Prüfungen von Faserbetonen

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Stahlfasern werden in unterschiedlichsten Typen und Geometrien produziert. Es werden gerade Stahldrahtfasern mit glatter oder geriffelter Oberfläche, gewellte Stahldrahtfasern, verzinkte Stahldrahtfasern sowie Blechfasern als gerade, gewellte, geprägte Fasern oder mit Endverankerungen angeboten und verwendet. Edelstahlfasern finden vorwiegend bei stark witterungsbeeinträchtigten Bauteilen Anwendung. Typische Anwendungsgebiete von Faserbetonen sind Industriefußböden, Verkehrsflächen/Betonstraßen, Kellerböden, Stützmauern, Fertigteile (Rohre) und im Tunnelbau als Stahlfaserspritzbeton oder Stahlfaserpumpbeton. Faserbetone stellen in der Herstellung und Verarbeitung, aber auch in der Festigkeitsprüfung sehr hohe Anforderungen an Mensch und Maschine. Bei der Prüfung von Faserbeton werden Biegebalken in den Abmessungen 150 mm ∞ 150 mm ∞ 700 mm verwendet. Es werden mindestens 6 Balken hergestellt. Die Probekörper müssen die Anforderungen der EN 12390-1 erfüllen. Es werden Gesteinskörnungen mit einem Größtkorn von 16 mm beim Rundkorn und 22 mm bei gebrochenem Korn empfohlen. Die Länge der Stahlfasern sollte das 1,5-Fache des Größtkorns nicht unterschreiten. Bei der Herstellung sind die Anforderungen der EN 12390-2 für Normalbeton zu beachten. Die Rohdichte wird nach EN 12390-7 ermittelt. Als Prüfvorrichtung ist eine weggeregelte Prüfmaschine, vorzugsweise ein Biegeprüfmaschinenrahmen, mit einer großen Maschinensteifigkeit und einer Regelung mit kurzen Reaktionszeiten und hoher Messfrequenz zu verwenden. Die Steuerung sollte nicht über den Kolbenweg, sondern über die Probekörperdurchbiegung erfolgen. Das DBV-Merkblatt fordert eine Prüfmaschine mindestens der Güteklasse 2 nach DIN 51220 – EN 7500-1, es wird jedoch dringend empfohlen, nur Prüfmaschinen der Güteklasse 1 zu verwenden. Der Auflagerabstand beträgt 600 mm (bei Spritzbeton 450 mm). Es wird eine 4-Punkt-Belastung (Abstand 200 mm) verwendet. Nach DBV-Merkblatt sollte die mittlere Zunahme des Kolbenwegs 0,2 mm/min betragen. Die Auswertung erfolgt über das Arbeitsvermögen aus dem Kraft-Durchbiegungsdiagramm sowie über die äquivalente Biegezugfestigkeit zur Einteilung in die Faserbetonklassen.

Häufige Auswertungsfehler sind:

kein Nachrissbereich in der Last-Verformungskurve erkennbar

• Ursache: Versuchsdurchführung erfolgte last-/ kraftgeregelt

Durchbiegung bei Erstrissbildung ist deutlich größer als der übliche Wert von 0,1 mm

• Ursache: falsches Anbringen der Wegaufnehmer

unkontrollierter Fall des Probekörpers nach Erstrissbildung und Nachfedern des Probekörpers

• Ursache: zu langsame Reaktion der Maschinensteuerung und zu geringe Messfrequenz

ungewöhnlich starke Oszillationen

• Ursache: maschinentechnische Probleme

Form + Test Prüfsysteme aus Riedlingen hat für die Prüfungen an Stahlfaserbetonen eine spezielle Biegeprüfmaschine Typ DELTA 5 entwickelt. Es handelt sich dabei um einen Biegeprüfmaschinenrahmen, der als 4-Säulen-Konstruktion ausgelegt ist und dadurch über eine extrem hohe Verwindungssteifigkeit und eine kleinstmöglichen Aufweitung unter Maximallast verfügt. Der Prüfzylinder ist oben im verstärkten Querhaupt eingebaut. Die Funktionsweise ist doppeltwirkend mit Gegendruck. Die Kraftmessung erfolgt durch eine querkraftunempfindliche elektronische Kraftmessdose für Zug und Druck. Um die Proben optimal ausrichten und die Wegaufnehmer präzise positionieren zu können, wird ein digitales Handrad eingesetzt, mit dem der Prüfzylinder bequem und unabhängig von der hydraulischen Steuerung in jeder Position verfahren werden kann. Damit die für präzise und reproduzierbare Messwerte notwendigen hohen Reaktionszeiten realisiert werden können, wird ein spezielles, besonders schnell reagierendes Servoventil mit Druckspeicherung verwendet. Ein hochentwickelter Digitalregler DIGIMaxx sorgt für die ausreichende Messfrequenz. Zur Messwertaufzeichnung und -speicherung sowie Auswertung und Erstellung von Prüfprotokollen nach DBV-Merkblatt, DAfStb-Richtlinie und EN 14651 sind spezielle Software-Programme verfügbar. Selbstverständlich kann diese Prüfanlage auch für Prüfungen an Spritzbeton nach EN 14488-2 – Druckfestigkeit, EN 14488-3 – Erstriss-, Biegezug- und Restfestigkeit, EN 14488-4 – Haftfestigkeit und EN 14488-5 – Energieabsorption verwendet werden.