Abhängigkeit des Chlorideindringwiderstands von der Spannungsverteilung in instandgesetzten Betonbauteilen
Bei der Instandsetzung eines Betonbauteils stellt sich dem Planer der Maßnahme mit jedem Projekt von neuem die Frage nach einem geeigneten Instandsetzungsmaterial. Die Produkthersteller bieten hierfür eine weitgefächerte Produktpalette, die bei klassischem Normalbeton auf der einen Seite beginnt und bei feinkörnigen, polymermodizierten Mörteln auf der anderen Seite aufhört. Die Vielfalt ist deshalb so groß, da jede Instandsetzungsmaßnahme einzigartig ist. Es gilt dabei, ein Instandsetzungsmaterial in seinen Eigenschaften (z.B. Festigkeit, Steifigkeit, Widerstände gegenüber dem Eindringen von Stoffen) so zu wählen, dass es eine ideale Symbiose mit dem vorgegebenen Betonuntergrund eingeht. Vor diesem Hintergrund werden in dieser Arbeit zwei bisher ausschließlich getrennt voneinander betrachtete Aspekte untersucht: Die Abhängigkeit des Chlorideindringwiderstands von einer mechanischen Belastung und das Zusammenwirken zweier unterschiedlich steifer Materialien beim Lastabtrag. Eine derartige Zusammenführung beider Aspekte im Sinne einer kombinierten Beanspruchung und in Bezug auf eine Betoninstandsetzung ist in der bisherigen Forschung nicht erfolgt. Auf Basis von experimentellen Laborversuchen sowie ergänzender FE-Berechnungen konnte ein kritisches Spannungsniveau identiziert werden, ab dem das Eindringen von Chloriden signikant zunimmt. Zudem wurden Nomogramme entwickelt, die es dem Planer einer Instandsetzungsmaßnahme zukünftig leicht ermöglichen, die Spannungsverteilung in instandgesetzten Bauteilquerschnitten fallbezogen abschätzen und das absolute Spannungsniveau im Instandsetzungsmaterial berechnen zu können. Durch die Anwendung der Nomogramme kann ein Instandsetzungsmaterial so gewählt werden, dass das für den Chlorideindringwiderstand kritische Spannungsniveau
nicht erreicht wird. Auf diese Art kann die Dauerhaftigkeit einer Instandsetzungsmaßnahme im Sinne der kombinierten Beanspruchung aus mechanischer Belastung und Chloridbeaufschlagung sichergestellt werden.
When repairing a concrete component, the planning engineer is confronted with the question of a suitable repair material with every new project. Product manufacturers offer a wide range of products for this purpose, starting with classic normal concrete on the one hand and ending with fine-grained, polymer-modified mortars on the other. A large variety of products is needed because every repair measure is unique. The aim is to select a repair material in terms of its properties (e.g. strength, stiffness, resistance to penetration by substances) in such a way that it forms an ideal symbiosis with a given concrete substrate. Against this background, this work examines two aspects that have so far been considered exclusively separately: the dependence of the chloride penetration resistance on a mechanical load and the interaction of two differently stiff materials during load transfer. A targeted combination of both aspects in the sense of a combined load, and concerning a concrete repair, has not been carried out thus far. Based on experimental laboratory tests as well as supplementary FE calculations, it was possible to identify a critical stress level above which the penetration of chlorides increases significantly. In addition, nomograms were developed that will make it easier in the future for the engineer to estimate the stress distribution in the cross-sections of repaired components on a case-by-case basis as well as be able to calculate the absolute stress level in the repair material. Based on this, a repair material can be selected in such a way that the critical stress level for the chloride penetration resistance is not reached. In this way, the durability of a repair measure can be ensured in terms of the combined stress from mechanical loading and chloride impact.
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