🏗️ Biegezugfestigkeit von Beton (Zweipunktbelastung)

Bauwesen PN-EN 12390-5

Übersicht

Die Norm PN-EN 12390-5 legt ein Verfahren zur Bestimmung der Biegezugfestigkeit von Probekörpern aus Festbeton fest. Prismatische Probekörper (Balken) nach PN-EN 12390-1 werden durch eine Belastung über obere und untere Rollen einem Biegemoment unterworfen, die Höchstlast wird aufgezeichnet und die Festigkeit berechnet. Das Referenzverfahren ist die Zweipunktbelastung; die mittige Belastung (Einpunktbelastung) ist im normativen Anhang A festgelegt. In dem in der Norm angeführten Ringversuch ergab die mittige Belastung durchweg um 13 % höhere Ergebnisse als die Zweipunktbelastung.

Die Biegezugfestigkeit ist für Betonfahrbahndecken von besonderer Bedeutung: die WWiORB-Vorschriften der GDDKiA D-05.03.04 verlangen die Prüfung nach PN-EN 12390-5 mit Zweipunktbelastung an Balken von 150×150×600–750 mm, und der geforderte Mittelwert aus drei Probekörpern beträgt mindestens 4,5 MPa (Verkehrskategorien KR1–KR4) oder 5,5 MPa (KR5–KR7). Die so ermittelte Festigkeit ist keine streng materialbezogene Eigenschaft — sie hängt vom Lagerungsschema, von den Abmessungen der Probekörper und vom Abstand der Auflager ab, weshalb das Prüfverfahren streng festgelegt sein muss.

Die Ausgabe 2019 ersetzte PN-EN 12390-5:2009; die Änderungen umfassen technische Berichtigungen und die Angleichung der Nachbehandlung an PN-EN 12390-3. Es ist gute Praxis, vor der Prüfung die Dichte als Kontrolle der Verdichtung des Betons zu bestimmen. Auch der Bruch ist zu prüfen: ein Bruch außerhalb der Belastungsrollen ist im Prüfbericht festzuhalten.

Prinzip der Methode

Ein prismatischer Probekörper wird durch eine Last gebogen, die über zwei obere Rollen, gelagert in einer gelenkigen Traverse, welche die Kraft der Maschine gleichmäßig auf beide Rollen verteilt, sowie über zwei Auflagerrollen übertragen wird. Die Stützweite zwischen den äußeren Rollen l = 3d (d — die Breite des Probekörpers), der Abstand der inneren Rollen = d, symmetrisch angeordnet; der Aufstellfehler ≤ 2,0 mm. Die Rollen sind aus Stahl mit einem Durchmesser von 20–40 mm und mindestens 10 mm länger als die Breite des Probekörpers; drei von ihnen (darunter beide oberen) müssen sich frei drehen und in der zur Achse des Probekörpers senkrechten Ebene neigen lassen. Die Last wird mit einer gleichbleibenden Spannungsgeschwindigkeit s aus dem Bereich 0,04–0,06 MPa/s bis zum Bruch gesteigert; die erforderliche Belastungsgeschwindigkeit R = s·d1·d2²/l [N/s].

Anwendungen

• Prüfung von Fahrbahnbeton für Straßen und Flugplätze (Anforderung der WWiORB-Vorschriften der GDDKiA: ≥ 4,5 MPa oder ≥ 5,5 MPa je nach Verkehrskategorie)
• Qualitätskontrolle von Beton in biegebeanspruchten Bauteilen und in Fertigteilen
• Beurteilung der Übereinstimmung des Betons mit der genehmigten Rezeptur in der technologischen Probe
• Vergleichende Untersuchungen der Belastungsschemata (Zweipunkt- gegenüber mittiger Belastung)
• Untersuchungen an Faser- und Fahrbahnbetonen

Schlüsselparameter

Norm

Normnummer

PN-EN 12390-5:2019-08

Titel (PL)

Badania betonu — Część 5: Wytrzymałość na zginanie próbek do badań

Title (EN)

Testing hardened concrete — Part 5: Flexural strength of test specimens

Schritt-für-Schritt-Verfahren

1. Vorbereitung der Probekörper

   Balken, geformt nach PN-EN 12350-1 und PN-EN 12390-2, mit gekennzeichneter Betonierrichtung; geschnittene Probekörper nach PN-EN 12390-1 sind zulässig. Die Probekörper besichtigen und Unregelmäßigkeiten festhalten. Probekörper außerhalb der Toleranzen verwerfen oder nacharbeiten: die Unebenheiten durch Schleifen, die Winkelabweichungen durch Schneiden oder Schleifen.

2. Zeit und Bedingungen der Prüfung

   So bald wie möglich nach der Entnahme aus der Nachbehandlung prüfen, spätestens nach 10 h, bei einer Temperatur von (20 ± 5) °C oder (25 ± 5) °C in heißem Klima. Probekörper, die länger als 4 h im Labor aufbewahrt werden, vor Feuchteverlust schützen.

   ⏱ Zeit: ≤ 10 h • 🌡 Temperatur: 20 ± 5 °C

3. Säubern und Auflegen

   Die Auflageflächen der Maschine abwischen und lose Körner von den Flächen des Probekörpers entfernen, die die Rollen berühren; bei im Wasser gelagerten Probekörpern überschüssige Feuchte abwischen. Den Probekörper mittig auflegen, seine Längsachse senkrecht zu den Achsen der Rollen, sodass die Belastungsrichtung senkrecht zur Betonierrichtung verläuft.

4. Vorlast

   Keine Last aufbringen, solange nicht alle Rollen gleichmäßig am Probekörper anliegen. Die Vorlast höchstens etwa 20 % der Bruchlast.

5. Belastung bis zum Bruch

   Die Last stoßfrei und stetig mit der gewählten gleichbleibenden Spannungsgeschwindigkeit von 0,04–0,06 MPa/s (±10 %) steigern, bis der Probekörper keine größere Last mehr aufnimmt. Bei handgesteuerten Maschinen ein Absinken der Geschwindigkeit kurz vor dem Bruch ausgleichen.

6. Festhalten des Ergebnisses

   Die Höchstlast festhalten. Festhalten, wenn der Bruch außerhalb der Belastungsrollen entstanden ist.

7. Berechnung

   Die Biegezugfestigkeit aus der Höchstlast und den Abmessungen des Probekörpers berechnen; die erforderliche Belastungsgeschwindigkeit R = s·d1·d2²/l, wobei d1, d2 die Querschnittsabmessungen des Probekörpers [mm] und l der Abstand der unteren Rollen [mm] sind.

Erforderliche Geräte und Apparatur

Arbeitsschutz und Sicherheit

• Die Prüfmaschine: der Quetschbereich und wegfliegende Betonstücke beim Bruch — eine Schutzabdeckung, Schutzbrille, die Hände außerhalb des Belastungsbereichs
• Balken von 150×150×600 mm sind schwer — zu zweit oder mit einem Wagen tragen
• Das Schleifen und Schneiden von Beton nur nass oder mit Staubabsaugung (Quarzstaub)

Häufige Fragen