Schädigungsmechanismen hochduktiler Betone bei zyklischer Belastung

Die vorliegende Arbeit fokussiert auf den Hochduktilen Beton, eine Entwicklung faserverstärkten Feinbetons, mit erheblichem Zugdehnungspotential. In Laborversuchen stellen Dehnwerte von 4-5 \% keine Seltenheit dar. Die praktische Anwendbarkeit dieses Werkstoffs leidet unter einigen Wissenslücken bezüglich der mechanischen Eigenschaften und der Langzeitstabilität. Eine Vielzahl der bisher mit diesem Material geleisteten Forschungsarbeit wurde im Labormaßstab mit Proben unter 40 cm in der längsten Dimension und im Bereich der Faser-Matrix-Interaktion durchgeführt. Ausgeführte großmaßstäbliche Anwendungen beruhen zumeist auf diesen kleinmaßstäblichen Versuchen.
Die ausgeführten experimentellen und theoretischen Arbeiten in der vorliegenden Arbeit beleuchten das Feld des zyklischen
Materialverhaltens. Bei den Untersuchungen stehen das grundlegende Verständnis des Materialverhaltens und die Beschreibung der Schädigungsmechanismen im Vordergrund. Dazu wurden verschiedene quasi-statische und zyklische Zug-Schwell- als auch Wechselbelastungen am Kompositwerkstoff untersucht. Aufgrund der Vielzahl experimenteller Ergebnisse konnte die Dominanz einzelner Schadmechanismen in Abhängigkeit der Belastung bestimmt werden.
Darauf aufbauend konnte das Auftreten der beschriebenen Degradationsmechanismen auch an großmaßstäblichen Prüfkörpern unter zyklischer Belastung nachgewiesen werden und somit ein erster Transferschritt vom Labormaßstab zu praxisrelevanten Abmessungen erfolgen.
Zur Vereinheitlichung des gemeinsamen Verständnisses zwischen Numerik und Experiment wurde eine Modellvorstellung basierend auf rheologischen Elementen entwickelt. Diese ermöglichen eine realitätsnahe Beschreibung der Vorgänge rückgeführt auf die physikalischen Prozesse und erleichtern somit die Darstellung des Schädigungsablaufes. Basierend auf dem entwickelten Modell werden maßgebliche Einflussgrößen auf die Schädigung herausgestellt und somit Ansätze für Materialoptimierungen geliefert.