Scherfestigkeit von Beton und Mauerwerk

Der Reibungsbeiwert in Arbeits- und Betonierfugen von Wasserbauwerken aus unbewehrtem Beton oder Mauerwerk kann durch einen Scherversuch an aus den Fugen entnommenen Bauwerksproben bestimmt werden.

Zahlreiche Wasserbauwerke im Bestand sind aus unbewehrtem Beton und Mauerwerk hergestellt. Das sind traditionell Bauweisen zur vorzugsweisen Abtragung von Normalkräften. Bei Wasserbauwerken müssen diese Bauwerke dagegen häufig hohe Horizontallasten (Querlasten) aus Erd- und Wasserdruck sicher abtragen, z.B. bei Schleusen, Wehren, Ufer- und Staumauern. Zur Quantifizierung des Widerstandsvermögens in Arbeits- und Betonierfugen solcher Betonbauwerke und in Fugen von Mauerwerksbauten bzw. in entsprechenden Bemessungsschnitten im Grundmaterial ist daher die Größe des Reibungsbeiwertes – ggf. in Kombination mit entsprechenden Kohäsionsanteilen – von grundlegender Bedeutung.

Die tatsächlichen Reibungsbeiwerte stehen in der Regel nicht zur Verfügung, die bei den derzeit verfügbaren Nachweisverfahren im Betonbau verfügbaren Beiwerte sind für die genannten Wasserbauwerke oftmals sehr ungünstig. Daher ist es erforderlich, die Scherfestigkeit an aus den Bauwerksfugen entnommenen Bohrproben unter den entsprechenden tatsächlichen Belastungsbedingungen durch Prüfung bestimmen zu können.

Die Prüfung im Baustofflabor der BAW erfolgt in Anlehnung an Felsprüfungen mittels eines Rahmenschergerätes. Die Bauwerksprobe wird zunächst in eine zweiteilige Probenhalterung so eingebaut, dass das Abscheren in horizontaler Richtung (in der Fuge) erfolgen kann. Die Probe wird dann mit einer konstanten, den Bauwerksverhältnissen entsprechenden Normalspannung vertikal zur Scherfläche belastet und anschließend durch horizontale Verschiebung mit konstanter Geschwindigkeit abgeschert. Aus der während des Abschervorgangs über den Scherweg aufgezeichneten Scherspannung kann der Reibungsbeiwert berechnet werden.