Das Gefüge des Betons bestimmt seine Eigenschaften und kann mittels Modellierungsmethoden untersucht werden. Eine solche Untersuchung wird im Rahmen dieser Arbeit durchgeführt, um zwei Phänomene zu charakterisieren. Das erste Phänomen ist die Alkali-Kieselsäure-Reaktion, die zu Mikrorissbildung und einer Dehnung des Betons führt. Zur Beschreibung solcher Mikrorissbildung wird ein Kontinuumsmikromechanik-Modell entwickelt. Kontinuumsmikromechanik basierendes Modell wird auch entwickelt, um die Stauchung von zementgebundenen Materialien mit komprimierbaren Inklusionen zu beschreiben. Diese Materialien können in durch quellendes Gestein getriebenen Tunneln in Form einer kompressiblen Schicht eingesetzt werden, die die Tübbings vor Schädigungen schützt. Außerdem wird ein auf einer Diskrete-Elemente-Methode basierendes Mesoskalenmodell zur Beschreibung solcher Materialien entwickelt. Die entwickelten Modelle werden anhand der in dieser Arbeit präsentierten experimentellen Daten validiert.

The properties of concrete are characterized by its heterogeneous microstructure, which can be investigated using modelling techniques. In this thesis, such an investigation is performed in order to characterize two phenomena. The first one is the Alkali-Silica Reaction (ASR) which causes microcracking and an expansion of concrete. A continuum micromechanics based model is developed for description of ASR induced microcracking. Continuum micromechanics combined with voxel based approach is also used for description of cementitious materials containing compressible inclusions. These materials can be used in tunnels driven through swelling rocks in the form of a compressible layer around the tunnel which protects the lining segments from damage. In addition, a mesoscale model based on a Discrete Element Method (DEM) is developed for description of such materials. All developed models are calibrated and validated using the experimental program presented in this work.