Einsatz von Carbon-Kurzfasern im Ultrahochleistungsbeton (C-UHFB) – Optimierungsansätze

C-UHFB ist ein innovativer Werkstoff, der sich durch seine hohe Festigkeit und die Bildung sehr feiner Multirisse auszeichnet. Die nicht-metallischen Carbonfasern in Kombination mit der hochfesten Betonmatrix bieten Vorteile wie bessere Oberflächeneigenschaften und Korrosionsfreiheit. Sie stellen eine nachhaltigere Alternative zu den üblichen Stahlfasern dar.

In Zusammenarbeit mit den Industriepartnern Implenia, KIBAG und newcycle hat die Hochschule München umfangreiche Laboruntersuchungen zu rheologischen und mechanischen Eigenschaften durchgeführt. Es wurde
eine Parameterstudie durchgeführt, um ein umfassendes Verständnis von C-UHFB als Baustoff zu erhalten. Die untersuchten Zusammensetzungen wurden durch eine detaillierte Auswertung miteinander verglichen, um einen optimierten Mischansatz zu erhalten.

Der Schwerpunkt der Studie lag auf dem Biegezugverhalten von C-UHFB. Ergänzend wurden Untersuchungen zur Druckfestigkeit, zum E-Modul und zur Rheologie durchgeführt. Durch eine feine Abstimmung
der einzelnen Parameter konnten Materialzusammensetzungen ent-wickelt werden, die rheologisch und mechanisch überzeugen.

Bei überkritisch bewehrten Bauteilen zeigt sich die für die Dauer-haftigkeit wichtige Multirissbildung. Ein verfestigendes Verhalten bezogen auf axialen Zug konnte auf Grundlage der inversen Analyse nach SIA2052 nicht dargestellt werden. Hierbei gilt es allerdings zu prüfen, ob die inverse Analyse ohne weitere Anpassungen eine geeignete Methode für C-UHFB darstellt.

Bezüglich der mechanischen Eigenschaften werden die sehr hohen
Festigkeiten von stahlfaserverstärktem UHFB bisher nicht vollständig erreicht. Die Ergebnisse der Parameterstudie lassen allerdings ein weiteres Optimierungspotenzial erkennen. Aus den Untersuchungen ergibt sich eine Vielzahl potenzieller Anwendungsfälle.
C-UHFB besitzt eine hohe
Dauerhaftigkeit unter Erhalt optischer und sicherheitstechnischer Ansprüche, etwa im Hinblick auf Verkehrsflächen. Auch filigrane, tragende
Bauteile mit hohem ästhetischem Anspruch stellen mögliche Anwendungsbereiche dar.