Überführung von singulären Fugenverformungen in Betonflächen in plurale Risse

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Manfred Curbach; Professor Dr.-Ing. Iurie Curosu, seit 7/2024
• Fachliche Zuordnung: Baustoffwissenschaften, Bauchemie, Bauphysik ; Konstruktiver Ingenieurbau, Bauinformatik und Baubetrieb
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 511403551

In flächigen Bauteilen aus Beton, z. B. Industrieflächen, Park- und Verkehrsflächen, Stützwänden u. ä. sind Fugen integrale Bestandteile, um ungewollte Zwangsrisse zu vermeiden. In diesen konzentrieren sich die thermisch oder hygrisch bedingten Eigenverformungen des Betonbauteils. Gleichzeitig müssen Fugen dicht sein. Die Dauerhaftigkeit der konventionellen Fugendichtmassen ist auf wenige Jahre begrenzt wodurch sich ein hoher Instandhaltungsaufwand ergibt. Somit sind Fugen inhärente Schwachstellen in diesem System. In diesem Forschungsprojekt soll hierzu ein alternatives Lösungskonzept untersucht werden, bei dem die Fugen in unbewehrten oder nur schwach bewehrten Betonbauteilen mit dünnen, carbonbewehrten Betonschichten (CRC) überbaut werden. Basisgedanke ist, dass die relativ großen singulären Fugenbewegungen im Grundbauteil in plurale, wesentlich kleinere Risse überführt werden. Solch dünne CRC-Schichten unterliegen bei dieser Anwendung besonderen Beanspruchungen, sowohl in Achsrichtung durch die Fugenbewegung als auch senkrecht dazu z. B. durch Erddruck oder Verkehrslasten. Dazu ist beidseits der Fuge der Verbund auf eine gewisse Strecke zu unterbrechen, um entsprechende Dehnlängen zu erzeugen, in denen sich die feinen Risse entwickeln können. Um die Eignung solcher CRC-Schichten für die Überbrückung von Fugen bewerten zu können, wird in diesem Vorhaben zum einen die Rissentwicklung in CRC-Schichten bei entsprechend hohen Dehnungen untersucht, zum andern wird das Verbundverhalten dieser Schicht auf dem Unterbeton unter den jeweiligen Einwirkungen überprüft. Dabei ist zu berücksichtigen, dass die Beanspruchungen in solchen Flächen zweiaxialer Natur sind und sich durch die Fugenbewegungen sowohl Zug- als auch Druckbeanspruchungen in der CRC-Schicht einstellen können. Konkret sind folgende Studien vorgesehen: • Am CRCAufbeton: – Trag- und Verformungsverhalten von CRC-Schichten unter biaxialen Zug- und Druckbeanspruchungen – Modellierung des zweiaxialen Verbundes zwischen Carbonbewehrung und Beton • Am Verbundsystem im Fugenbereich: – Ausbildung von Mikrorissen in der CRC-Schicht in Verbundkörpern unter Zugbeanspruchung (öffnende Fuge) bei variierender Verbundtrennung - Stabilität der CRC-Schicht unter Druckbeanspruchung (schließende Fuge) bei variierender Verbundtrennung – Risiko einer fortschreitenden Delamination bei zyklischen Beanspruchungen in diesem Bereich.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Ehemaliger Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Rolf Breitenbücher, bis 6/2024