7.1 : Überlegungen zur Zugfestigkeit von Beton

Bei der Betrachtung der Zugfestigkeit von Beton muss man berücksichtigen, dass die theoretische Festigkeit von Zementleim bis zu tausendmal höher sein kann als die in praktischen Anwendungen beobachtete Festigkeit. Diese erhebliche Diskrepanz ist größtenteils auf das Vorhandensein mikroskopischer Risse im Beton zurückzuführen. Diese Risse neigen dazu, die Spannung an ihren Spitzen zu verstärken, wenn eine Last angelegt wird, ein Phänomen, das durch Griffiths Theorie des Sprödbruchs erklärt wird.

Auch die Abmessungen und die Form einer Betonprobe spielen eine entscheidende Rolle für ihre Gesamtfestigkeit. Größere Proben sind anfälliger für Versagen, da sie mit größerer Wahrscheinlichkeit zahlreiche kritische Risse aufweisen. Diese inneren Risse bestimmen nicht nur die Wahrscheinlichkeit eines Versagens, sondern beeinflussen auch, wo ein Versagen am wahrscheinlichsten auftritt. Die höchsten Spannungskonzentrationen finden sich an den Spitzen dieser Risse, wobei ihre Auswirkung zusätzlich davon beeinflusst wird, wie die Risse im Verhältnis zur Richtung der aufgebrachten Last ausgerichtet sind.

Wenn es um Bruchpfade geht, treten diese typischerweise an den Schnittstellen zwischen dem Zementleim und den größeren Zuschlagstoffen in der Betonmischung auf. In manchen Fällen können diese Pfade durch die Zuschlagstoffe selbst verlaufen. Das Verständnis dieser Dynamik ist entscheidend für die Verbesserung der Konstruktion und Formulierung von Beton, um seine strukturelle Integrität und Haltbarkeit unter Zugspannung zu verbessern.