Experimentelle Untersuchungen zum Auszugsverhalten von Stahlfasern in höherfesten Betonen

Stahlfaserbetone finden verstärkt auch in konstruktiven Betonbauteilen Eingang. Ein Beispiel sind Tübbinge für den Tunnelausbau, wobei hier die Besonderheit hinzukommt, dass dafür meist Betone mit Festigkeiten in der Größenordnung von 70 bis 90 N/mm² verwendet werden. Damit weisen diese Betone ein vergleichsweises sprödes Verhalten mit geringer Bruchzähigkeit auf, sodass es des Öfteren zu Schädigungen in Form von Rissbildung und Abplatzung im Eck- oder Kantenbereich kommt. Die Zugabe von Stahlfasern kann hier erheblich zur Verbesserung der Duktilität beitragen. Dabei ist von wesentlicher Bedeutung, inwieweit die Stahlfaser im gerissenen Zustand des Betons Zugkräfte über den Riss hinweg übertragen kann bzw. inwieweit sie aus der Matrix ausgezogen wird.

Um das charakteristische Verbundverhalten zwischen Stahlfaser und Beton genau zu untersuchen, wurden Auszugsversuche an Einzelfasern durchgeführt, die in höherfesten Betonen eingebettet waren. Gezielt wurden dabei Stahlfasern bezüglich Form, Geometrie, Festigkeit und Oberflächenbeschaffenheit sowie Einbettungswinkel und Einbindelänge variiert. Basierend auf den experimentellen Ergebnissen wurden die Auswirkungen dieser Parameter auf das Auszugsverhalten von Stahlfasern im Hinblick auf das Kraft-Verschiebungs-Verhältnis, die Arbeit beim Ausziehen und den Ausnutzungsgrad der Faserzugfestigkeit sowie die Versagensbilder von Faser und Beton analysiert und diskutiert.