Methoden zur Analyse des Bruchverhaltens hochfester Stahlfaserbetone

Hochfeste und ultrahochfeste Stahlfaserbetone eignen sich aufgrund ihrer Eigenschaften für den Einsatz bei extremen mechanischen Beanspruchungen. Das für diesen Einsatz erforderliche duktile Bruchverhalten unter Zugbeanspruchung wird ausschließlich durch die Zugabe von geeigneten Stahlfasern und deren Wirkung in der Zementsteinmatrix erreicht. Für eine gezielte stoffliche Optimierung des Systems sind fundierte Kenntnisse zur Wirkungsweise der Stahlfasern notwendig, die bei bisherigen Untersuchungen lediglich auf Basis von klassischen Messverfahren zerstörender Prüfungen gewonnen wurden. Durch das Einbeziehen von Methoden der zerstörungsfreien Materialcharakterisierung können das Bruchverhalten hochfester und ultrahochfester Stahlfaserbetone orts- und zeitaufgelöst untersucht und die einzelnen Phasen des Schädigungsprozesses identifiziert werden.
Anhand der vorliegenden Ergebnisse von Zugversuchen eines ultrahochfesten Stahlfaserbetons wird der kombinierte Einsatz von Methoden der zerstörungsfreien Materialprüfung gezeigt und deren Anwendbarkeit in der Analyse des Bruchverhaltens diskutiert. Das Hauptaugenmerk liegt dabei auf der Charakterisierung der ausschlaggebenden Versagensmodi unter Zugbelastung durch die einzelnen Verfahren und dem Vergleich zu klassischen Messmethoden (z. B. Extensometer). Die Zugversuche wurden dazu parallel durch optische Verformungsanalyse mittels Bildkorrelation (DIC), Schallemissionsanalyse (SEA) und 3-D-Computertomografie (CT) begleitet.

Methods for analyzing the fracture behavior of high-strength steel fiber-reinforced concretes
High-strength and ultra-high strength fiber-reinforced concretes are most suitable for applications with extreme mechanical loads. These extreme conditions require a ductile behavior under tensile loading, which is obtained solely by the addition of steel fibers and their working mechanism. Profound knowledge on the working mechanism of the steel fibers is necessary for optimizing this material. Usually, this knowledge is obtained by means of classical measuring techniques of destructive tests. Adopting measuring techniques from non-destructive material testing helps to analyze and to identify the different stages of the fracture mechanism of high-strength and ultra-high strength fiber-reinforced concretes in detail.
The application of different non-destructive measuring techniques is shown exemplary on tensile tests conducted on an ultra-high strength fiber-reinforced concrete and its applicability for analyzing the fracture behavior is discussed. The main focus is on the characterization of the relevant failure modes under tensile loading by the different measuring techniques and the comparison with classical measuring techniques (e. g. extensometer). The tensile tests have been analyzed by optical deformation measurements using digital image correlation (DIC), acoustic emission analysis (AE), and 3D computed tomography (CT).