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Baustofftechnik 1 - Duktilität und Sprödigkeit

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Baustofftechnik 1

Duktilität und Sprödigkeit

Inhaltsverzeichnis

Nun erläutern wir dir den Unterschied zwischen Duktilität und Sprödigkeit.

Duktilität

Der Begriff Duktilität entstammt dem lateinischen ducere (ziehen, führen). Alternativ spricht man auch von der Zähigkeit oder Verformbarkeit eines Baustoffs.

Klimahaus Bremerhaven
Klimahaus Bremerhaven

Die Duktilität ist die Eigenschaft eines Baustoffs, sich infolge einer Belastung plastisch zu verformen, bevor es zu dessen Versagen kommt. Je höher die Duktilität desto besser ist die Verformbarkeit. 

Stahl lässt sich problemlos bis zu 27 % plastisch verformen, bevor es zum Bruch kommt. Ganz anders verhält es sich bei Glas. Bei Stahl ist im allgemeinen eine sichtbare Verformung zu erkennen, bevor der Bruch eintritt. Das Paradebeispiel für Duktilität ist Gold. Das Edelmetall läss sich bis auf wenige Atomlagen verformen (Stichwort: Blattgold).

Beispiel

Hier klicken zum AusklappenBeton versus Stahlbeton

Beton besitzt keine hohe Duktilität. Erst die Kombination mit Stahl ergibt mit Stahlbeton einen Verbundbaustoff mit einer genügenden Duktilität. 

Merke

Hier klicken zum AusklappenGerade im Bauwesen ist die Eigenschaft einer duktilen Verformung besonders wichtig, denn ein Tragwerk, welches sich bei einer übermäßigen Spannung zuerst sichtbar verformt bevor es versagt, kann rechtzeitig stabilisiert werden. 

Ob ein Baustoff eine Duktilität besitzt richtet sich danach, ob die Bindung zwischen den Atomen orientiert ist. Wenn keine Orientierung vorliegt, bezeichnet man den Werkstoff aus duktil. 

Die Duktilität von Baustoffen (Betonstahl) kann in drei Klassen unterteilt werden:

  • normalduktil = Duktilitätsklasse A (Betonstahl(-matten))
  • hochduktil = Duktilitätsklasse B  (Betonstahlstäbe)
  • stark hochduktil = Duktilitätsklasse C (Erdbebenstahl)

Methode

Hier klicken zum AusklappenDuktilität = $\frac{\Delta l}{l} $

Sprödigkeit

Die Sprödigkeit beschreibt auch das Maß, mit welchem sich ein Baustoff plastisch verformen lässt bevor er bricht. Der Zugversuch liefert die entscheidende Information ob der Baustoff spröde ist. Denn spröde Baustoffe versagen nahe der Elastizitätsgrenze ohne oder mit nur geringer plastischer Verformung. Man spricht in diesem Zusammenhang auch von einem Sprödbruch. Der Vorteil von spröden Baustoffen wie beispielsweise Keramiken, liegt besonders in der großen Härte. Bei sinkenden Temperaturen nimmt die Sprödigkeit zu. 

Wird ein spröder Baustoff biege- oder stoßbeansprucht, so bricht dieser ohne nennenswerte Verformung. 

Beispiele für spröde Baustoffe sind:

  • Glas
  • Beton
  • Mauersteine
  • Natursteine

Merke

Hier klicken zum AusklappenDas Baumaterial von Brücken oder Gebäuden muss immer hinsichtlich ihrer Sprödigkeit (besonders bei niedrigen Temperaturen = Winter) untersucht werden. 
Glasbausteine
Glasbausteine