Zeitabhängiges Verbundverhalten von Faserkunststoffbewehrung

Aufgrund der hohen Beständigkeit gegenüber stahlkorrosionsfördernden Umgebungsbedingungen besteht bei der Verwendung von Faserkunststoffbewehrung (FKB) in Betonbauteilen das Potenzial, tragfähige und wartungsarme Betonkonstruktion herzustellen. Jedoch unterliegen FKB einer chemischen und physikalischen Materialalterung, wodurch sich deren Festigkeit im Laufe der Zeit reduzieren. Dieser Effekt ist von den Werkstoffeigenschaften der Faser, dem Kunststoff, Faser‐Matrix‐Anbindung sowie von der Einwirkung äußerer Umwelteinflüsse abhängig. Das hierdurch resultierende zeitabhängige Materialverhalten beeinflusst das Trag‐ und Verformungsverhalten von faserkunststoffbewehrten Betonbauteilen. Die aktuelle Forschung zum Langzeitverhalten von FKB bezieht sich überwiegend auf das Langzeitzugtragverhalten von FKB. Erkenntnisse zum Langzeitverbundtragverhalten sind hingegen kaum vorhanden. Der vorliegende Aufsatz befasst sich mit der Erforschung des zeitabhängigen Verbundverhaltens von FKB in Beton. In diesem Zusammenhang wird zuerst auf das Schädigungsverhalten eingegangen. Anschließend wird das zur Erfassung des zeitabhängigen Verbundverhaltens entwickelte Prüfkonzept vorgestellt und Prüfergebnisse eines besandeten FKB‐Stabs unter der Einwirkung von Temperatur, Feuchtigkeit und Betonalkalität aufgezeigt. Das Ziel der Untersuchungen ist das Ableiten einer zeitabhängigen Verbundfestigkeit für einen Bemessungszeitraum von bis zu 100 Jahren unter der entsprechenden Gebrauchstemperatur.

Due to their high resistance to environments that promote steel corrosion, fiber‐reinforced polymers (FRP) offer significant potential for producing durable and low‐maintenance concrete structures. However, FRP materials are subject to chemical and physical degradation over time, which can lead to a reduction in mechanical performance. This degradation is influenced by the properties of the fibers and polymer matrix, the fiber‐matrix interface, and exposure to environmental factors. As a result, the time‐dependent material behavior has a direct impact on the structural performance and deformation characteristics of FRP‐reinforced concrete elements. While current research on the long‐term behavior of FRP has primarily focused on its tensile properties, studies addressing the time‐dependent bond behavior between FRP and concrete remain limited. This paper investigates the time‐dependent bond behavior of FRP reinforcement in concrete. It begins with an analysis of the underlying damage mechanisms, followed by the presentation of a testing methodology specifically developed to capture time‐related bond degradation. Experimental results are provided for sand‐coated FRP bars subjected to temperature, moisture, and concrete alkalinity. The objective of the study is to derive a time‐dependent bond strength suitable for structural design over a service life of up to 100 years under relevant in‐service temperature conditions.