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Projektbeschreibung
Die Ermüdung von Beton geht stets mit einer Degradation der Mörtelmatrix in Form von Mikrorissen einher. Ziel dieses Projekts ist es, zum einen die lokale Entwicklung dieser Mikrorisse in hochfestem Beton über die Lastzyklen hinweg zu erfassen, wobei zwischen solchen im Zementstein und jenen in der Grenzzone zu den Gesteinskörnern differenziert wird. Zum andern wird untersucht, ob bzw. inwieweit die Ausbildung dieser Mikrorisse durch entsprechend feine Fasern (Mikrofasern, Carbonfasern) beeinflusst werden kann.
In der ersten Förderperiode wurden hierzu experimentell wie numerisch in erster Linie Studien zum Verbund zwischen Mikrofasern und der hochfesten Mörtelmatrix sowie zur Schädigungsentwicklung im Zementstein und hochfestem Beton vorgenommen. Ebenso wurden orientierend die Mechanismen zur zyklischen Rissöffnung und -schließung im Rahmen eines numerischen Modells beschrieben.
Bei den bisherigen Studien zeigte sich, dass zum einen bei der Analyse der Gefügeänderungen infolge zyklischer Beanspruchungen im Zementstein auf der CSH-Ebene und in hochfestem Beton auf der Mesoskalen-Ebene sowie deren Wechselwirkungen noch Fragen ungeklärt sind. Diesen wird in der 2. Förderperiode in der Projektlinie A numerisch wie experimentell nachgegangen. Die Wirksamkeit unterschiedlicher Nano- und Mikrofasern im Hinblick auf das Ermüdungsverhalten wird in der Projektlinie B sowohl am Zementstein als auch an hochfesten Betonen verfolgt. In Ergänzung zu den bereits in der ersten Förderperiode verwendeten Mikrostahlfasern und Carbonfasern werden hier zusätzlich Carbon-Nanotubes mit einbezogen. Diese entfalten ihre Wirksamkeit direkt auf der CSH-Ebene; aufgrund ihrer unterschiedlichen Größen wird erwartet, dass sich unterschiedliche Rissüberbrückungsmechanismen von Carbon- und Mikrostahlfasern bei hochzyklischer Beanspruchung einstellen. In Projektlinie C erfolgt schließlich der Übergang von den materialwissenschaftlich relevanten (Mikro- und Meso-) Skalen zur Makro-Skala, also der Bauteil-Ebene, wobei hier die Ableitung prognosefähiger Ermüdungs-Schädigungsmodelle für Strukturanalysen auf Basis der Modellentwicklungen in den Projektlinien A und B im Fokus steht.
