Fügen von Bauteilen aus ultrahochfestem Beton (UHPC) durch Verkleben:
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2012
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FUEGEN VON BAUTEILEN AUS ULTRAHOCHFESTEM BETON (UHPC) DURCH VERKLEBEN
INHALTSVERZEICHNIS
1 EINLEITUNG 1
1.1 EINORDNUNG DER THEMATIK UND MOTIVATION 1
1.2 ZIEL, VORGEHENSWEISE UND UMFANG DER ARBEIT 2
2 ULTRAHOCHFESTER BETON (UHPC) UND KLEBSTOFFE 4
2.1 ULTRAHOCHFESTER BETON (UHPC) 4
2.1.1 ALLGEMEINES 4
2.1.2 MISCHUNGSZUSAMMENSETZUNG UND HERSTELLUNG DER VERWENDETEN
UHPC-SORTEN 4 2.1.3 UMRECHNUNGSBEIWERTE FUER DRUCKFESTIGKEITEN UND
BESTIMMUNGSGLEICHUNGEN FUER UHPC : 6
2.2 EPOXIDHARZKLEBSTOFF (EP-KLEBSTOFF) 8
2.2.1 ALLGEMEINES 8
2.2.2 BESCHREIBUNG DES VERWENDETEN EP-KLEBSTOFFS 10
2.3 REACTIVE POWDER CONCRETE - KLEBSTOFF (RPC-KLEBSTOFF) 11
2.3.1 ALLGEMEINES 11
2.3.2 REZEPTUR DES RPC-KLEBSTOFIFS UND MISCHREIHENFOLGE 11
2.3.3 MECHANISCHE EIGENSCHAFTENDES RPC-KLEBSTOFFS 14
3 GRUNDLEGENDE EXPERIMENTELLE UNTERSUCHUNGEN 15
3.1 ALLGEMEINES 15
3.2 PROBEKOERPER, KLEBEPROZESS, VERSUCHSDURCHFUEHRUNG UND
VERSUCHSAUSWERTUNG 15 3.2.1 PROBEKOERPER 15
3.2.2 KLEBEPROZESS 16
3.2.3 VERSUCHSDURCHFUEHRUNG 16
3.2.4 VERSUCHSAUSWERTUNG 16
3.3 EXPERIMENTELLE UNTERSUCHUNGEN ZUR OPTIMALEN VORBEHANDLUNGSART DER
KLEBEFLAECHEN 17 3.3.1 ALLGEMEINES 17
3.3.2 OPTIMALE VORBEHANDLUNGSART FUER MIT EP-KLEBSTOFF VERKLEBTE
KLEBEFUGEN 17 3.3.3 OPTIMALE VORBEHANDLUNGSART FUER MIT RPC-KLEBSTOFF
VERKLEBTE KLEBEFUGEN 18 3.3.4 ZUSAMMENFASSUNG 19
3.4 EXPERIMENTELLE UNTERSUCHUNGEN ZUM EINFLUSS VON STAHLFASERN IN DEN
UHPC-FUGETEILEN AUF DIE VERKLEBUNG 20
3.4.1 ALLGEMEINES 20
3.4.2 SCHUB-DRUCKVERSUCHE MIT EP-KLEBSTOFF 20
3.4.3 SCHUB-DRUCKVERSUCHE MIT RPC-KLEBSTOFF 20
3.4.4 ZUSAMMENFASSUNG 20
3.5 FESTIGKEITSENTWICKLUNG DER VERKLEBUNG ZWISCHEN UHPC-FUEGETEILEN 21
3.5.1 ALLGEMEINES 21
3.5.2 FESTIGKEITSENTWICKLUNG VON MIT EP-KLEBSTOFF VERKLEBTEN KLEBEFUGEN
21 3.5.3 FESTIGKEITSENTWICKLUNG VON MIT RPC-KLEBSTOFF VERKLEBTEN
KLEBEFUGEN 21 3.5.4 ZUSAMMENFASSUNG 21
3.6 EXPERIMENTELLE UNTERSUCHUNGEN ZUM EINFLUSS DER UHPC-MISCHUNG DER
UHPCFUGETEILE AUF DIE VERKLEBUNG 22
3.6.1 ALLGEMEINES 22
3.6.2 ERMITTLUNG DER RAUHEIT 22
3.6.3 ERGEBNIS DER EXPERIMENTELLEN UNTERSUCHUNGEN 29
3.6.4 ZUSAMMENFASSUNG 29
3.7 TASTVERSUCHE ZUR OPTIMIERUNG DES RPC-KLEBSTOFFS 31
3.7.1 ALLGEMEINES 31
3.7.2 VERSUCHSPROGRAMM 32
3.7.3 VERSUCHSERGEBNISSE 34
3.7.4 ZUSAMMENFASSUNG UND BEWERTUNG DER TASTVERSUCHE 34
3.8 ZUSAMMENFASSUNG................ 35
V
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IMAGE 2
FUEGEN VON BAUTEILEN AUS ULTRA-HOCHFESTEM BETON (UHPC) DURCH VERKLEBEN
4 EXPERIMENTELLE UNTERSUCHUNGEN ZUR LANGZEITFESTIGKEIT VON
UHPC-KLEBEFUGEN UNTER BETRIEBSBEDINGUNGEN 37
4.1 EINFUHRUNG, STAND DES WISSENS UND UEBERSICHT UEBER DAS
VERSUCHSPROGRAMM.............. 37 4.2 EXPERIMENTELLE UNTERSUCHUNGEN ZUR
ZEIT- / DAUERSTANDFESTIGKEIT VON UHPCKLEBEFUGEN UNTER VERSCHIEDENEN
TEMPERATURNIVEAUS 40
4.2.1 ZIEL UND KONZEPTION DER EXPERIMENTELLEN UNTERSUCHUNGEN 40
4.2.2 ERGEBNISSE DER ZEITSTAND- / DAUERSTANDVERSUCHE VON MIT
EP-KLEBSTOFF VERKLEBTEN UHPC-KLEBEFUGEN 42
4.2.3 ERGEBNISSE DER ZEIT- / DAUERSTANDVERSUCHE VON MIT RPC-KLEBSTOFF
VERKLEBTEN UHPC-KLEBEFUGEN 45
4.3 EXPERIMENTELLE UNTERSUCHUNGEN ZUR DAUERSTANDFESTIGKEIT VON
UHPC-KLEBEFUGEN UNTER DAUERLAST IM NORMALKLIMA 47
4.3.1 ALLGEMEINES UND KONZEPTION DER VERSUCHE 47
4.3.2 VERSUCHE ZUM EINFLUSS EINER DAUERHAFT EINWIRKENDEN LAST AUF DIE
DAUERSTANDFESTIGKEIT VON MIT EP-KLEBSTOFF VERKLEBTEN UHPC-KLEBEFUGEN 47
4.3.3 VERSUCHE ZUM EINFLUSS EINER DAUERHAFT EINWIRKENDEN LAST AUF DIE
DAUERSTANDFESTIGKEIT VON MIT RPC-KLEBSTOFF VERKLEBTEN UHPC-KLEBEFUGEN 48
4.4 EXPERIMENTELLE UNTERSUCHUNGEN ZUR DAUERSTANDFESTIGKEIT VON
UHPC-KLEBEFUGEN NACH
FEUCHTELAGERUNG 49
4.4.1 ALLGEMEINES UND KONZEPTION DER VERSUCHE 49
4.4.2 VERSUCHE ZUM EINFLUSS EINES DAUERHAFTEN FEUCHTEANGEBOTS AUF DIE
DAUERSTANDFESTIGKEIT VON MIT EP-KLEBSTOFF VERKLEBTEN UHPC-KLEBEFUGEN 49
4.5 EXPERIMENTELLE UNTERSUCHUNGEN ZUR DAUERSCHWINGFESTIGKEIT VON
UHPC-KLEBEFUGEN IM SCHUB-DRUCKSCHWELLBEREICH 50
4.5.1 ALLGEMEINES UND KONZEPTION DER EXPERIMENTELLEN UNTERSUCHUNGEN 50
4.5.2 BESTIMMUNG DER DAUERSCHWINGFESTIGKEIT FUER MIT EP-KLEBSTOFF
VERKLEBTE UHPCKLEBEFUGEN 51
4.5.3 BESTIMMUNG DER DAUERSCHWINGFESTIGKEIT FUER MIT RPC-KLEBSTOFF
VERKLEBTE UHPCKLEBEFUGEN 52
4.6 ZUSAMMENFASSUNG UND DISKUSSION DER VERSUCHSERGEBNISSE 53
5 UEBERSICHT UEBER DAS GRUNDSAETZLICHE TRAGVERHALTEN VON KLEBEFUGEN 55
5.1 ALLGEMEINES 55
5.2 SPANNUNGEN IN DER KLEBEFUGE 56
5.2.1 GRUNDSAETZLICHES ZUR ERMITTLUNG DER SPANNUNGEN IN GENEIGTEN
KLEBEFIIGEN 56 5.2.2 SPANNUNGEN IN DER KLEBEFUGE INFOLGE
UNTERSCHIEDLICHEN VERFORMUNGSVERHALTENS VON KLEBSTOFF UND
FUEGETEILMATERIAL 58
5.3 BRUCHKRITERIEN FUER KLEBEFUGEN 66
5.3.1 BRUCHKRITERIEN FUER KLEBEVERBINDUNGEN IM BETONBAU 66
5.3.2 BRUCHKRITERIEN FUER KLEBEVERBINDUNGEN ZWISCHEN UHPC-FUEGETEILEN 73
5.3.3 BRUCHKRITERIEN FUER KLEBEVERBINDUNGEN IM METALLBAU 74
5.3.4 FAZIT BRUCHKRITERIEN FUER KLEBEFUGEN 78
5.4 BRUCHKRITERIEN FUER UHPC UND EP-KLEBSTOFF 79
5.4.1 ALLGEMEINES 79
5.4.2 ZWEIACHSIALE BRUCHKRITERIEN FUER UHPC 79
5.4.3 ZWEIACHSIALE BRUCHKRITERIEN FUER EP-KLEBSTOFF 82
5.5 VERBUNDVERHALTEN AUFGEKLEBTER BEWEHRUNG 86
VI
IMAGE 3
FUEGEN VON BAUTEILEN AUS ULTRAHOCHFESTEM BETON (UHPC) DURCH VERKLEBEN
6 EXPERIMENTELLE UNTERSUCHUNGEN ZUR TRAGFAEHIGKEIT VON KLEBEFUGEN
ZWISCHEN UHPCFUEGETEILEN 91
6.1 ALLGEMEINES UND UEBERSICHT UEBER DIE EXPERIMENTELLEN UNTERSUCHUNGEN 91
6.2 EXPERIMENTELLE UNTERSUCHUNGEN AN EINACHSIAL BELASTETEN
SCHUB-ZUG/DRUCKPROBEKOERPERN 92
6.2.1 ZIEL UND KONZEPTION DER EXPERIMENTELLEN UNTERSUCHUNGEN 92
6.2.2 PROBEKOERPER, VERSUCHSDURCHFIIHRUNG UND VERSUCHSSERIEN 92
6.2.3 SPANNUNGEN IN DER KLEBEFUGE INFOLGE DER EINACHSIAL EINWIRKENDEN
LAENGSSPANNUNG 97 6.2.4 SPANNUNGEN IM FUGENBEREICH DER PROBEKOERPER
INFOLGE UNTERSCHIEDLICHER QUERVERFORMUNGEN VON EP-KLEBSTOFF UND UHPC 100
6.2.5 ZUG- UND DRUCKFESTIGKEIT UHPC 101
6.2.6 ERGEBNISSE DER SCHUB-ZUGVERSUCHE 107
6.2.7 ERGEBNISSE DER SCHUB-DRUCKVERSUCHE 119
6.2.8 ZUSAMMENFASSUNG DER BRUCHKRITERIEN FUER KLEBEFUGEN ZWISCHEN
UHPC-FUEGETEILEN 126
6.3 EXPERIMENTELLE UNTERSUCHUNGEN AN ZWEIACHSIAL BELASTETEN
SCHUB-DRUCKPROBEKOERPERN 1 128
6.3.1 ZIELE UND KONZEPTION DER ZWEIACHSIALEN VERSUCHE 128
6.3.2 PROBEKOERPER, VERSUCHSAUFBAU UND VERSUCHSDURCHFIIHRUNG 129
6.3.3 ERGEBNISSE DER ZWEIACHSIALEN SCHUB-DRUCKVERSUCHE 135
6.3.4 BEWERTUNG UND DISKUSSION DER VERSUCHSERGEBNISSE 140
6.3.5 TRAGFAEHIGKEIT DER KLEBEFUGE IM NACHBRUCHVERHALTEN 149
6.3.6 FAZIT 153
6.4 ZUSAMMENFASSUNG DES TRAGVERHALTENS VON KLEBEFUGEN 155
6.4.1 TRAGVERHALTEN VON MIT EP-KLEBSTOFF VERKLEBTEN KLEBEFIIGEN 155
6.4.2 TRAGVERHALTEN VON MIT RPC-KLEBSTOFF VERKLEBTEN KLEBEFUGEN 157
7 EXPERIMENTELLE UNTERSUCHUNGEN ZUR VERBUNDTRAGFAEHIGKEIT AUF UHPC
GEKLEBTER STAHLLASCHEN 158
7.1 ZIEL UND KONZEPTION DER VERBUNDVERSUCHE 158
7.2 PROBEKOERPER, VERSUCHSAUFBAU UND VERSUCHSDURCHFUEHRUNG 159
7.3 AUSWERTUNG DER VERBUNDVERSUCHE 161
7.4 ERGEBNISSE DER VERBUNDVERSUCHE 163
7.5 ABLEITEN ALLGEMEINER VERBUNDANSAETZE FUER DIE VERSCHIEDENEN
UHPC-SORTEN 164 7.5.1 ALLGEMEINES 164
7.5.2 MITTELWERTE FUER PARAMETER DES BILINEAREN VERBUNDANSATZES 165
7.5.3 CHARAKTERISTISCHE WERTE FUER DIE PARAMETER DES BILINEAREN
VERBUNDANSATZES 166 7.6 ZUSAMMENFASSUNG 169
8 EXPERIMENTELLE UNTERSUCHUNGEN AN ZUSAMMENGEKLEBTEN PLATTENBALKEN 170
8.1 ZIEL UND UMFANG DER BAUTEILVERSUCHE 170
8.2 KONZEPTION UND DIMENSIONIERUNG DER PLATTENBALKEN 170
8.3 HERSTELLUNG DER PLATTENBALKEN 177
8.4 SPANNUNGSUMLAGERUNGEN IM BAUTEIL UND ZWANGSSPANNUNGEN IN DER
KLEBEFUGE INFOLGE ZEITABHAENGIGER VERFORMUNGEN DES UHPCS 179
8.4.1 ALLGEMEINES 179
8.4.2 BERECHNUNG DER SPANNUNGSUMLAGERUNGEN IM PLATTENBALKEN INFOLGE
KRIECHEN UND SCHWINDEN 179
8.4.3 BERECHNUNG DER ZWANGSSPANNUNGEN INFOLGE KRIECHEN UND SCHWINDEN DES
UHPCS 188
8.4.4 AUSWERTUNG FUER BAUTEILVERSUCH 191
8.4.5 FAZIT 193
8.5 VERSUCHSAUFBAU UND VERSUCHSDURCHFUEHRUNG 194
VII
IMAGE 4
FUEGEN VON BAUTEILEN AUS ULTRA-HOCHFESTEM BETON (UHPC) DURCH VERKLEBEN
8.6 VERSUCHSERGEBNISSE .. 196
8.6.1 ALLGEMEINES 196
8.6.2 ERGEBNIS DER STATISCHEN BAUTEILVERSUCHE FUER MIT EP-KLEBSTOFF
VERKLEBTE PROBEKOERPER (SERIE 1) 196
8.6.3 ERGEBNIS DER STATISCHEN BAUTEILVERSUCHE FUER MIT RPC-KLEBSTOFF
VERKLEBTE PROBEKOERPER (SERIE 2) 197
8.6.4 ERGEBNIS DER DYNAMISCHEN BAUTEILVERSUCHE FUER MIT EP-KLEBSTOFF
VERKLEBTE PROBEKOERPER (SERIE 3) 198
8.6.5 ERGEBNIS DER DYNAMISCHEN BAUTEILVERSUCHE FUER MIT RPC-KLEBSTOFF
VERKLEBTE PROBEKOERPER (SERIE 4) 199
8.6.6 ZUSAMMENFASSUNG VERSUCHSERGEBNISSE 200
8.7 BEWERTUNG UND DISKUSSION DER VERSUCHSERGEBNISSE 201
8.7.1 ALLGEMEINES 201
8.7.2 BEWERTUNG DER VERSUCHSERGEBNISSE FUER MIT EP-KLEBSTOFF VERKLEBTE
PLATTENBALKEN 203 8.7.3 BEWERTUNG DER VERSUCHSERGEBNISSE FUER MIT
RPC-KLEBSTOFF VERKLEBTE PLATTENBALKEN : 207
8.8 ZUSAMMENFASSUNG UND FAZIT BAUTEILVERSUCHE 208
9 FORMULIERUNG VON BEMESSUNGSANSAETZEN UND KONSTRUKTIONSREGELN FUER
KLEBEFUGEN 209
9.1 ALLGEMEINES 209
9.2 BEMESSUNGSGRUNDLAGEN FUER UHPC 210
9.2.1 BEMESSUNGSWERT DER DRUCKFESTIGKEIT 210
9.2.2 BEMESSUNGSWERT DER ZUGFESTIGKEIT 213
9.3 BEMESSUNGSANSAETZE FUER ZUGBEANSPRUCHTE KLEBEFUGEN ZWISCHEN
UHPC-FUEGETEILEN.... 215 9.3.1 BEMESSUNGSANSATZ FUER ZUGBEANSPRUCHTE
KLEBEFUGEN MIT EP-KLEBSTOFF 215 9.3.2 BEMESSUNGSANSATZ FUER
ZUGBEANSPRUCHTE KLEBEFUGEN MIT RPC-KLEBSTOFF 216
9.4 BEMESSUNGSANSAETZE FUER SCHUB-DRUCKBEANSPRUCHTE KLEBEFUGEN ZWISCHEN
UHPCFUEGETEILEN 218
9.4.1 BEMESSUNGSANSATZ FUER SCHUB-DRUCKBEANSPRUCHTE KLEBEFUGEN MIT
EP-KLEBSTOFF.... 218 9.4.2 BEMESSUNGSANSATZ FUER SCHUB-DRUCKBEANSPRUCHTE
KLEBEFUGEN MIT RPC-KLEBSTOFF. 222 9.5 BEMESSUNGSANSATZ FUER DIE
VERBUNDTRAGFAHIGKEIT AUFGEKLEBTER STAHLLASCHEN 223 9.6
KONSTRUKTIONSREGELN FUER KLEBEFUGEN ZWISCHEN UHPC-FUEGETEILEN 225
9.6.1 ALLGEMEINES 225
9.6.2 KONSTRUKTIONSREGELN FUER MIT EP-KLEBSTOFF VERKLEBTE KLEBEFUGEN 225
9.6.3 KONSTRUKTIONSREGELN FUER MIT RPC-KLEBSTOFF VERKLEBTE KLEBEFUGEN 225
9.7 KONFORMITAETSKRITERIEN FUER KLEBEFUGEN ZWISCHEN UHPC-FUEGETEILEN 226
9.8 ZUSAMMENFASSUNG UND ANMERKUNGEN 227
10 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 228
10.1 ZUSAMMENFASSUNG 228
10.2 AUSBLICK 231
11 LITERATUR 233
VIII
IMAGE 5
FUEGEN VON BAUTEILEN AUS ULTRAHOCHFESTEM BETON (UHPC) DURCH VERKLEBEN
12 ANLAGEN 240
12.1 ANLAGEN KAPITEL 2 240
12.1.1 MECHANISCHE EIGENSCHAFTEN RPC-KLEBSTOFF. 240
12.2 ANLAGEN KAPITEL 3 241
12.2.1 ERGEBNISSE DER EXPERIMENTELLE UNTERSUCHUNGEN ZUR OPTIMALEN
VORBEHANDLUNGSART DER KLEBEFLAECHEN 241
12.2.2 ERGEBNISSE DER EXPERIMENTELLEN UNTERSUCHUNGEN ZUM EINFLUSS VON
STAHLFASERN IN DEN UHPC-FUEGETEILEN 254
12.2.3 ERGEBNISSE DER EXPERIMENTELLEN UNTERSUCHUNGEN ZUR
FESTIGKEITSENTWICKLUNG DER VERKLEBUNG ZWISCHEN UHPC-FUEGETEILEN 258
12.2.4 ERGEBNISSE ZU DEN EXPERIMENTELLE UNTERSUCHUNGEN ZUM EINFLUSS DER
UHPC-SORTE DER UHPC-FUEGETEILE AUF DIE VERKLEBUNG 262
12.2.5 RPC-REZEPTUREN UND ERGEBNISSE DER TASTVERSUCHE ZUR OPTIMIERUNG
DES RPCKLEBSTOFFS 268
12.3 ANLAGEN KAPITEL 4 285
12.3.1 ERGEBNISSE UND AUSWERTUNG DER EXPERIMENTELLEN UNTERSUCHUNGEN ZUR
ZEIT - / DAUERSTANDFESTIGKEIT DER UHPC-KLEBEFUGE 285
12.3.2 ERGEBNISSE UND AUSWERTUNG DER EXPERIMENTELLEN UNTERSUCHUNGEN ZUR
DAUERSTANDFESTIGKEIT DER UHPC-KLEBEFIIGE UNTER DAUERLAST 294
12.3.3 ERGEBNISSE UND AUSWERTUNG DER EXPERIMENTELLEN UNTERSUCHUNGEN ZUR
DAUERSTANDFESTIGKEIT DER UHPC-KLEBEFUGE UNTER FEUCHTEEINWIRKUNG 305
12.3.4 ERGEBNISSE UND AUSWERTUNG DER EXPERIMENTELLEN UNTERSUCHUNGEN ZUR
DAUERSCHWINGFESTIGKEIT DER UHPC-KLEBEFUGE 307
12.4 ANLAGEN KAPITEL 6 319
12.4.1 SCHUB-DRUCK / SCHUB-ZUGVERSUCHE MIT EINACHSIALER LASTEINLEITUNG
319 12.4.2 SCHUB-DRUCKVERSUCHE MIT ZWEIACHSIALER LASTEINLEITUNG 362
12.5 ANLAGEN KAPITEL 7 368
12.5.1 VERSUCHSERGEBNISSE 368
12.5.2 ERMITTLUNG DER STREUGROESSEN UND SCHAETZWERTE ZUR BESTIMMUNG DER
CHARAKTERISTISCHEN WERTE DES VERBUNDANSATZES 378
12.6 ANLAGEN KAPITEL 8 384
12.6.1 DIMENSIONIERUNG PLATTENBALKEN 384
12.6.2 MATERIALKENNWERTE BAUTEILVERSUCH 386
12.6.3 BERECHNUNG DER SPANNUNGSUMLAGERUNGEN UND ZWANGSSPANNUNGEN FUER DIE
EINZELNEN PROBEKOERPER 387
12.6.4 VERFORMUNGEN SERIE 1 389
12.6.5 VERFORMUNGEN SERIE 2 391
12.6.6 VERFORMUNGEN SERIE 3 392
12.6.7 VERFORMUNGEN SERIE 4 393
IX
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