Analyse der Durchflussraten in gerissenem Stahlbeton

Risse im Stahlbetonbau sind Teil des Konstruktionsprinzips und akzeptabel, solange deren Rissbreiten bestimmte Grenzwerte nicht überschreiten. Laut Eurocode 2, Teil 3 (bzw. auch DAfStb WU‐Richtlinie) darf die autogene Selbstheilung von Trennrissen bei einer rechnerischen Rissbreite ≤ 0,20 mm unter bestimmten hydraulischen Bedingungen berücksichtigt werden. Praktische Erfahrungen zeigen jedoch, dass Selbstheilung trotz Einhaltung dieser Rissbreite nicht immer zuverlässig auftritt. Diese Studie untersucht die Durchflussraten von zentrisch gerissenem und wasserdurchströmtem Beton nach der Methode von Edvardsen. Auf Basis der experimentellen Ergebnisse wird ein analytischer Ansatz nach Hagen‐Poiseuille zur Abschätzung der Durchflussrate unmittelbar nach der Wasserbeaufschlagung entwickelt, der insbesondere für die Dichtigkeitsklasse TC0 relevant ist. Diese Durchflussrate dient auch als Indikator zur Bewertung der Effizienz der autogenen Selbstheilung bei Bauwerken der Dichtigkeitsklasse TC1. Die Anfangsdurchflussrate durch gerissenen Beton wird hauptsächlich durch die Rissbreitenverteilung, den Wasserdruck, die Rauigkeit der Rissflanken und die Tortuosität des Rissverlaufs beeinflusst. Eine zuverlässige Abschätzung des Durchflusses erfordert daher die Einführung eines Korrekturfaktors , der aufgrund der hohen Streuung der experimentellen Daten mit 0,52 vorgeschlagen wird.

Cracks in reinforced concrete structures are part of the construction principle and acceptable as long as they do not exceed certain limits. According to Eurocode 2, part 3, (as well as the guideline of the German Committee for Structural Concrete (DAfStb)) the autogenous healing of separation cracks with a width ≤ 0.20 mm can be considered under certain hydraulic conditions. However, practical experience shows that self‐healing does not always reliably occur even when this crack width is maintained. This study examines the flow rates of centrally cracked and water‐permeated concrete using Edvardsen's method. Based on the experimental results, an analytical approach following Hagen‐Poiseuille is developed to estimate the flow rate immediately after the start of the water flow, which is particularly relevant for tightness class TC0. This flow rate also serves as an indicator for evaluating the efficiency of autogenous self‐healing in structures of tightness class TC1. The initial flow rate through cracked concrete is mainly influenced by the crack width distribution across the cross‐section, the water pressure, the roughness of the crack flanks, and the tortuosity of the crack path. Therefore, a reliable estimation of the flow rate necessitates the introduction of a correction factor ξ, which is proposed with 0.52 due to the high variability of the experimental data.