Entwicklung von funktionsmikrofaserbewehrten Ultrahochleistungsbetonen (FMF-UHPC)

Entwicklung von funktionsmikrofaserbewehrten Ultrahochleistungsbetonen (FMF-UHPC)

Die Steigerung der Festigkeiten und eine Verbesserung der Dauerhaftigkeit von Betonen sind aus diversen Gründen im Fokus der Forschung. Gerade die Zugfestigkeiten sowie das Nachbruchverhalten von Ultrahochleistungsbeton (engl. Ultra High Performance Concrete - UHPC) können durch das Einbringen von Stahlfasern erheblich gesteigert werden. Jedoch geht mit der Verbesserung der mechanischen Eigenschaften des Betons auch immer eine Verschlechterung der Frischbetoneigenschaften in Bezug auf Rheologie und Verarbeitbarkeit einher. Dies führt letztendlich dazu, dass die Festigkeit von Stahlfaserbetonen und das Nachbruchverhalten mit Hilfe gewöhnlicher Stahlfasern nur begrenzt verbessert werden können, da andernfalls eine robuste, qualitätssichernde Verarbeitbarkeit nicht mehr gewährleistet ist. Um eben dies zu ermöglichen sollen Formgedächtnislegierungen (FGL) als Faser-Bewehrung eingesetzt werden. Diese haben die Eigenschaft, sich an eine zuvor eingeprägte Form zu "erinnern", was aufgrund einer reversiblen, thermoelastischen Festkörper-Phasenumwandlung von einer austenitischen Hochtemperaturphase in eine martensitische Tieftemperaturphase möglich ist. Dabei erfolgt die Rückformung in die eingeprägte Form entweder durch thermische Aktivierung (Einweg- und Zweiwegeffekt) oder direkt durch Entlastung (Pseudoelastizität). Diese Fähigkeit soll so genutzt werden, dass Fasern in einer für die Rheologie positive Geometrie dem Frischbeton während des Mischvorgangs zugegeben werden. Während der Beton noch fließfähig ist, werden die Fasern durch eine Wärmebehandlung "aktiviert". Die daraus resultierende Umwandlung in ihre eingeprägte Form führt so zu einem positiven Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften des Festbetons. Somit können die Fasern aus Formgedächtnislegierungen auch als Funktionsmikrofaser (FMF) bezeichnet werden. Eingesetzt in UHPC resultiert ein FMF-UHPC.

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Maximilian Schleiting (M.Sc.)

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