Betontechnologische Einflüsse auf die Leistungsklassen von Stahlfaserbeton

Abstract

Die Leistungsfähigkeit von Stahlfaserbeton, ausgedrückt durch seine Leistungsklassen und damit die erreichten Nachrissbiegezugfestigkeiten, hängt von zahlreichen Faktoren ab. Dazu zählen beispielsweise die Betondruckfestigkeit, Faserart und ‐geometrie, der Fasergehalt und die Betonzusammensetzung. Im Rahmen der Arbeit im Unterausschuss Stahlfaserbeton des DAfStb wurde mit der Biegebalken‐Datenbank „Stahlfaserbeton” eine sehr umfangreiche Datenbank mit Erst‐ und Bestätigungsprüfungen an Stahlfaserbetonen aus der Literatur und Praxis aufgebaut. Sie ermöglicht es, unterschiedliche Einflüsse, z. B. aus der Betonzusammensetzung oder den Fasereigenschaften, allgemein zu quantifizieren. In diesem Beitrag werden die Einflüsse der Faserzugfestigkeit, der Schlankheit der Fasern, der Betondruckfestigkeit, üblicher Einbaukonsistenzen, der Form der Gesteinskörnung sowie die Verwendung sekundärreaktiver Zusätze betrachtet. Auf Grundlage der Datenbank kann gezeigt werden, dass im Allgemeinen gebrochene Gesteinskörnung im Vergleich zu runder Gesteinskörnung sowie die Einbaukonsistenzen F3 und F4 keinen erkennbaren Effekt auf die Nachrissbiegezugfestigkeit zeigen. Bei der Verwendung sekundärreaktiver Stoffe wie hüttensandhaltige Zemente oder Flugaschen lässt sich aus der Datenbank eine deutliche Erhöhung der Nachrissbiegezugfestigkeiten ablesen. Die positiven Einflüsse der Betondruckfestigkeit und der Faserschlankheit können verallgemeinert bestätigt und quantifiziert werden.

Empirical approach for the residual flexural tensile strength of steel fiber‐reinforced concrete based on notched three‐point bending tests

“…In addition to the steel fiber type and dosage, however, the composition of the concrete also has a decisive influence on the performance of steel fiber-reinforced concrete. 3,4 In order to assess this, tests must therefore always be carried out with the respective concrete mixture, steel fiber type, and dosage of the steel fibers. Based on these tests, empirical approaches for estimating the performance or the postcrack flexural strength of steel fiberreinforced concrete were already developed in the 1990s.…”

“…In this case, a certain steel fiber type was often assigned a fixed performance depending on the dosage of the steel fibers. In addition to the steel fiber type and dosage, however, the composition of the concrete also has a decisive influence on the performance of steel fiber‐reinforced concrete 3,4 . In order to assess this, tests must therefore always be carried out with the respective concrete mixture, steel fiber type, and dosage of the steel fibers.…”

“…By the design of steel fiber‐reinforced concrete, the crack‐bridging effect of the steel fibers is taken into account as residual tensile strength, for example, according to Model Code 2010 1 (MC2010). Since the residual tensile strength depends not only on the steel fiber type and the dosage of the steel fibers but also on the concrete mixture and quality (see, e.g., References 2–4), in accordance with MC2010, 1 the residual tensile strength must be verified by means of three‐point bending tests according to EN 14651 5 . In the course of the design, however, the designer must specify the residual tensile strength in advance.…”

Empirischer Ansatz zur Bestimmung der Nachrissbiegezugfestigkeit

“…Tab. 4 zeigen die Auswertungen der 4-Punkt-Biegezugversuche mit n = 667 in Bild 9 eine gute bis sehr gute Übereinstimmung zwischen den experimentellen und rechnerischen L1-und L2-Werten. Die auftretenden Streuungen können (größtenteils) auf übliche Streuungen der Nachrissbiegezugfestigkeit von Stahlfaserbeton zurückgeführt werden.…”

“…Da die Nachrisszugfestigkeit neben den verwendeten Stahlfasern und dem Fasergehalt auch von der Betonzusammensetzung abhängig ist (vgl. [4]), ist die Nachrisszugfestigkeit nach [1] mittels 4-Punkt-Biegezugversuchen nachzuweisen. Im Zuge der Bemessung muss jedoch vom Planer vorab die Nachrissbiegezugfestigkeit festgelegt werden.…”