Verbundverhalten subtraktiv bearbeiteter CFK-Stäbe in UHPC

Bewehrungsstäbe aus carbonfaserverstärktem Kunststoff (CFK) haben bei bestimmten Anwendungen Vorteile gegenüber den derzeit eingesetzten Stahlbewehrungsstäben. Insbesondere die hohe Zugfestigkeit von CFK-Bewehrung verspricht bei einem Einsatz als Betonbewehrung potenzielle Materialersparnisse und der Werkstoff weist vergleichsweise gute Eigenschaften in Bezug auf die Korrosion auf. Die Autoren versuchen, CFK-Bewehrung zur Herstellung von filigranen Betonbauteilen zu verwenden und somit den ökologischen Fußabdruck zu senken. Für die Berechnung des Tragverhaltens solcher Bauteile ist fundamentales Wissen über das Verbundverhalten zwischen Bewehrung und Beton notwendig. Die Autoren untersuchen aktuell das Verbundverhalten von CFK-Stäben mit unterschiedlichen Betonzusammensetzungen. In einem ersten Schritt wurde das Verbundverhalten von subtraktiv bearbeiteten CFK-Stäben mit ultrahochfestem Beton (engl. Ultra-High Performance Concrete - UHPC) adressiert. Eingangs wird im vorliegenden Beitrag eine Übersicht über das Verbundverhalten von Faserverstärkten Kunststoff (FVK)-Stabbewehrungen in Beton gegeben. Anschließend werden zwei Serien von Ausziehversuchen von helikal eingefrästen CFK-Stäben in UHPC präsentiert. Die verwendeten Materialien, die Versuchsaufbauten, die Versuchsdurchführung und die Ergebnisse werden vorgestellt und im Detail analysiert.

Bond behavior of subtractive machined CFRP rods in UHPC
Reinforcing rods made of carbon fiber reinforced polymers (CFRP) have several advantages compared to conventional steel-reinforcement. Especially the high tensile strength of CFRP potentially allows savings in construction material. In addition, the high corrosion resistance of the reinforcement is advantageous regarding durability. The aim of the authors is to use CFRP reinforcement to construct filigree minerally bonded building components to lower the ecologic impact of concrete structures. However, to accurately predict the load bearing behaviour of such structural members, knowledge about the bond behaviour of the constituent materials is required. The authors are therefore currently investigating the bond of CFRP rods with different concrete types. In a first step the bond behaviour of subtractive machined CFRP rods with ultra-high performance concrete (UHPC) was examined. The first part of this paper provides an overview of the topic of bond behaviour of fibre reinforced polymers (FRP) rods in concrete. Subsequently two series of pull-out tests using helically grooved CFRP rods in UHPC are described. The used materials, the test setup, the experimental procedure and the results are presented and discussed in detail.