Überlegungen zur Zugfestigkeit von Beton

Betrachtet man die Zugfestigkeit von Beton, selbst wenn man Variablen wie Zuschlagstoffe außer Acht lässt, um die Heterogenität zu reduzieren, so ist die gemessene Zugfestigkeit tausendmal niedriger als die theoretische Festigkeit.

Griffiths Theorie erklärt diese Lücke zwischen der gemessenen und der theoretischen Zugfestigkeit durch das Vorhandensein mikroskopisch kleiner Risse.

Diese Risse verstärken die Spannung an den Rissspitzen, wenn eine Last aufgebracht wird, was bei geringeren als erwarteten Lasten zum Materialversagen führt.

Die Größe und möglicherweise die Form einer Betonprobe tragen zu ihrer Festigkeit bei, und eine größere Größe weist mit größerer Wahrscheinlichkeit zahlreiche kritische Risse auf, die zum Versagen führen könnten.

Beton kann bei äußerer Belastung bis zu einem kritischen Punkt belastet werden, an dem er ein sprödes Versagen aufweist und plötzlich ohne nennenswerte vorherige Verformung bricht.

Innere Risse beeinflussen die Wahrscheinlichkeit und den Ort des Versagens; die höchsten Spannungskonzentrationen treten an der Rissspitze auf und hängen von der Ausrichtung des Risses relativ zur aufgebrachten Last ab.

Versagenspfade im Beton verlaufen typischerweise entlang der Grenzflächen zwischen dem Zementleim und den großen Gesteinskörnungen und schneiden teilweise sogar direkt durch die Gesteinskörnungen.