Detailergebnis zu DOK-Nr. 54779
Schadensmechanismen eines faserverstärkten Zement-Kompositbaustoffs - I. Schadensentwicklung unter Impulsbelastung / II. Schadensentwicklung durch Ermüdung (Orig. franz.: Mécanismes d'endommagement d'un composite cimentaire fibré multi-échelles - I. Endommagement sous sollicitations impulsionnelles / II. Endommagement en fatigue)
| Autoren |
P. Rossi E. Parant |
|---|---|
| Sachgebiete |
9.3 Zement, Beton, Trass, Kalk 9.4 Chemische Stoffe, Kunststoffe (Haftmittel, Zusatzmittel) 15.3 Massivbrücken |
Bulletin des laboratoires des Ponts et Chaussées (2004) Nr. 248, S. 73-81, 5 B, 11 Q / S. 83-92, 9 B, 1 T, 4 Q
Für einen neu entwickelten Zement-Kompositbaustoff (CEMTEC-Multiscale) unter Verwendung von Stahlfasern unterschiedlicher Länge (Anteil 11 %) werden die Schadensmechanismen analysiert und die wichtigsten Ergebnisse präsentiert, der Beitrag der Fibern am Rissbildungsprozess geklärt. Die Fiber-Bewehrung erhöht offensichtlich die Zugfestigkeit unter dynamischer Belastung. Mikrofasern (Länge < 2 mm) und Mesofasern (2 bis 6 mm) sind bei kleinen Rissen effektiver als Makrofasern (> 20 mm). Eine mechanische Homogenisierung des Baustoffs wurde festgestellt, die zu einer Reduzierung der Streuung der Endfestigkeit bei zunehmender Belastung führt. Die Ermüdungsfestigkeit wurde anhand von Biegetests untersucht. Es scheint, dass diese besonders durch die Mesofasern wegen deren niedrigem Schlankheitsfaktor begrenzt wird. Die Dauerfestigkeit wird hierbei mit 65 % der Bruchfestigkeit definiert. Unterhalb dieser Belastungsrate ist eine Pseudo-Anpassung des Verbundbaustoffes möglich, die die Schadenszunahme stoppt. Das markiert eine Änderung des Phänomens der Energieverteilung, d. h. die auf den Verbundbaustoff ausgeübte Energie wird so verteilt, dass keine weitere Rissbildung in der Matrix eintritt, sondern die Ablösungen an den Faser-Matrix Berührungsflächen sich erweitern. Ergebnis ist, dass ein hoher Anteil von Mesofasern bei möglichst niedrigem Anteil von Makrofasern die Zugfestigkeit zwar kräftig erhöht, wobei sich aber die Haftung der Fasern nach einer bestimmten Belastungszahl wiederum stark verringert und die Verstärkungswirkung der Fasern rasch inaktiv wird, was zur Zerstörung führt.