Elastizitätsmodul von Zementstein und Beton
Teil 2
Manns, Wilhelm
Wirken Lasten nur kurzzeitig ein, so entspricht die Verformung von Betonen, Mörteln und Zementsteinen für viele baupraktische Zwecke ausreichend einem ideal-elastischen Verhalten, gekennzeichnet durch das Hookesche Gesetz, obwohl diese Stoffe auch unter Kurzzeitbelastung geringe bleibende Verformungen zeigen. Deshalb und wegen der daraus sich ergebenden Messschwierigkeiten werden sehr unterschiedliche Prüfverfahren eingesetzt. In der Bundesrepublik Deutschland und in vielen anderen Ländern ist bis heute noch kein verbindliches Prüfverfahren festgelegt worden. In der Literatur finden sich viele Korrelationsformeln zwischen dem E-Modul und anderen einfach bestimmbaren Eigenschaften des Betons, vornehmlich der Festigkeit und der Dichte. Betrachtet man Beton als Zweistoffsystem aus Zementstein und Zuschlag, so lassen sich die elastischen Eigenschaften von Beton durch Regressionsformeln aus den Eigenschaften seiner Stoffkomponenten ableiten. Für die vorliegenden Untersuchungen über den E-Modul von Zementstein, Zuschlag und Beton (1) wurde zur Ermittlung der elastischen Eigenschaften ein Belastungszeitdiagramm mit 10 Lastwechseln eingehalten. Die Verformungen wurden sowohl unmittelbar nach Erreichen der Lastwerte als auch nach augenscheinlicher Stabilisierung der Messwerte gemessen. Die Unterschiede zwischen den verschiedenen, aus den Messwerten abgeleiteten Sekantenmoduln lagen in der Regel unter 10 % und waren meist kleiner, jedoch immer von gleicher Größenordnung wie die Maßspannen (Größtwert minus Kleinstwert) der einzelnen Moduln von verschiedenen Probekörpern eines Betons. Bei wassergelagerten Zementsteinen im Alter von 28 Tagen, hergestellt mit Wasserzementwerten zwischen 0,3 und 0,8, war der E-Modul sowohl bei dynamischer Prüfung (Resonanzfrequenz und Schallaufzeitverfahren) als auch bei statischer Prüfung abhängig von seinem Dichtigkeitsgrad. Das Verhältnis von dynamischem zu statischem E-Modul ist nicht konstant, sondern vom Porenraum des Zementsteins abhängig. Von den Modellvorstellungen, die den Regressionsformeln zugrunde liegen, lieferten bei dynamischer Prüfung mittels Resonanzfrequenz die Modelle von Maxwell, Dougill-Hirsch, Counto und Mehmel-Kern gute Übereinstimmung mit den Versuchswerten. Bei statischer Prüfung war die Brauchbarkeit aller Regressionsformeln stark eingeschränkt. Der E-Modul und auch die Festigkeit von Beton werden vom Kornaufbau des Zuschlags beeinflusst. Unter sonst gleichbleibenden Verhältnissen kann der E-Modul mit wachsendem Zuschlaggrößtkorn bis 10 % steigen und die Druckfestigkeit bis 20 % sinken. Die größeren Körner eines Zuschlaggesteins beeinflussen den E-Modul mehr als die kleineren. So ergaben sich bei nahezu gleicher Festigkeit der Betone und Mörtel Unterschiede im E-Modul von rd. 20 %, wenn der Zuschlag aus Gestein mit unterschiedlichem E-Modul bestand.
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beton 10/1970 ab Seite 455
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