Zugtragverhalten von hochduktilem Beton mit Kurzfaserbewehrung unter zyklischer Beanspruchung
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Im Rahmen dieses Projektes wurde eine Vielzahl an zyklischen Versuchen an hochduktilem Beton sowohl in verformungs- als auch in kraftgesteuerten Regimen durchgeführt. Über alle Versuchsergebnisse hinweg wurde eine im Vergleich zu Normalbeton wesentlich gesteigerte Energieaufnahmekapazität und ein deutlich höheres Verformungsvermögen des neuen zementgebundenen Verbundwerkstoffes nachgewiesen werden. Auch im gerissenen Zustand kann SHCC eine hohe Zahl von Belastungszyklen in reinem Zugregime bzw. einem Zug-Druck-Regime aufnehmen, bevor das Versagen eintritt. Die Faserauszugsversuche gaben Aufschluss über die Verformungs- und Bruchvorgänge auf der Mikroebene. Hierbei konnten die Erkenntnisse aus der vorangegangenen Forschung bestätigt und deutlich erweitert sowie die maßgebenden Kennwerte auf eine breitere statistische Basis gestellt werden. Durch die makroskopischen Untersuchungen an Verbundwerkstoffprüfkörpern auf Makroebene und mikroskopischen Betrachtungen wurden die nachfolgenden Versagensmechanismen für SHCC unter zyklischer Belastung identifiziert: Bruch oder Auszug der Fasern innerhalb einer Rissebene; Ermüdungsversagen der Faser; Mikrorisswachstum in der Matrix durch wiederholte Belastung sowohl im Druck- als auch im Zugbereich; Schädigung der rissüberbrückenden Faser in der Rissebene durch Umlenk-, Reib- und Quetschvorgänge. Je nach Belastungsfall treten die genannten Schädigungsmechanismen getrennt voneinander oder in Kombination auf. Als Faktoren, die für das Auftreten der einzelnen Schadmechanismen von besonderer Bedeutung sind, konnten die Höhe der Spannung an unterem und oberem Umkehrpunkt sowie die Größe des Dehnungsinkrements identifiziert werden. Die auf die experimentellen Ergebnisse aufbauende Modellierung des komplexen Materialverhaltens unter zyklischer Beanspruchung ist noch nicht vollständig abgeschlossen. Der erfolgreiche Abschluss der Modellbildung soll in den nächsten Monaten im Rahmen einer Dissertation erfolgen. Alle dafür notwendigen Daten wurden im Rahmen der Vorhabenbearbeitung generiert.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- High-cycle fatigue of Strain-Hardening Cement-Based-Composites (SHCC). In: E. Schlangen, M. G. Sierra Beltran, M. Lukovic, G. Ye (Eds.), SHCC3, Proceedings of the 3rd International RILEM Conference on Strain Hardening Cementitious Composites, RILEM Proceedings PRO 97, RILEM Publications S.A.R.L., 2014, pp. 137-144
Müller, S., Mechtcherine, V.
- Behaviour of Strain-Hardening Cement-Based Composites (SHCC) subjected to cyclic Loading. In: H. W. Reinhardt, G. J. Parra-Montesinos, H. Garrecht (Eds.): HPFRCC7, Proceedings of the 7th RILEM Workshop on High Performance Fibre Reinforced Cement Composites, RILEM Proceedings PRO 94, Fraunhofer IRB Verlag, 2015, pp. 333-340
Müller, S., Mechtcherine, V., Zydek, M.
- Behaviour of Strain-Hardening Cement-Based Composites (SHCC) under force-controlled cyclic loading. In: V. Saouma, J. Bolander, E. Landis (Eds.), FraMCoS-9, Proceedings of the 9th International Conference on Fracture Mechanics of Concrete and Concrete Structures, 2016
Müller S., Mechtcherine V.
- Fatigue behaviour of strain-hardening cement-based composites (SHCC). Cement and Concrete Research, Volume 92, February 2017, Pages 75-83
Müller S., Mechtcherine V.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2016.11.003)
