Der Einfluss von Polymermodifikationen auf das Verformungsverhalten und die Duktilität von Beton

• Applicant: Professorin Dr.-Ing. Andrea Osburg
• Subject Area: Construction Material Sciences, Chemistry, Building Physics
• Term: from 2007 to 2010
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 46792820

Die polymermodifizierten Betone (PCC) haben in den letzten Jahren eine rasante Entwicklung erfahren, aber die konstruktive Einschätzung der PCC ist nach wie vor schwierig. Zwar beschäftigen sich eine Reihe von Forschungsarbeiten mit den Auswirkungen einer Polymermodifikation auf die mechanischen Eigenschaften von Beton [1 - 6], jedoch mangelt es an allgemeingültigen Aussagen. Gründe dafür liegen u. a. in der ständigen Weiterentwicklung der Polymere. [7]Eine besondere Bedeutung kommt bei den PCC der zeitabhängigen Lastbeständigkeit zu. Ein polymermodifizierter Konstruktionsbeton weist bei gleicher Belastung i. d. R. ein verstärktes Kriechen im Vergleich zu unmodifizierten Beton auf. [8 - 11]Unbeachtet bei der Erforschung der konstruktiven Eigenschaften der PCC blieb bisher das Lastverformungs- und Bruchverhalten bei unterschiedlichen Temperaturen.Sowohl die Ursachen für die verstärkten Kriechverformungen und deren Auswirkungen auf das Langzeittragverhalten der PCC als auch die gezielte Beeinflussung der Duktilität des Betons mittels Polymerzugabe, standen im Mittelpunkt der bisherigen Untersuchungen.Bisher wurden folgende Aspekte erforscht (siehe auch Pkt. 2. Arbeits- und Ergebnisbericht):• Frisch- und Festbetoneigenschaften von Normalbetonen und PCC mit unterschiedlicher Gesteinskörnung bzw. Substitutionsmaterial (Gummigranulat und Gummipulver)• Gefügeausbildung und Gefügeveränderungen durch die Polymermodifizierung• Lastverformungs- und Bruchverhalten der Betone bei Druck- und Zugbelastung• Lastverformungs- und Bruchverhalten von biegebeanspruchten PCC-Normalbeton- Hybridelementen bei statischer und dynamischer Belastung.Aus den Untersuchungen ergaben sich folgende wesentliche Ergebnisse:• im Gegensatz zu den Dauerhaftigkeitseigenschaften werden die konstruktiven Eigenschaften der Betone erst bei höheren Polymergehalten signifikant beeinflusst• bei Betonen mit erhöhtem Mehlkornanteil, wie z. B. bei SCC, ist die Zugabemenge der Polymere durch die wesentlich größere zu benetzende Oberfläche zu berücksichtigen• der Einsatz von Gummigranulat bzw. Gummimehl führt zwar zu einer deutlichen Verringerung des Elastizitätsmoduls, aber nicht zur Erhöhung der Duktilität des Betons• die PCC zeigen ein duktileres Verformungs- und Bruchverhalten als die Referenzbetone• die Elastizitätsmoduln der PCC sind wesentlich geringer als die gemessenen Druckfestigkeiten vermuten lassen• die PCC-Normalbeton-Hybridelemente weisen eine höhere Biegezugfestigkeit auf als Elemente aus Normalbeton, aber durch das größere Verformungsvermögen der PCC hat das kaum Auswirkungen auf die Rissweiten.Im Ergebnis der bisherigen Untersuchungen haben sich einerseits zur Verifikation einzelner Forschungsergebnisse und andererseits zur Beantwortung der offenen Fragen zwei wesentliche Forschungskomplexe für diesen Antrag herauskristallisiert:• Untersuchungen zum Einfluss unterschiedlicher nutzungsrelevanter Temperaturen auf das Last-Verformungsverhalten und die Duktilität von bewehrten und unbewehrten PCC• Untersuchungen des Einflusses der Alterung der polymeren Bindemittelkomponente.Das Forschungsvorhaben soll auch weiterhin in der bewährten Kooperation zwischen den benannten Bereichen der Fakultät Bauingenieurwesen der Bauhaus-Universität Weimar bearbeitet werden. Die bisherige Zusammenarbeit hat sich als sehr effizient erwiesen.

• DFG Programme: Research Grants