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Verformungsverhalten, Energieaufnahme und Tragfähigkeit von Normal- und Leichtbeton im Kurzzeitdruckversuch. Schriftenreihe der Zementindustrie Heft 50
120 S., DIN A 5, 43 Abb., 22 Taf., kart. / ISBN 3-7640-0252-2
Verein Deutscher Zementwerke (VDZ), Herausgeber / Siebel, Eberhard
Für die Beurteilung des Tragverhaltens von Normalbeton und Konstruktionsleichtbeton mit geschlossenem Gefüge – im folgenden abgekürzt als "Leichtbeton" bezeichnet – ist eine genaue Kenntnis des Verformungs- und insbesondere des Bruchverhaltens, unumgänglich. Nur so kann man für die Bemessung von Stahl- und Spannbeton mit unterschiedlichen Zuschlägen Regeln erstellen, die zur gleichen Sicherheit der mit ihnen hergestellten Bauteile führen.
Die Arbeitslinien von Normal- und Leichtbeton unterschiedlicher Zusammensetzung können hierzu einen Beitrag liefern, insbesondere zur Antwort auf die Frage, ob Leichtbeton weniger zäh ist als Normalbeton, ob der Völligkeitsgrad der Arbeitslinie des Leichtbetons geringer ist und ob aus diesen Gründen für Leichtbetone bei der Bemessung von Bauteilen andere Bemessungsregeln als für Normalbeton anzuwenden sind. Die hierzu durchgeführten Untersuchungen von H. Weigler, S. Karl und P. Lieser, P. Grübl, P. Probst, S. Stöckl und E. Grasser wiesen auf einen etwas geringeren Völligkeitsgrad der Spannungsverteilung in der Biegedruckzone von Leichtbeton gegenüber Normalbeton hin. Das ist einer der Gründe, weshalb DIN 4219, Teil 2, und DIN 4227, Teil 4, für die Bemessung von Stahlleichtbeton und Leichtspannbeton vorschreiben, daß bei Anwendung der Spannungsbeurteilung für Normalbeton nach DIN 1045 die Rechenfestigkeit des Betons b (der Scheitelwert der Spannungsverteilung) für Leichtbeton unabhängig von der Zusammensetzung des Leichtbetons um 5 % abgemindert werden muß. Da jedoch Leichtbetone mit verschiedenen Zuschlägen und Zusammensetzungen ein unterschiedliches Verformungs- und Bruchverhalten zeigen, kann nicht ausgeschlossen werden, daß bei einem solchen pauschalen Vorgehen die tatsächlich vorhandene Sicherheit von mit verschiedenen Leichtbetonen hergestellten Bauteilen deutliche Unterschiede aufweist.
In dieser Arbeit wurde im zentrischen Kurzzeitdruckversuch untersucht, welche Unterschiede bei den Arbeitslinien, der Energieaufnahme und im Bruchverhalten zwischen Normal- und Leichtbetonen mit unterschiedlichen Zuschlägen und Zusammensetzungen bestehen. In die dieser Arbeit zugrundeliegenden Versuche wurden sowohl Normalzuschläge mit sehr unterschiedlichen Eigenschaften, nämlich ein Rheinkiessand, ein Mainkiessand und ein Basaltsplitt, als auch sehr unterschiedliche Leichtzuschläge, nämlich vier Blähtone und ein Blähschiefer, einbezogen. Um festzustellen, ob und wie die Festigkeit der mit diesen Zuschlägen hergestellten Betone das Trag- und Bruchverhalten beeinflussen, wurden mit allen Zuschlägen die gleichen vier Festigkeitsbereiche (bei Normalbeton mit Rheinkies fünf) untersucht. Die unterschiedlichen Druckfestigkeiten wurden durch Änderung der Zusammensetzung und durch Verwendung von Zementen zweier Festigkeitsklassen erzielt. Ferner wurden Leichtbetone sowohl mit als auch ohne Natursand hergestellt.
Neben der Bestimmung der Druckfestigkeit, Spaltzugfestigkeit und des Elastizitätsmoduls wurden in erster Linie die Arbeitslinien im Kurzzeitdruckversuch sowohl bei konstanter Belastungs- als auch bei konstanter Verformungsgeschwindigkeit bestimmt. Die Prüfkörper wurden im allgemeinen im Alter von 28 Tagen untersucht, d.h. der Einfluß des Alters blieb weitgehend unberücksichtigt. Zur weiteren Klärung des Bruchverhaltens von Beton wurde zusätzlich versucht, die Bruchbilder der verschiedenen Probekörper zu beurteilen.
Die Arbeitslinien von Normal- und Leichtbeton unterschiedlicher Zusammensetzung können hierzu einen Beitrag liefern, insbesondere zur Antwort auf die Frage, ob Leichtbeton weniger zäh ist als Normalbeton, ob der Völligkeitsgrad der Arbeitslinie des Leichtbetons geringer ist und ob aus diesen Gründen für Leichtbetone bei der Bemessung von Bauteilen andere Bemessungsregeln als für Normalbeton anzuwenden sind. Die hierzu durchgeführten Untersuchungen von H. Weigler, S. Karl und P. Lieser, P. Grübl, P. Probst, S. Stöckl und E. Grasser wiesen auf einen etwas geringeren Völligkeitsgrad der Spannungsverteilung in der Biegedruckzone von Leichtbeton gegenüber Normalbeton hin. Das ist einer der Gründe, weshalb DIN 4219, Teil 2, und DIN 4227, Teil 4, für die Bemessung von Stahlleichtbeton und Leichtspannbeton vorschreiben, daß bei Anwendung der Spannungsbeurteilung für Normalbeton nach DIN 1045 die Rechenfestigkeit des Betons b (der Scheitelwert der Spannungsverteilung) für Leichtbeton unabhängig von der Zusammensetzung des Leichtbetons um 5 % abgemindert werden muß. Da jedoch Leichtbetone mit verschiedenen Zuschlägen und Zusammensetzungen ein unterschiedliches Verformungs- und Bruchverhalten zeigen, kann nicht ausgeschlossen werden, daß bei einem solchen pauschalen Vorgehen die tatsächlich vorhandene Sicherheit von mit verschiedenen Leichtbetonen hergestellten Bauteilen deutliche Unterschiede aufweist.
In dieser Arbeit wurde im zentrischen Kurzzeitdruckversuch untersucht, welche Unterschiede bei den Arbeitslinien, der Energieaufnahme und im Bruchverhalten zwischen Normal- und Leichtbetonen mit unterschiedlichen Zuschlägen und Zusammensetzungen bestehen. In die dieser Arbeit zugrundeliegenden Versuche wurden sowohl Normalzuschläge mit sehr unterschiedlichen Eigenschaften, nämlich ein Rheinkiessand, ein Mainkiessand und ein Basaltsplitt, als auch sehr unterschiedliche Leichtzuschläge, nämlich vier Blähtone und ein Blähschiefer, einbezogen. Um festzustellen, ob und wie die Festigkeit der mit diesen Zuschlägen hergestellten Betone das Trag- und Bruchverhalten beeinflussen, wurden mit allen Zuschlägen die gleichen vier Festigkeitsbereiche (bei Normalbeton mit Rheinkies fünf) untersucht. Die unterschiedlichen Druckfestigkeiten wurden durch Änderung der Zusammensetzung und durch Verwendung von Zementen zweier Festigkeitsklassen erzielt. Ferner wurden Leichtbetone sowohl mit als auch ohne Natursand hergestellt.
Neben der Bestimmung der Druckfestigkeit, Spaltzugfestigkeit und des Elastizitätsmoduls wurden in erster Linie die Arbeitslinien im Kurzzeitdruckversuch sowohl bei konstanter Belastungs- als auch bei konstanter Verformungsgeschwindigkeit bestimmt. Die Prüfkörper wurden im allgemeinen im Alter von 28 Tagen untersucht, d.h. der Einfluß des Alters blieb weitgehend unberücksichtigt. Zur weiteren Klärung des Bruchverhaltens von Beton wurde zusätzlich versucht, die Bruchbilder der verschiedenen Probekörper zu beurteilen.
Fachbuch 252/1989 ab Seite
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