Ein experimentell begründetes mikromechanisches Modell zur Beschreibung von Bruchvorgängen in Beton bei äußerer Krafteinwirkung

Das mikromechanische Verhalten von Beton bei äußerer Krafteinwirkung wird von den jeweiligen Eigenschaften der Gesteinskörnung und Matrix sowie deren Zusammenwirken bestimmt, wobei das Verbundverhalten zwischen den beiden Konstituenten eine maßgebliche Rolle spielt. Entsprechende Zusammenhänge sind durch eine Reihe von Untersuchungen qualitativ nachgewiesen. Deren quantitative Beschreibung hinkt diesen Beobachtungen jedoch stark hinterher, insbesondere, weil die bisher verfügbaren Untersuchungsmethoden nicht in der Lage waren, die einwirkungsbedingten Veränderungen und insbesondere deren Verlauf mit ausreichender Genauigkeit und Verlässlichkeit abzubilden. Die quantitative Beschreibung dieser Zusammenhänge ist jedoch von essentieller Bedeutung für ein besseres Verständnis des effektiven Werkstoffverhaltens und insbesondere für die Herleitung wirklichkeitsgetreuerer Werkstoffmodelle. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden anhand optischer Untersuchung mittels digitaler Bildkorrelation die bei einer äußeren Einwirkung von Kraft an der Oberfläche von Modellbeton ablaufenden elastischen und inelastischen Verformungen und resultierende Bruchvorgänge flächenhaft hochaufgelöst aufgezeichnet. Diese Modellbetone bildeten die Mesostruktur von Beton zweidimensional ab. Hierbei wurden die mechanischen Eigenschaften der Konstituenten und der geometrische Aufbau systematisch variiert. Das Ergebnis ist die detaillierte Beschreibung von Dehnungsfeldern und der daraus resultierenden Bruchkinematik in Form eines mikromechanischen Modells. An dieses Modell angelehnte und entsprechend optimierte numerische Simulationen liefern Informationen, inwiefern sich die bestehenden Werkstoffgesetze sowie bruchmechanischen Modelle zur Beschreibung des mikromechanischen Verhaltens von Beton verwenden lassen. Anhand von Ultraschalltransmissionsmessungen wurde die Übertragbarkeit der gewonnenen Erkenntnisse auf Realbetone erreicht und abgesichert