7.11 : Ermüdungsfestigkeit von Beton

Ermüdung bezeichnet im Kontext der Materialwissenschaft und Werkstofftechnik die Schwächung oder das Versagen eines Materials durch wiederholte Belastungen, selbst wenn diese Belastungen unterhalb der Festigkeitsgrenze des Materials liegen. Die Ermüdungsfestigkeit von Beton ist eine entscheidende Eigenschaft, die seine Haltbarkeit und Langlebigkeit beeinflusst. Beton kann aufgrund von Ermüdung auf zwei Arten versagen. Statische Ermüdung oder Kriechbruch treten bei konstanter oder langsam zunehmender Belastung auf. Die andere Versagensart ist auf zyklische oder wiederholte Belastungen zurückzuführen und wird als Ermüdung bezeichnet.

Interessanterweise schwankt die Druckfestigkeit von Beton, die normalerweise in einem kurzen Zeitraum von wenigen Minuten gemessen wird, mit der Geschwindigkeit, mit der die Last aufgebracht wird, und der Dauer des Tests – eine langsamere Belastungsrate oder eine längere Testdauer führt beispielsweise zu einer geringeren gemessenen Festigkeit. Gleichzeitig erhöht eine schnelle Aufbringung der Last die Festigkeit, verringert jedoch die Dehnung des Materials. Statische Ermüdung tritt bei niedrigen Belastungen auf, wenn die Spannung etwa 70 bis 80 Prozent der kurzfristigen Festigkeit übersteigt, was zur schnellen Bildung von Mikrorissen führt und zum Versagen führt. Mit zunehmendem Alter des Betons nehmen seine Festigkeit und Ermüdungsfestigkeit parallel zu, was darauf hindeutet, dass Ermüdungsversagen bei einem konstanten Prozentsatz seiner maximalen Festigkeit auftritt, unabhängig von der Anzahl der Zyklen.