Prüfung von Betonstahl nach EN ISO 15630-1 / ASTM E488 / BS 4449

Prüfung von Bewehrungsstäben / Armierungsstahl

Die Prüfung von Betonstahl nach ISO 15630-1 erfolgt im Zugversuch, Biegeversuch und Rückbiegeversuch sowie im Dauerschwingversuch.

Die Verwendung von Betonstahl macht Beton zu Stahlbeton.

Weil Beton zwar sehr druckbeständig aber weniger zugbelastbar ist, wird er mit in ihm eingebettetem Stahl, dem Betonstahl, verstärkt. Betonstahl wird unterschieden in

  • Bewehrungsstäbe, Bewehrungswalzdraht, Bewehrungsdraht
  • Geschweißte Matten, Gitterträger

Bewehrungsstäbe sind Stahlerzeugnisse mit kreisförmigem oder nahezu kreisförmigem Querschnitt, welche zur Bewehrung (Verstärkung) von Beton geeignet sind. Prüfverfahren für Bewehrungsstäbe, Bewehrungswalzdrähte und Bewehrungsdrähte werden in der Norm ISO 15630-1 beschrieben.

Die kleineren Durchmesser werden zu Matten oder Gitterträgern verarbeitet bevor sie vor Ort mit Beton vergossen werden. Prüfverfahren für diese Erzeugnisse werden in der Norm ISO 15630-2 beschrieben.

Ein typisches Merkmal von Betonstahl sind Rippen, welche aufgerollt oder aufgewalzt werden und zur Verbesserung des Verbunds zwischen Beton und Stahl dienen. 

Für den Zugversuch nach ISO 15630-1 vorbereitete Betonstahl-Proben

Proben

Betonstahl wird aus einem Langerzeugnis hergestellt und wird je nach Herstellungsnorm in seiner Oberflächenform unterschiedlich ausgeführt.

Die Probe hat über ihre Länge einen gleichbleibenden Querschnitt. Außerdem muss die Probe eine gerade Form ohne Krümmung aufweisen. Proben mit Krümmung müssen vor der Prüfung gerichtet werden.

Für den Zugversuch ist der Querschnitt der Probe von Bedeutung. Zur Ermittlung des Querschnitts wird die Probe in der Länge gemessen und gewogen. Daraus wird dann mathematisch der Querschnitt berechnet.

Zugversuch

Die Ermittlung von physikalischen Kennwerten im klassischen Zugversuch ist nach wie vor die am häufigsten durchgeführte Prüfung an Betonstahl. Der Zugversuch wird nach ISO 6892-1 durchgeführt.

Die Dehnungsmessung kann berührungslos (Bild links + Mitte mit videoXtens) oder berührend (Bild rechts mit makroXtens) erfolgen. 

Zugversuch an Betonstahl nach ISO 15630-1
Zugversuch an Betonstahl nach ISO 15630-1: Die Dehnungsmessung erfolgt berührungslos.
421Zugversuch3

Anpassungen der ISO 15630-1

  • Zur Berechnung der oberen Streckgrenze ReH, der Dehngrenze Rp0,2 und der Zugfestigkeit Rm ist die Nennquerschnittsfläche zu verwenden
  • Die Anfangsmesslänge entspricht dem fünffachen Nenndurchmesser (d), wenn nicht anderweitig in einer Herstellernorm vorgegeben
  • Bei Verwendung eines Extensometers muss die prozentuale Gesamtdehnung bei Höchstkraft Agt vor Abfallen der Zugkraft > 0,2% des Höchstwertes betragen 

Die wichtigsten Kennwerte

  • Zugfestigkeit Rm [MPa]
  • Streckgrenze Re [MPa]
  • Streckgrenzenverhältnis Zugfestigkeit Rm zu Streckgrenze Re
  • Verhältnis der Streckgrenze zur Nenn-Streckgrenze Re, ist / Re, nenn
  • Gesamtdehnung bei Höchstlast Agt [%]
  • Für die Berechnung der Festigkeitseigenschaften ist die Nennquerschnittsfläche zu verwenden, sofern dies nicht in der betreffenden Erzeugnisnorm anders definiert ist (siehe ISO 15630).

Ein Versuch ist ungültig

  • Bei einer Abweichung der Steigung der Messkurve >10% vom theoretischen Wert des Elastizitätsmoduls
  • Bei Bruch innerhalb der Probenhalter +20 mm oder d (der größere Wert gilt) Abstand zu den Probenhaltern.

Zugversuch an Betonstahl

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Zugversuch an Betonstahl (englisch)

Zugversuch an Betonstahl mit einer Zugprüfmaschine - optische Dehnungsmessung mit dem videoXtens

Biegeversuch / Rückbiegeversuch

Im 3-Punkt Biegeversuch sowie im Rückbiegeversuch soll die Eignung zur Biegung des Betonstahls ermittelt werden.

Beim Biegeversuch wird der Betonstahl um einen vorgegebenen Winkel (meist 90°) gebogen. Der Durchmesser der Finne, sowie der Auflager und der Abstand der Auflager ist üblicherweise in der Produkt-Norm vorgegeben und wird abhängig vom Nenndurchmesser des Betonstahles gewählt.

Nun erfolgt der Rückbiegeversuch bei dem die Probe in die Ausgangslage zurückgebogen wird. Bei dieser Prüfung werden Gleitschuhe verwendet, die bei Druckbelastung seitlich weggleiten. Die Prüfung ist erfolgreich wenn die Probe keinen Bruch oder Risse aufweist. Die Begutachtung erfolgt visuell.

Der Biegeversuch wird bei Raumtemperatur durchgeführt. Eine Durchführung der Prüfung in einem erweiterten Temperaturbereich ist möglich und bedarf der Absprache der betreffenden Parteien. 

3-Punkt Biegeversuch an Betonstahl nach ISO 15630-1

Ermüdungsversuche

Betonstähle müssen nach Norm eine bestimmte Betriebsfestigkeit aufweisen, die nachgewiesen werden muss. Diese Schwingfestigkeitsversuche werden am schnellsten und wirtschaftlichsten mit Resonanzpulsatoren durchgeführt. ZwickRoell bietet mit seinen Hochfrequenzpulsatoren (Vibrophore) eine optimale Lösung für diese Anwendung bis 600 kN. Die Proben können einen Durchmesser bis zu 36 mm haben, ab 14 mm müssen sie vergossen werden, hierfür gibt es eine Vergießvorrichtung.
425Ermuedungsversuch

Automatisierte Zugversuche an Betonstahl

Betonstahl wird in großen Mengen hergestellt und muss dauerhaft zur Produktionsüberwachung geprüft werden. ZwickRoell hat Automatisierungssysteme zur Prüfung entwickelt, bei denen die Proben, von Stangenmaterial abgelängt, aus Matten und Gitterträgern herausgetrennt, manuell in Magazine gefüllt und dann aber vollautomatisch geprüft werden. Auch ein Verfahren zur künstlichen Alterung bei 100 °C kann in ein solches Prüfsystem integriert werden. Dabei werden die Querschnitte normgerecht automatisch mit hoher Genauigkeit bestimmt und die Proben je nach Prüfergebnis optional auch für eine spätere visuelle Kontrolle sortiert.

  • Kundenspezifische Gesamtlösungen
  • Integration aller relevanten Prüfungen
  • Hohe Verfügbarkeit
  • Hilfreiche Optionen für die Weiterleitung von Störungsmeldungen
426_Roboter_pruefsystem

Passende Produkte für Versuche nach ISO 15630-1

Für Versuche an Betonstahl kommen elektromechanische Prüfmaschinen bis 2.500 kN zum Einsatz. 

Für Zugversuche können sowohl hydraulische Probenhalter (bis 2.500 kN) als auch Keilprobenhalter (bis 600 kN) zum Einsatz kommen.

Für die Durchführung von Biegeversuchen werden Biegetische verwendet, welche mit unterschiedlichen Finnen und Auflagern bestückt und über Adapterplatten auf die Probenhalter montiert werden. 

Die Dehnungsmessung kann berührend mit einem makroXtens als auch berührungslos mit einem optischen Extensometer videoXtens erfolgen. Bei der berührungslosen Dehnungsmessung dient die Obenflächenstruktur der Betonstahlrippen als Messmarke, die automatisch vom Extensometer videoXtens ermittelt wird.  

Mit dem Re Run Verfahren besteht bei Zugversuchen die Möglichkeit innerhalb der freien Einspannlänge Le Dehnungen nachträglich zu ermitteln. Das hat den Vorteil, dass beim Probenbruch außerhalb einer Messlänge Le, die Probe nicht ungültig ist. Innerhalb einer neu gesetzten Messlänge kann die Dehnung neu berechnet werden. Probenbrüche außerhalb des Messbereiches Le können somit ausgeschlossen werden.

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