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Die Schlagfestigkeit des Betons / Schriftenreihe der Zementindustrie Heft 34
135 Seiten, DIN A5, 48 Abbildungen, 22 Tafeln, kartoniert / Original vergriffen, Buch Vollkopie 250 Euro
Verein Deutscher Zementwerke (VDZ), Herausgeber / Dahms, Jürgen
Beton wird meist statisch beansprucht, d.h. vorwiegend durch ruhende Belastung. Als vorwiegend ruhend gelten alle unveränderlichen Lasten, die dauernd wirken. Daneben gibt es Bauwerke, wie z.B. Brücken und Kranbahnträger, die bei großen Eigengewicht zusätzlich dynamisch durch stoßende und sich häufig wiederholende Lasten beansprucht werden. Seltener treten schlagartige, rasch ablaufende Beanspruchungen auf, z.B. beim Rammen von Pfählen.
Untersuchungen über die Festigkeit des Betons betrafen im allgemeinen die durch zügig gesteigerte Last ermittelte Kurzzeitfestigkeit, die Dauerstandfestigkeit und die Dauerfestigkeit bei häufig wiederholter Belastung. Bei der zuletzt genannten Beanspruchung spricht man auch von einer schwingenden Beanspruchung. Im Vergleich zu metallischen Werkstoffen, bei denen man das Verhalten unter schwingender Beanspruchung seit A. Wöhler in vielfältiger Weise im letzten Jahrhundert beobachtet hat, liegen entsprechende Untersuchungen mit dem Baustoff Beton nur vereinzelt vor. Das gilt insbesondere für den Bereich der sehr rasch verlaufenden Belastung.
Das Verhalten des Betons unter Schlägen hat praktische Bedeutung vor allem für Betonrammpfähle, bei denen eine durch Schlag verursachte Verformungswelle in Längsrichtung durch den Pfahl läuft. Stoßartige Beanspruchungen treten z.B. bei Dalben, Eisenbahnschwellen und Maschinenfundamenten aus Beton auf.
Häufig löst ein Schlag oder Stoß auch andere Beanspruchungen aus (Biegung); doch nahm man von jeher an, daß bei dem Verhalten von Betonbauteilen in solchen Fällen die eigentliche, allerdings nie einheitlich definierte Schlagfestigkeit des Betons als besonderer Materialkennwert einen wesentlichen Einfluß hat.
Unter der Schlagfestigkeit wird im folgenden die größtmögliche Beanspruchung des Betons durch Schlag verstanden, und zwar entweder durch einen einzigen Schlag größtmöglicher Energie oder durch eine Vielzahl gleicher Schläge mit kleinerer Energie.
In der Praxis hat sich gezeigt, daß die Druckfestigkeit des Betons kein ausreichendes Kriterium für seine Widerstandsfähigkeit gegen einfache oder wiederholte Schlagbeanspruchung ist, weil sich Betone gleicher Druckfestigkeit, jedoch unterschiedlicher Zusammensetzung hierbei recht unterschiedlich verhielten.
Es war die Aufgabe dieser Arbeit, den bisherigen Stand der Erkenntnisse über die Schlagfestigkeit des Betons zusammenzufassen und durch Untersuchungen die folgenden, auch für die Praxis wichtigen Fragen zu klären:
Welche Druckspannungen können in etwa im Beton bei schlagartiger Belastung auftreten und wie hängen sie mit den sonstigen Eigenschaften des Betons zusammen?
Welche einfachen Möglichkeiten gibt es, um einen Beton auf seine Eignung für wiederholte Schlagbeanspruchung zu beurteilen?
Wie wird ein Beton mit hoher Schlagfestigkeit zusammengesetzt und hergestellt?
Welche Beziehungen bestehen zwischen der Schlagfestigkeit und den anderen mechanischen Eigenschaften sowie dem Verformungsverhalten des Betons?
Gibt es weitere Einflußgrößen auf die Schlagfestigkeit des Betons?
Zu den dazu vorgesehenen Untersuchungen im Laboratorium wurde ein mechanisches Fallwerk verwendet, mit dem Schläge auf einen Betonzylinder, ähnlich den Beanspruchungen bei Rammpfählen, aufgebracht werden. Außerdem ist eine Meßanordnung entwickelt worden, mit der in Abhängigkeit von der Zeit die Beanspruchungen und die Verformungen des Betons gemessen werden können.
Untersuchungen über die Festigkeit des Betons betrafen im allgemeinen die durch zügig gesteigerte Last ermittelte Kurzzeitfestigkeit, die Dauerstandfestigkeit und die Dauerfestigkeit bei häufig wiederholter Belastung. Bei der zuletzt genannten Beanspruchung spricht man auch von einer schwingenden Beanspruchung. Im Vergleich zu metallischen Werkstoffen, bei denen man das Verhalten unter schwingender Beanspruchung seit A. Wöhler in vielfältiger Weise im letzten Jahrhundert beobachtet hat, liegen entsprechende Untersuchungen mit dem Baustoff Beton nur vereinzelt vor. Das gilt insbesondere für den Bereich der sehr rasch verlaufenden Belastung.
Das Verhalten des Betons unter Schlägen hat praktische Bedeutung vor allem für Betonrammpfähle, bei denen eine durch Schlag verursachte Verformungswelle in Längsrichtung durch den Pfahl läuft. Stoßartige Beanspruchungen treten z.B. bei Dalben, Eisenbahnschwellen und Maschinenfundamenten aus Beton auf.
Häufig löst ein Schlag oder Stoß auch andere Beanspruchungen aus (Biegung); doch nahm man von jeher an, daß bei dem Verhalten von Betonbauteilen in solchen Fällen die eigentliche, allerdings nie einheitlich definierte Schlagfestigkeit des Betons als besonderer Materialkennwert einen wesentlichen Einfluß hat.
Unter der Schlagfestigkeit wird im folgenden die größtmögliche Beanspruchung des Betons durch Schlag verstanden, und zwar entweder durch einen einzigen Schlag größtmöglicher Energie oder durch eine Vielzahl gleicher Schläge mit kleinerer Energie.
In der Praxis hat sich gezeigt, daß die Druckfestigkeit des Betons kein ausreichendes Kriterium für seine Widerstandsfähigkeit gegen einfache oder wiederholte Schlagbeanspruchung ist, weil sich Betone gleicher Druckfestigkeit, jedoch unterschiedlicher Zusammensetzung hierbei recht unterschiedlich verhielten.
Es war die Aufgabe dieser Arbeit, den bisherigen Stand der Erkenntnisse über die Schlagfestigkeit des Betons zusammenzufassen und durch Untersuchungen die folgenden, auch für die Praxis wichtigen Fragen zu klären:
Welche Druckspannungen können in etwa im Beton bei schlagartiger Belastung auftreten und wie hängen sie mit den sonstigen Eigenschaften des Betons zusammen?
Welche einfachen Möglichkeiten gibt es, um einen Beton auf seine Eignung für wiederholte Schlagbeanspruchung zu beurteilen?
Wie wird ein Beton mit hoher Schlagfestigkeit zusammengesetzt und hergestellt?
Welche Beziehungen bestehen zwischen der Schlagfestigkeit und den anderen mechanischen Eigenschaften sowie dem Verformungsverhalten des Betons?
Gibt es weitere Einflußgrößen auf die Schlagfestigkeit des Betons?
Zu den dazu vorgesehenen Untersuchungen im Laboratorium wurde ein mechanisches Fallwerk verwendet, mit dem Schläge auf einen Betonzylinder, ähnlich den Beanspruchungen bei Rammpfählen, aufgebracht werden. Außerdem ist eine Meßanordnung entwickelt worden, mit der in Abhängigkeit von der Zeit die Beanspruchungen und die Verformungen des Betons gemessen werden können.
Fachbuch 54/1968 ab Seite
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