Einfluss einer Polyurea Sprühbeschichtung auf die Schubtragfähigkeit von Mauerwerk

Abstract

Mauerwerk wird bereits seit Jahrtausenden zum Errichten von Gebäuden verwendet. Es besteht in der Regel aus Steinen und Mörtel. Aufgrund der einfachen Handhabung und schnellen Verarbeitbarkeit kommt diesem Baustoff eine große Bedeutung zu. Jedoch ist es aufgrund seiner nichtlinearen Eigenschaften schwer, das strukturelle Tragverhalten zu beschreiben. Polyurea ist im Vergleich dazu ist ein neuartiger Baustoff, welcher erst seit wenigen Jahrzehnten im Einsatz ist. Es ist ein Polymer, welches durch Polyaddition von Isocyanaten und Aminen entsteht. Zurzeit wird Polyurea aufgrund seiner Eigenschaften vorwiegend als Abdichtungssystem eingesetzt, wobei es bereits Überlegungen zur nachträglichen Verstärkung von bestehenden Tragwerken und Strukturen gibt. Zum derzeitigen Stand der Forschung sind Festigkeitswerte der einzelnen Materialien bekannt, jedoch wurde die Zusammenwirkung dieser noch nicht untersucht. Im Rahmen dieser Diplomarbeit wurden grundlegende Untersuchungen zum Verhalten der beiden unterschiedlichen Materialien, Ziegel und Polyurea, hinsichtlich des Risswiderstandes sowie des Nachbruchverhaltens gemacht. Außerdem wurde das Zusammenwirken von Ziegelmauerwerk und Polyurea untersucht. Im ersten Teil der Arbeit werden die für die Versuchsdurchführung relevanten theoretischen Grundlagen nach dem derzeitigen Wissensstand zusammengefasst. Dabei wird auf die Schubtragfähigkeitsberechnung nach Eurocode 6 eingegangen und es werden die relevanten bruchmechanischen Konzepte erläutert. Daraus ergibt sich die theoretische Grundlage für die Versuchsauswertung. Grundsätzlich wurde der Fragestellung nachgegangen, ob eine Polyurea Beschichtung eine Verbesserung des Tragverhaltens von Mauerwerk bewirkt. Die experimentellen Untersuchungen bezüglich der Schubtragfähigkeit wurden mit Hilfe eines bewährten Versuchsaufbaues innerhalb eines Reaktionsrahmens durchgeführt. Für die Haftscherfestigkeitsversuche wurde ein Versuchsaufbau und Ablauf laut EN 1052-3 gewählt. Die Keilspaltversuche wurden nach der ÖNORM B3592 durchgeführt, wobei die bruchmechanischen Kennwerte unter uniaxialen Spannungsverhältnissen ermittelt wurden.

Masonry has been used to create buildings for millennia. It is usually made of stone and mortar. Due to the simple and fast processing this building material had great impact. However, because of its non-linear characteristics, it is difficult to describe its structural load-bearing behavior. Polyurea is a new building material which has only been used in recent decades. It is a polymer which is produced by polyaddition of isocyanates and amines. Currently, polyurea is used primarily as a waterproofing system due to its properties. Yet there are already considerations for using it as subsequent reinforcement of existing structures. Strength values of the individual materials are known to the current state of the art, but the interaction of the materials has not been investigated yet. In this thesis basic studies on the behavior of the two different materials masonry and polyurea in terms of the crack resistance and the post-failure behavior were made. In addition, the interaction of brick masonry and polyurea was examined. The first part of the work includes the theoretical basis which is relevant to the experimental procedure. In it the shear capacity calculation according to Eurocode 6 and fracture mechanic concepts are explained. That implies the theoretical basis for the experimental evaluation. Basically, the question was whether a polyurea coating results in an improvement of the structural behavior of masonry. The experimental studies on the shear strength were carried out with the aid of a test set-up established within a reaction frame. For the adhesive shear strength tests an experimental setup and procedure was chosen according to the norm. The wedge splitting test were conducted according to ÖNORM B3592. Fracture mechanic parameters were determined under uniaxial stress conditions.