Sonderbetone Faserbeton

Bild 20: Last-Durchbiegung-Kurven von Stahlfaserbetonbalken
Das Verhalten nach dem ersten Anriss lässt sich quantitativ durch den Zähigkeitsindex
(toughness index) beschreiben. Dieser ist nach ASTM C 1018 definiert als das Verhältnis der
Fläche unter der Last-Durchbiegung-Kurve bis zu einer festgelegten Durchbiegung (i. a. das
5,5fache der beim ersten Riss vorhandenen Durchbiegung) zur Fläche unter der Kurve bis
zum ersten Riss. Die jeweiligen Flächen entsprechen der Energie, die für die betreffende
Durchbiegung aufgewendet werden muss.
Bei unbewehrtem Beton beträgt der Zähigkeitsindex 1,0. Bei Stahlfaserbetonen mit
Fasergehalten von 0,5 bis 0,75 Vol.-% wurden Werte zwischen 10 und 15 [Lit 63], bei
Polypropylenfaserbeton mit Fasergehalten von 0,1 bis 0,3 Vol.-% Werte zwischen 2 und 3
[Lit 62] ermittelt. Besonders hohe Zähigkeiten lassen sich nur mit überkritischen
Fasergehalten erreichen, weil nur dann eine vollständige Rissentwicklung an vielen Stellen
gleichzeitig möglich ist.
5.3.2 Wiederholte Belastung
Nach [Lit 63] führt ein Faserzusatz zu einer erheblichen Verbesserung der
Biegeschwellfestigkeit. Während diese bei unbewehrtem Beton nur etwa 50 % der statischen
Kurzzeitbiegefestigkeit beträgt, konnte sie durch Zusatz von Stahlfasern auf 90 bis 95 %
gesteigert werden. Bei Zugabe von Polypropylenfasern war die Verbesserung nach [Lit 62]
weniger ausgeprägt. Die Biegeschwellfestigkeit erreichte hier ca. 70 % der statischen
Kurzzeitbiegefestigkeit.
5.3.3 Einfluss hoher Temperaturen
Bei Einwirkung hoher Temperaturen ist der Beton biegeweicher als bei Raumtemperatur.
Gleichzeitig verringert sich die aufnehmbare Biegezugkraft (Bild 21). Danach versagen
Probekörper aus Beton ohne Fasern auch bei hohen Temperaturen weitgehend schlagartig.
Die erreichten Durchbiegungen entsprachen etwa denen bei 20 °C. Bei Stahlfaserbeton
konnten die Probekörper auch bei hohen Temperaturen nach Erreichen der Höchstlast bei
weiterer Verringerung noch erhebliche Lasten aufnehmen, die i. a. mit zunehmender
Durchbiegung nur relativ langsam abnahmen. Der Übergang von der Höchstlast auf das
untere Lastniveau nach dem Bruch der Zugrandfaser war bei thermisch beanspruchten Proben
wesentlich weicher als bei normaler Raumtemperatur [Lit 46].