Probekörpererwärmung als Schädigungsindikator für Ermüdungsversuche an Beton

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Ludger Lohaus
• Fachliche Zuordnung: Konstruktiver Ingenieurbau, Bauinformatik und Baubetrieb
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 284163400

Hochfeste fließfähige Feinkornbetone finden häufig Einsatz im Bereich der Windenergieindustrie, wo sie hochzyklischen Beanspruchungen ausgesetzt sind. Hinsichtlich ihres Ermüdungsverhaltens bestehen jedoch erhebliche Unsicherheiten. Eigene Vorarbeiten liefern Hinweise für ein gegenüber Normalbeton deutlich ungünstigeres Ermüdungsverhalten. Bislang ist jedoch nicht geklärt, inwieweit das beobachtete abweichende Ermüdungsverhalten tatsächlich auf materialtechnische oder vorrangig auf prüftechnische Ursachen zurückzuführen ist. Bei den Vorarbeiten konnte die Probekörpererwärmung während der Ermüdungsbeanspruchung als ein möglicher Indikator für ein abweichendes Ermüdungsverhalten identifiziert werden. Erhöhte Prüffrequenzen und Beanspruchungsniveaus, die die Probekörpererwärmung wesentlich beeinflussen, sind jedoch zwingend erforderlich, um die Bauwerkslebensdauer im Zeitraffer-Versuch abbilden zu können. Das Forschungsvorhaben verfolgt mehrere Ziele. Im Fokus steht dabei, Ermüdungsversuche so durchzuführen, dass damit das tatsächliche Materialverhalten ermittelt werden kann. Hierzu ist es erforderlich, prüftechnische Störeinflüsse, die sich insbesondere aus der Probekörpererwärmung während des Versuchs ergeben können, zu vermeiden. Gleichzeitig soll mit möglichst hoher Prüffrequenz geprüft werden, um effektive Versuchszeiten zu gewährleisten. Dazu soll die Probekörpererwärmung als Indikator für unerwünschte zusätzlich mögliche Schädigungen verwendet und als Steuerungsgröße für die Versuchsdurchführung genutzt werden. Zunächst sollen die Auswirkungen der Probekörpererwärmung erfasst, Einflussgrößen auf den Temperaturanstieg identifiziert und erste Hinweise auf mögliche Zusammenhänge zwischen dem jeweiligen Betongefüge und der Probekörpererwärmung gefunden werden. Basierend auf den Untersuchungen und mittels ergänzender numerischer Simulationen hinsichtlich möglicher Schädigungsprozesse soll eine neue Prüfmethodik verallgemeinerbar abgeleitet werden. Somit könnte künftig die Belastbarkeit und die Prägnanz der aus aufwendigen Ermüdungsuntersuchungen abgeleiteten Aussagen entscheidend verbessert werden, da nur so die tatsächlichen baustofflichen Einflüsse auf das Ermüdungsverhalten identifiziert und wissenschaftlich verfolgt werden können. Gleichzeitig soll in diesem Vorhaben die Frage geklärt werden, ob fließfähige Feinkornbetone tatsächlich ein gegenüber Normalbeton abweichendes Ermüdungsverhalten aufweisen. Dies ist entscheidend dafür, ob Feinkornbetone nach den gleichen Regeln wie Normalbetone bemessen und angewendet werden können oder jeweils sehr aufwendige eigene Ermüdungsnachweise zu führen wären. Die Forschungsarbeiten sind darüber hinaus von grundlegender Bedeutung für künftige Ermüdungsuntersuchungen sowohl an Normalbeton als auch an der weiter zunehmenden Vielfalt spezieller Hochleistungsbetone. Weiterhin können die Ergebnisse helfen, bestehende Unstimmigkeiten zwischen diversen Literaturergebnissen besser vergleichend beurteilen zu können.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen