Spallationsversuche von Faserbetonprobekörpern im Split-Hopkinson-Bar

Auf Basis von Spallationsversuchen an faserbewehrten Betonproben im Split-Hopkinson-Bar wurden die dynamischen Kennwerte Elastizitätsmodul, Zugfestigkeit und Bruchenergie ermittelt. Untersucht wurden Betonproben der Festigkeitsklassen C20/25, C40/50 und C80/95 mit Stahlfasergehalten von 0 bis 2,0 Vol.- % sowie mit Carbon- und PP-Fasern im Dehnratenbereich von etwa 15 bis 25 1/s. Die Ergebnisse zeigen eine Zunahme der dynamischen Zugfestigkeit und des dynamischen Elastizitätsmoduls des Faserbetons mit steigendem Fasergehalt. Durch die Zugabe von Fasern ist zudem eine enorme Steigerung der Bruchenergie des Faserbetons gegenüber unbewehrten Proben festzustellen, welche für den Stahlfaserbeton im Vergleich zu dem untersuchten Carbon- und PP-Faserbeton höher ausfällt. Mit 1,0 Vol.- % Stahlfasern konnte etwa eine Verzehnfachung der Bruchenergie des Stahlfaserbetons ermittelt werden. Weiter wurde festgestellt, dass der Anteil der Einzelfaser an der Verbundtragfähigkeit des Faserbetons mit steigendem Faservolumengehalt abnimmt, da aus der schwierigeren Verarbeitbarkeit eine inhomogene Faserverteilung mit schlechteren Verbundeigenschaften resultiert.

Spalling tests of fiber reinforced concrete in the split-Hopkinson-bar
The dynamic material parameters modulus of elasticity, tensile strength and fracture energy were determined on the basis of spalling tests in the split-Hopkinson-bar on fiber-reinforced concrete specimens. Concretes of the strength classes C20/25, C40/50 and C80/95 with steel fiber contents of 0 to 2.0 vol % and also with carbon and PP fibers in the strain rate range of about 15 to 25 1/s were investigated. The results show an increase in the dynamic tensile strength and the dynamic modulus of elasticity with increasing fiber content. The addition of fibers also leads to an enormous increase in the fracture energy compared to non-reinforced specimens, which is higher for the steel fibers compared to the carbon and PP fibers. With 1.0 vol % of steel fibers, a tenfold increase in the fracture energy was determined. Furthermore, it was found that the portion of the single fiber in the bond strength decreases with increasing fiber content, since the more difficult processability results in an inhomogeneous fiber distribution with worse bonding properties.