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Hochfeste und ultrahochfeste Stahlfaserbetone eignen sich aufgrund ihrer Eigenschaften für den Einsatz bei extremen mechanischen Beanspruchungen. Das für diesen Einsatz erforderliche duktile Bruchverhalten unter Zugbeanspruchung wird ausschließlich durch die Zugabe von geeigneten Stahlfasern und deren Wirkung in der Zementsteinmatrix erreicht. Für eine gezielte stoffliche Optimierung des Systems sind fundierte Kenntnisse zur Wirkungsweise der Stahlfasern notwendig, die bei bisherigen Untersuchungen lediglich auf Basis von klassischen Messverfahren zerstörender Prüfungen gewonnen wurden. Durch das Einbeziehen von Methoden der zerstörungsfreien Materialcharakterisierung können das Bruchverhalten hochfester und ultrahochfester Stahlfaserbetone orts- und zeitaufgelöst untersucht und die einzelnen Phasen des Schädigungsprozesses identifiziert werden. Anhand der vorliegenden Ergebnisse von Zugversuchen eines ultrahochfesten Stahlfaserbetons wird der kombinierte Einsatz von Methoden der zerstörungsfreien Materialprüfung gezeigt und deren Anwendbarkeit in der Analyse des Bruchverhaltens diskutiert. Das Hauptaugenmerk liegt dabei auf der Charakterisierung der ausschlaggebenden Versagensmodi unter Zugbelastung durch die einzelnen Verfahren und dem Vergleich zu klassischen Messmethoden (z. B. Extensometer). Die Zugversuche wurden dazu parallel durch optische Verformungsanalyse mittels Bildkorrelation (DIC), Schallemissionsanalyse (SEA) und 3-D-Computertomografie (CT) begleitet.
Two fly ash-based geopolymer concretes with quartz aggregates or with expanded clay (lightweight) aggregates were exposed to the ISO 834-1 standard fire curve in a small-scale fire test set-up. Acoustic emission measurements during fire exposure and subsequent cooling were employed to study spalling events and cracking during the tests. Optical microscopy and additional acoustic measurements were conducted after the testing to better understand the crack propagation in the samples. The testing revealed that neither of the concretes were susceptible to spalling, which is particularly notable for the concrete with quartz aggregates, as it is a high-strength concrete. This behavior is attributed to the relatively high permeability of the concretes and their low amount of chemically bound water. Significant crack formation was detected only around the temperature of the alpha–beta quartz transition (573 °C) and on cooling. Because of aggregate deformations at the quartz transition temperature, deterioration after heating was more significant in the geopolymer concrete with quartz aggregates. Crack formation also occurred in the concrete with expanded clay aggregates, caused by shrinkage of the geopolymer paste on cooling. Acoustic emission measurements proved to be a valuable tool to investigate processes during high temperature exposure.