Textile Bewehrung aus Naturfasern für Betonbauteile: Langzeitverhalten und Querkrafttragfähigkeit

Der effiziente Einsatz von Baumaterialien, d.h. eine Reduktion der grauen Energie, wird immer bedeutender. Textilbetone sind eine Möglichkeit das Betonvolumen und somit die CO2-Emissionen zu reduzieren. Aktuell werden meist Textilien aus Synthesefasern (z.B. AR-Glas- oder Carbonfasern) verwendet. In einem DBU-geförderten Projekt konnte das große Potenzial beschichteter Textilien aus Flachsfasern als Bewehrung aufgezeigt werden. Regional verfügbare Naturfasern (z.B. Flachs oder Hanf) sind ressourcenschonend, weisen über den gesamten Lebenszyklus einen geringen CO2-Ausstoß auf und sind hinsichtlich des Arbeits- und Gesundheitsschutzes unbedenklich. Zurzeit wird in einem durch die Zukunft Bau finanzierten Verbundprojekt untersucht, ob die mit einem Epoxidharz getränkten Hanffasertextilien bei HBV-Decken zur Erhöhung des Biegewiderstands der Betonplatte genutzt werden können. In den Projekten waren bzw. sind keine systematischen Untersuchungen zum Langzeitverhalten sowie zur Querkrafttragfähigkeit vorgesehen. Da diese für praktische Anwendungen des neuen Verbundwerkstoffs zwingend erforderlich sind, soll diese Forschungslücke mit dem beantragten Projekt geschlossen werden. Die Tränkung der Naturfasertextilien soll neben dem Verbund eine ausreichende Beständigkeit im alkalischen Milieu des Betons sicherstellen. Dies ist durch Alkaliversuche in Anlehnung an und durch Kriechversuche, bei denen die mit Naturfasertextilien bewehrten Probekörper bis zu 5000h unter Zugbelastung in einem temperierten Wasserbad gelagert werden, zu untersuchen. Als Ergebnis wird ein Dauerstandfaktor zur Abminderung der Zugfestigkeit der Naturfasertextilien abgeleitet. Die Querkrafttragfähigkeit soll durch Versuche an Plattenstreifen und Balken mit I-Querschnitt mit und ohne textile Querkraftbewehrung untersucht werden. Anhand der Versuchsergebnisse wird aufbauend auf vorhandenen Ansätzen ein erstes Modell zur Beschreibung der Querkrafttragfähigkeit abgeleitet.

Untersuchung der Dauerhaftigkeit

Dehnkörper mit Naturfasertextilien werden 30 Tage bei 60 °C in alkalischer Lauge (pH > 13) gelagert. Variiert werden dabei die Tränkung und das Material für das Naturfasergelege. Die Zugfestigkeit der Proben wird experimentell ermittelt und mit Referenzproben im Normklima (20 °C, 60 % RH) verglichen. Die beschleunigte Alterung erlauben eine Aussage zur Langzeitbeständigkeit.

Untersuchung der Dauerstandfestigkeit

• Plattenstreifen (nur Biegezugbewehrung): Querkrafttragverhalten ohne Querkraftbewehrung
• I-Balken (4-Punkt-/3-Punkt-Biegeversuch): Einfluss textiler Querkraftbewehrung; durch abschnittsweise unterschiedliche Bewehrungsgrade werden zwei Versuche je Balken realisiert 

Prüfung wesentlicher Einflussfaktoren: Bewehrungsgrad, Bewehrungsführung, Schubschlankheit. Durchführung am Institut für Bauforschung, TU Dortmund.

Untersuchung der Querkrafttragfähigkeit

Gleichzeitige Untersuchung von Alkaliresistenz und Kriechverhalten. Über eine Temperatur-Zeit- eziehung und Dauerstandversuche bei unterschiedlichen Lastniveaus wird ein Abminderungsfaktor für die Zugfestigkeit der textilen Bewehrung ermittelt. Ein neuer Versuchsstand ermöglicht vier parallele Versuche.