchmesser und c/d-Verhältnis. Die Verbundfestigkeitsabnahme korreliert mit dem Verlust der Betonum- Schließung. Demnach ist die Rissbreite in der Betondeckung ein adäquates Mittel zur Beurteilung des Festigkeitsverlustes. Zu beachten ist jedoch, dass die Rissbreite eine Abhängigkeit vom Stabdurchmesser und der Betondeckung aufweist. Dahingegen ist der Korrosionsabtrag oder Masseverlust zwar ein gutes Maß zur Beurteilung der Korrosion, nicht aber für die Schädigung der Umschließungswirkung. Die Ursache dafür ist, dass nicht alle Korrosionsprodukte, die aus dem gelösten Eisen entstehen, am Aufbau des Expansionsdruckes beteiligt sind. Und gerade dieser Expansionsdruck bewirkt die Rissbildung im umgebenden Beton und damit die Verbundfestigkeitsabnahme. Die durchgeführten Untersuchungen ergaben, dass ein erheblicher Teil der Korrosionsprodukte in sich ausbildende Risse abwandert. Die vorrangig gebildeten Korrosionsprodukte Goethit, Lepidokrokit und Akaganeit weisen im Mittel einen Volumenfaktor von rd. 3 im Vergleich zu Eisen auf. Aus dem Vergleich des mittleren Korrosionsabtrages und der mittleren Rissbreite ergab sich ein effektiver Volumenfaktor von 1,35. Letzterer steht für die tatsächlich am Expansionsdruck beteiligten Korrosionsprodukte. Demnach ist der Anteil der am Expansionsdruck beteiligten Korrosionsprodukte ein wesentlieher Parameter, den es in weiterführenden Untersuchungen näher zu untersuchen gilt. Ist dieser bekannt, so lässt sich ein Zusammenhang aus Korrosionsabtrag und Rissbreite herstellen.
Auswirkungen der Bewehrungskorrosion auf den Verbund zwischen Stahl und Beton
Fischer, Christian (author)
Deutscher Ausschuss für Stahlbeton ; 608 ; 1-130
2012
130 Seiten, 108 Bilder, 11 Tabellen, 114 Quellen
Theses
German
Auswirkungen der Bewehrungskorrosion auf den Verbund zwischen Stahl und Beton
UB Braunschweig | 2013
|Auswirkungen der Bewehrungskorrosion auf den Verbund zwischen Stahl und Beton
TIBKAT | 2012
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