Aktuelle Untersuchungen zu zugfestem Beton

Carbonfaserverstärkung kombiniert mit der ausrichtenden Wirkung des 3D-Drucks

Es wird seit langem versucht, die Verwendung herkömmlicher Stahlbewehrung durch geeignete alternative Materialien abzulösen. Dabei steht vor allem die Wirtschaftlichkeit im Vordergrund. Durch aktuelle werkstoffwissenschaftliche Grundlagenforschung an der Universität Augsburg wurde ein innovativer zementgebundener Verbundwerkstoff mit ausgerichteten Carbonkurzfasern entwickelt, der deutliche Vorteile im Hinblick auf Dauerhaftigkeit und Tragfähigkeit gegenüber Stahlbeton bietet.

In dem neuen Werkstoff kommen durch thermische Behandlung oxidierte Carbonkurzfasern zur Verwendung, die mittels eines düsengestützten Herstellungsverfahrens in Beanspruchungsrichtung orientiert werden. Die Fasern werden bei einer bestimmten Temperatur im Muffelofen erwärmt, wodurch die Faseroberfläche einerseits von der im Werk aufgebrachten Schlichte befreit und andererseits mit Sauerstoff angereichert wird. Dadurch ergibt sich ein deutlich besserer Verbund zwischen Faser und Zementmatrix. Die Fasern werden hydrophil, wodurch weniger Faseragglomerationen entstehen. Dies ist besonders wichtig, da der Beton durch eine wenige Millimeter breite Düse extrudiert werden muss, um eine Faserausrichtung zu bewirken. Durch dieses Extrusionsverfahren können in der Ebene etwa doppelt so viele Fasern in der gewünschten Richtung ausgerichtet werden, als es bei gegossenen Probekörpern der Fall ist.

Die Carbonkurzfasern bewirken, dass sich im Betonquerschnitt nach dem Initialriss weitere Risse einstellen, sodass statt einem einzelnen Ma-kroriss viele Mikrorisse vorhanden sind. Dadurch ergibt sich mit fortschreitender Verformung der Effekt einer höheren Tragfähigkeit, welcher Verformungs- oder Dehnungsverfestigung genannt wird. Die Steigerung der Biegezugfestigkeit im Nachrissbereich kann so bei 3,0 Vol.-% Carbonfasern um mehr als das 13-fache auf 120 MPa [1] im Vergleich zu unbewehrten Proben gesteigert werden. Bemerkenswert ist dabei, dass Druck- und Biegezugfestigkeit gleich groß sind. So können – ganz ohne Betonstahl – sehr hohe Zugspannungen aufgenommen werden. Weitere Vorteile des neuen Verbundwerkstoffs sind die sehr hohe Korrosionsbeständigkeit und die Verwendbarkeit von recycelten Carbonfasern.

x

Thematisch passende Artikel:

Ausgabe 10/2015 Brugg Contec

Makrofaser Concrix setzt Massstäbe und senkt Kosten

Beton ist heutzutage der Baustoff schlechthin, und weltweit kommen immer häufiger Fertigteile aus Beton zum Einsatz. Fassadenelemente, Lärmschutzwände an Straßen, Rohre, aber auch Tübbinge im...

mehr
Ausgabe 02/2017 Neue Einsatzmöglichkeiten

Hoch-biegezugfester Beton

Faserbewehrte Betone werden heute in vielen Fällen eingesetzt, um die Biegezugfestigkeit von Betonen zu erhöhen. Dadurch können wie im Fall von Bodenplatten oder Industriefußböden konventionelle...

mehr
Ausgabe 09/2016 Brugg Contec

Mit Betonfertigteilen zum Architizer A+ Award

Der Architizer A+ Award ist eines der größten Award-Programme, welches sich auf Architektur und Produkte fokussiert. Jedes Jahr nominiert eine internationale Jury die besten Finalisten in diversen...

mehr
Ausgabe 08/2019 ADFIL

Hersteller von Hochleistungsfasern jetzt eigenständig

Mit Wirkung vom 1. Juli 2019 hat die Low & Bonar Gruppe ihren Geschäftsbereich Hochleistungsfasern für Bauanwendungen mit dem Markennamen Adfil offiziell an einen neuen Inhaber verkauft. Das...

mehr
Ausgabe 02/2021

Digitale Entwicklung – Von der Faser zum textilen Gelege

Carbonbeton auf Basis textiler Bewehrungen ist eine zukunftsweisende Alternative zu Stahlbeton. Als 1867 der Stahlbeton zum Patent angemeldet wurde, war die Textiltechnologie, speziell die...

mehr