Mikrobewehrter Ultrahochleistungsbeton (UHPC)

Ultrahochleistungsbeton (engl.: Ultra High Performance Concrete) besitzt aufgrund seiner porenarmen Struktur und seines dichten Gefüges neben extrem hohen Festigkeiten und ausgezeichneten Dauerhaftigkeitseigenschaften ein sprödes Materialverhalten. Zur Sicherstellung ausreichender Duktilität wird dem UHPC daher meist eine „Bewehrung“ in Form von Fasern zugegeben. Durch das Einmischen der Fasern in den Frischbeton werden Herstell- und Verarbeitungsprozess beeinflusst. Eine zuverlässige Berechnung des Materialverhaltens ist aufgrund zufälliger Faserausrichtung und -verteilung nicht gegeben. Zudem führen oberflächennahe Stahlfasern infolge einer fehlenden Betondeckung zu Korrosionsflecken.

In diesem Forschungsvorhaben wird daher ein Faserersatz in Form von gerichteten Mikrobewehrungsmatten aus dünnen Stahldrähten hinsichtlich des Trag- und Verformungsverhaltens in UHPC untersucht. Zu diesem Zweck wurden bislang experimentelle Untersuchungen an faser- und mikrobewehrtem UHPC durchgeführt und die Effektivität der „Bewehrungsvarianten“ vergleichend bewertet. Weiterhin wurde der Einfluss einer variierenden Ausrichtung der Mikrobewehrung und der eines variierenden Stahlgehaltes auf das Tragverhalten analysiert. Anhand begleitender numerischer Untersuchungen wurde gezeigt, dass das Trag- und Verformungsverhalten des Verbundwerkstoffes zuverlässig zu berechnen ist. Derzeit wird unter Berücksichtigung der durchgeführten Untersuchungen ein Bemessungskonzept für mikrobewehrten UHPC erarbeitet.

Das Projekt wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) im Rahmen der 1. Forschungsphase des Schwerpunktprogramms SPP 1182 gefördert.

Das Forschungsthema wird dem folgenden Profilschwerpunkt der Fakultät für Ingenieurwissenschaften zugeordnet:
Tailored Materials

Literatur

Schnellenbach-Held, M., Prager, M.: Mikrobewehrter Ultrahochleistungsbeton - Trag- und Verformungsverhalten. Beton- und Stahlbetonbau, Band 106, Heft 11, S. 770-778.

Schnellenbach-Held, M., Prager, M.: Trag- und Verformungsverhalten mikrobewehrter Ultrahochleistungsbetone. In: Festschrift Professor Hirschfeld; Ruhr-Universität Bochum, Bauhaus Universität Weimar und Hochtief AG, 2010.

Schnellenbach-Held, M., Prager, M.: UHPC with Micro-Reinforcement. In: Tagungsband '3rd fib International Congress', Washington, USA, 2010.