Degradationsprozesse in hochfestem Beton infolge mehrstufiger Druckschwellbelastung

Im Rahmen dieses DFG-Projekts wird die Schädigungsentwicklung von Hochleistungsbeton unter mehrstufiger Druckermüdungsbeanspruchung untersucht. Das Ziel dieses Forschungsprojekts ist es, die Mechanismen der Schädigung unter zyklischer Belastung besser zu verstehen, um genauere Vorhersagen zur Lebensdauer von Betonbauteilen zu ermöglichen. Besonders relevant ist dies für hochfeste Betone, die in filigranen und somit schwingungsanfälligen Tragwerken eingesetzt werden.

In der Praxis treten bei Bauwerken oft zyklische Belastungen mit regellos wechselnden Belastungshöhen auf. Die in Regelwerken enthaltenen Wöhlerkurven zur Beschreibung des Ermüdungswiderstands beziehen sich jedoch auf zyklische Belastungen mit konstanter Ober- und Unterspannung. Um wechselnde Belastungen zu berücksichtigen, wird die Palmgren-Miner Regel herangezogen. Diese Regel geht von einer einfachen Summation der Schädigungen aus, ohne die Reihenfolge der Belastungszyklen zu berücksichtigen. In der Praxis führt dies jedoch zu ungenauen Lebensdauerprognosen, insbesondere bei Hochleistungsbeton, da die Schädigungsentwicklung nichtlinear verläuft.

Ein Schwerpunkt des Projekts liegt daher auf der Untersuchung von Reihenfolgeeffekten unter besonderes Berücksichtigung der Vorschädigung auf den weiteren Schädigungsprozess und die Restlebensdauer. Neben der Ermittlung der Lastwechseln bis zum Bruch werden verschiedene Schädigungsindikatoren, wie die Dehnungsentwicklung, Steifigkeitsentwicklung, dissipierte Energie und Schallemissionen, gemessen. Ergänzend erfolgt die Analyse der Schädigung im Betongefüge mittels Fluoreszenzmikroskopie. Zudem werden Restdruckfestigkeiten an weiteren Proben ermittelt, um den Zustand des Materials nach verschiedenen Vorbelastungen zu bewerten. Die Kombination von Analysemethoden auf verschiedenen Skalenebenen ermöglicht ein tieferes Verständnis der Schädigungsprozesse im Betongefüge infolge mehrstufiger Ermüdungsbeanspruchungen.