Faserverstärkte und polymermodifizierte Hochleistungsbetone unter statischer und dynamischer Beanspruchung

Der Hintergrund dieses Forschungsvorhabens sind die vor allem in der Nord- und Ostsee geplanten großen Offshore-Windenergieparks.

Zur Verbindung des in den Meeresboden einbindenden Fundamentrohrs mit dem Turmrohr der Windenergieanlage werden mit hochfesten Mörteln bzw. Betonen vergossene Verbindungen, sog. „Grouted Joints“ eingesetzt. Diese Verbindungen sind hochzyklischen Beanspruchungen aus Wind und Wellen ausgesetzt. Durch die Modifizierung des Vergussbetons mit Fasern und Kunststoffen soll die Lebensdauer der „Grouted Joints“ erhöht werden.

Die bisherigen Versuche haben gezeigt, dass die Erhöhung der Duktilität durch Kunststoffmodifizierungen bei hochfesten Betonen weniger ausgeprägt ist, als bei Normalbeton. Auch die bei Normalbeton bekannte Verflüssigung des Frischbetons durch die Kunststoffe konnte bei hochfesten Betonen nur in eingeschränktem Maße beobachtet werden.

Beim Einsatz von Fasern konnte in quasistatischen bruchmechanischen Versuchen eine geringfügige Erhöhung der Tragfähigkeit beim Einsatz von alkaliresistenten Glasfasern (mit einem Gehalt bis zu 6 kg/m³) im Bereich der Festigkeit beobachtet werden, die Duktilität bleibt jedoch weitestgehend dem Referenzbeton vergleichbar. Stahlfasergehalte bis zu 1,75 Vol.-% zeigten hingegen die bekannte Erhöhung von Biegezugspannung und Duktilität.

Derzeit laufen erste dynamische Wöhlerversuche an kunststoff- und fasermodifizierten Proben, um die Auswirkungen der Modifikationen auf die Lebensdauer des Vergussmaterials untersuchen und die Ergebnisse den statischen Prüfungen gegenüber stellen zu können.