Titelaufnahme

Titel
Nachbruchverhalten von stahlfaserbewehrtem UHFB / von Hannes Lechner
Weitere Titel
Post-failure behaviour of steel fibre reinforced UHPC
Verfasser / Verfasserin Lechner, Hannes
GutachterBölcskey, Elemer
ErschienenWien, 2019
Umfang94, xxv Blätter : Illustrationen, Diagramme
HochschulschriftTechnische Universität Wien, Diplomarbeit, 2019
Anmerkung
Zusammenfassung in englischer Sprache
SpracheDeutsch
DokumenttypDiplomarbeit
Schlagwörter (DE)Nachbruchverhalten / stahlfaserbewehrtem UHFB
Schlagwörter (EN)Post-failure behaviour / steel fibre reinforced UHPC
URNurn:nbn:at:at-ubtuw:1-121673 Persistent Identifier (URN)
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Nachbruchverhalten von stahlfaserbewehrtem UHFB [20.94 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Ultrahochfester Beton (UHFB), eine hochfeste Betonsorte die schon seit den 1970er Jahren mit Druckfestigkeiten >150N/mm hergestellt wird, zeichnet sich neben seinen einerseits sehr hohen Festigkeiten durch ein sehr sprödes Bruchbzw. Nachbruchverhalten aus. Daher wurde seit der Einführung dieses Baustoffes nach Möglichkeiten gesucht, um eine höhere Duktilität /Zähigkeit zu erreichen, um Bauteilen aus UHPC eine größere Versagenssicherheit zu verleihen. Abhilfe schaffen hier Faserwerkstoffe aus hochfesten und hochduktilen Materialien, wie z.B. Stahl oder Kunststoff, die in geringen Mengen (ca. 1-5 Vol.%) dem Ultrahochfestbeton zugegeben werden. Diese Fasern bewirken eine Stärkung der Mikround Makrostruktur des Betons, sodass auch Zugbelastungen in einem größeren Stil, im Vergleich zu unbewehrtem Beton aufgenommen werden können. Außerdem verhindert man durch Zugabe dieser Faserwerkstoffe ein schlagartiges (Sprödbruch-) Versagen des Baustoffes. Durch geschickten Einsatz von Fasern und Faserkompositionen, also cocktailartigen Mischungen von Fasern verschiedener Längen, Formen und Materialien, kann ein duktiles Bruchverhalten mit einem ausgeprägtem Nachbruchbereich über große Verformungen erreicht werden. Zusätzlich führen gewisse Faserkompositionen in UHPC zu einem „Strain Hardening Effect“, also einer Materialverfestigung nach der Erstrissbildung, die bei unbewehrtem Beton rasch zu einem kompletten Ausfall des betrachteten Bauteils führen würde. Im Rahmen dieser Arbeit wurde auf Basis einer konzeptionierten UHPC Mischung, mit einer Druckfestigkeit von ca. 190 N/mm und einem W/B-Wert von 0.22, das Bruchverhalten unterschiedlicher Fasern und Fasermischungen untersucht. Durch Verwendung verschiedener Stahlfasern, unter Anderem einem Fasertypen der durch einen Recyclingprozess aus LKW Reifen gewonnen wurde, und Kunststofffasern (Polyvinylalkohol) wurden sieben verschieden Faserkompositionen entwickelt die auf ihre Festigkeitseigenschaften und ihr Bruchbzw. Nachbruchverhalten untersucht wurden. Im Zuge dieser Arbeit wurden bewährte Versuche, unter Anderem einaxiale Druckversuche, Drei-Punkt Biegezugversuche und Kerbspaltversuche, durchgeführt, um das Materialverhalten der Faserkompositionen auf unterschiedliche Belastungsarten feststellen zu können und umfassende Schlüsse über den Einfluss der verschiedenen Faserlängen, -formen und -materialien ziehen zu können.

Zusammenfassung (Englisch)

Ultra high performance concrete (UHPC), a type of concrete which is produced since the 1970s with compressive strengths >150 N/mm with a water-binder ratio of 0.22 excells in strength criterias but is also characterized by a highly brittle failure and post-failure behaviour. Therefore, scientists and engineers tried to get rid of this problem by finding solutions to make this material more ductile to reach a safer state of failure behaviour, if failure occurs. In the course of creating a material with a higher ductility, composite fibre materials are used. These fibres with high tensile strengths and a highly ductile behaviour are mixed with UHPC in dosages of 1-5 Vol.% to create UHPFRC (=ultra high performance fibre reinforced concrete). These fibre materials lead to a reinforcement of the microand macrostructure of the given concrete, which is now able to develop higher tensile strengths. These fibres also stop the abrupt failure of the material. The usage of fibres and fibre compositions, which are so called “cocktails” of different fibre lengths, forms and materials, may lead to higher ductility of the given UHPFRC, with high residual strengths at big deformations. Some fibre compositions may lead to a “Strain Hardening Effect” of the given UHPC, which leads to an increase of material strengths even after the first cracks appear. These cracks would lead to an abrupt, brittle failure of an unreinforced UHPC. In course of this thesis, a UHPC mixture with a compressive strength around 190 N/mm with a water-binder ratio of 0.22, was mixed with different fibre types, to examine the material behaviour in terms of strength and fracture mechanics of these compositions. Different types of steel fibres were used, one type of these fibres was recycled from used truck tires. Additionally, these steel fibres were mixed with synthetic fibres (polyvinylalcohol). Using these fibre types, seven fibre compositions, always added to the same UHPC mixture, were examined in terms of their failure and post-failure behaviour. The produced samples were tested in different experiments, for example in uniaxial compressive tests, three-point bending tests and wedge splitting tests. With these results it was possible to assess the pros and contras of each of the fibre types, regarding their length, form and fibre material.

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