Selbstverdichtender Ultra-Hochfester Beton mit neuartiger Mikrobewehrung
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Ein Vergleich des Herstellprozesses von faserund mikrobewehrtem UHPC zeigt, dass die mikrobewehrte Mischung wesentliche Vorteile aufweist. Neben geringeren Frischbetontemperaturen durch einen verkürzten Mischprozess und der damit verbesserten Fließfähigkeit kommt es auch bei hohen Stahlgehalten keinesfalls zu einem Verklumpen der Drähte. Weiterhin ist die Lage der Stahldrähte anders als im Fall von Faserbeton bekannt und hängt nicht von Einfüllrichtungen ab. Mit dem Ziel, eine selbstverdichtende Mischung herzustellen, wurde die im Rahmen des Schwerpunktprogramms zu verwendende Mischung M2Q modifiziert. Eine Anpassung der Mischung war ohnehin unumgänglich, da diese keine Stahlfasern enthalten sollte. Schlussendlich wurde festgestellt, dass die veränderte Mischung M2Qmod zwar selbstverdichtende Eigenschaften aufweist, jedoch nicht eigenständig entlüftet, weshalb für alle nachfolgenden Untersuchungen alle Proben auf dem Rütteltisch zur besseren Entlüftung verdichtet wurden. Die entwickelte modifizierte Mischung M2Qmod wurde unter verschiedenen klimatischen Bedingungen gelagert. Der Einfluss der Lagerungsbedingungen auf die Festbetoneigenschaften wurde untersucht. Eine Lagerung unter extremen Tieftemperaturen (-17°C) führt erwartungsgemäß zu einem erheblichen Festigkeitsverlust, während eine Erhöhung der Lagerungstemperaturen auf 37°C auch bei geringer Umgebungsfeuchte zu einer Festigkeitssteigerung führt. Bezüglich der mechanischen Eigenschaften geht aus den Untersuchungen hervor, dass bei gezielter Anordnung der Mikrobewehrung die Druckfestigkeit eines mit Stahlfasern bewehrten Probekörpers erreicht werden kann. Weiterhin war das Versagensbild mikrobewehrter Proben vergleichbar mit dem stahlfaserbewehrter Proben. Nach einzelnen Rissen und zunehmenden Abplatzungen versagten die Proben, wobei ihre Ursprungsform, anders als bei unbewehrten Proben, bei denen lediglich einzelne Bruchstücke geringer Größe nach den Versuchen zu verzeichnen waren, auch nach dem Versuch zu erkennen war. Untersuchungen zur Mattenorientierung zeigen, dass eine Anordnung der Mikrobewehrung senkrecht zur Kraftrichtung im einaxialen Druckversuch das Tragverhalten durch Aufnahme der Querzugkräfte positiv beeinflusst, während eine Anordnung parallel zur Last zu einem Ausknicken der Mikrobewehrungsdrähte führt. Neben der einaxialen Druckfestigkeit wurden auch die Biegezugfestigkeit und das Nachbruchverhalten untersucht. Hierbei zeigte sich für mikrobewehrten UHPC neben einer höheren Biegezugfestigkeit auch eine deutlich größere Verformungsfähigkeit als für stahlfaserbewehrten UHPC. Durch den Einsatz der Mikrobewehrung kann damit im Vergleich zu den verwendeten Mikrodrahtfasern ein besseres Nachbruchverhalten erzielt werden. Die Lage und Ausrichtung der Drähte sowie der Stahlgehalt können bei der Mikrobewehrung im Gegensatz zu Stahlfasern zielsicher eingestellt werden.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- UHPC mit Mikrobewehrung. In: Stark, J. (Ed.): 17. Internationale Baustofftagung -Tagungsbericht. ibausil. Bauhaus Universität Weimar, September 23- 26, 2009. 2 Bände, pp. 1-1079 - 1-1084, F.-A. Finger Institut für Baustoffkunde, Weimar, 2009
Schnellenbach-Held, Martina; Prager, Melanie
- Trag- und Verformungsverhalten mikrobewehrter Ultrahochleistungsbetone. In: Festschrift Professor Hirschfeld; Ruhr-Universität Bochum, Bauhaus Universität Weimar und Hochtief AG, 2010
Schnellenbach-Held, Martina; Prager, Melanie
- UHPC with Micro-Reinforcement. In: The International Federation for Structural Concrete (fib) (Ed.): Proc. of the 3rd International fib Congress and Exhibition. Incorporating the PCI Annual Convention and Bridge Conference. Washington, D.C., 2010, proceedings disk ID433
Schnellenbach-Held, Martina; Prager, Melanie
- Mikrobewehrter Ultrahochleistungsbeton - Trag- und Verformungsverhalten. In: Beton- und Stahlbetonbau 106 (11), pp. 770–778, 2011
Schnellenbach-Held, Martina; Prager, Melanie
(Siehe online unter https://doi.org/10.1002/best.201100030) - Einfluss einer Mikrobewehrung auf die Biege- und Querkrafttragfähigkeit von Bauteilen aus UHPC. In: Universität der Bundeswehr (Ed.): Festschrift zum 60. Geburtstag von Univ.-Prof. Dr.-Ing. Manfred Keuser, pp. 87–94, 2012
Schnellenbach-Held, Martina; Prager, Melanie
- Numerical Study on the Shear Behavior of Micro-Reinforced UHPC Beams. In: Schmidt, M. et al. (Ed.): Ultra-High Performance Concrete and Nanotechnology in Construction. Proc. of Hipermat 2012 - 3rd International Symposium on UHPC and Nanotechnology for High Performance Construction Materials. University of Kassel, March 07-09, 2012 (Structural Materials and Engineering Series, 19), pp. 469–476, kassel university press, Kassel, 2012
Schnellenbach-Held, Martina; Prager, Melanie
