Einfluss von Poren und Porenwasser auf die Festigkeitssteigerung von Beton unter hohen Belastungsgeschwindigkeiten

Die Festigkeitssteigerung von Betonen unter hohen Belastungsgeschwindigkeiten ist seit über 100 Jahren im Fokus der Forschung. Bisher konnten eine Vielzahl von möglichen Erklärungen dieser Festigkeitssteigerung benannt werden, wobei die Heterogenität des Betons im Allgemeinen als eine wesentliche Ursache angenommen werden kann. Die Heterogenität des Betons resultiert aus den im Zementstein eingebetteten Zuschlägen, aber auch durch darin eingeschlossene Luft- und Wasserporen, welche Hauptgegenstand dieser Arbeit sind. Es wurde untersucht, inwieweit vorhandenes Porenwasser die Festigkeitssteigerung von Beton unter hohen Belastungsgeschwindigkeiten beeinflusst. Auf Basis von Versuchen im Split HOPKINSON-Bar an verschiedenen Normalbetonen konnte gezeigt werden, dass vorhandenes Porenwasser die statische und dynamische Druckfestigkeit in gleicher Weise signifikant reduziert. Diese Abnahme der Druckfestigkeit kann als unabhängig von der Belastungsgeschwindigkeit angesehen werden. Des Weiteren wurden numerische Untersuchungen zum Einfluss von Poren auf die Ausbreitung von Belastungswellen durchgeführt. Dabei rückten sowohl das globale Wellenausbreitungsverhalten in einer porendurchsetzten Struktur als auch die lokale Wellenbrechung an einer Einzelpore, sowie das Porenmedium (Luft oder Wasser) in den Fokus. Es konnte gezeigt werden, dass vorhandene Poren die Wellenausbreitungsgeschwindigkeit reduzieren und dass das Verhältnis aus Porengröße zur Belastungswellenlänge einen wesentlichen Einflussfaktor für die Spannungsverteilung im Porenbereich darstellt. Insbesondere konnte mit abnehmender Belastungswellenlänge eine Reduzierung der örtlichen Kerbspannungen beobachtet werden.