Mit dem Ausbau der Offshore-Windenergie entstehen immer mehr Betonkonstruktionen, die mit mehreren 10^8 Lastwechseln beaufschlagt werden und unter permanentem Wassereinfluss stehen. In Förderperiode FP I konnte mit Hilfe der Schallemissionsanalyse eine wasserinduzierte „Sättigungsschädigung“ (im Entlastungsast) eindeutig von einer „Luft-Ermüdungsschädigung“ (oberhalb der Mittelspannung) unterschieden werden (Lohaus). Ebenso konnte mit orientierenden NMR-Untersuchungen gezeigt werden, dass Schädigungseffekte mit Wasserumlagerungen im nanoporösen System des Zementsteins korrelieren (Haist). Eigene numerische Entwicklungen konnten inzwischen ebenfalls klar den Unterschied im Schädigungsverhalten von trockenem und wassergesättigtem Beton reproduzieren (Wriggers/Aldakheel).
Trotz dieser Fortschritte fehlt nach wie vor ein detailliertes Verständnis der zugrundeliegenden Mechanismen. Die zu beschreibenden Effekte spielen sich auf so kleinen Skalen ab, dass die weiteren Untersuchungen sowohl im experimentellen als auch im numerischen Teil stärker in Richtung der Erfassung nanoskopischer Effekte ausgebaut werden müssen. Die Modellierung von Versagensmechanismen muss dazu noch weiter verfeinert werden, um die komplexen Eigenschaften in der Mikrostruktur, wie die Bildung, das Wachstum und die Koaleszenz von Poren, zu berücksichtigen.
Zielsetzung in FP II ist es, aufbauend auf den in FP I entwickelten Modellvorstellungen, den Mechanismus der „Sättigungsschädigung“ beim Ermüdungsversagen von Beton zu quantifizieren, ihn besser zu verstehen sowie ihn zu beschreiben und zu modellieren. Dabei gilt es zunächst, mit Hilfe der Analyse von Schallereignissen, die verschiedenen Arten der Ermüdungsschädigung in „trockener“ und „nasser “ Umgebung voneinander abzugrenzen und Einflussgrößen wie die Belastungsfrequenz oder ggf. vorhandene Vorschädigungen zu quantifizieren. Um die wirkenden Mechanismen besser zu verstehen, sollen Wasserumlagerungsvorgängen im Porensystem auf der Nano- und Mikroebene erkundet und daraus resultierende Mikrostrukturschäden und Änderungen der mechanischen Eigenschaften des Zementsteins bzw. Mörtels erfasst und in ein vereinfachtes analytisches Ingenieurmodell überführt werden.
Schließlich sollen die auf der Nanoebene ablaufenden Schädigungsprozesse durch geeignete neue Homogenisierungstechniken in einem numerischen Modell auf der Mikroebene abgebildet werden. Dieses Modell soll auch die Schädigungsevolution mit Hilfe von cycle-jump-Techniken nachbilden, so dass schließlich die wasserinduzierte Ermüdungsschädigung von Beton komplett numerisch abgebildet und vorhergesagt werden kann.Mit den entwickelten Methoden wird es erstmalig ermöglicht, im Experimental-Virtual-Lab eine Beschreibung des Degradationsverhaltens ermüdungsbeanspruchter Hochleistungsbetone unter Wasser auf Basis gefügeorientierter Parameter vorzunehmen.
