Am Institut für Textilmaschinen und Textile Hochleistungswerkstofftechnik (ITM) der TU Dresden wurden profilierte Carbonbewehrungen entwickelt mit bis zu 500 % höheren Betonverbundeigenschaften als Carbonfilamentgarne ohne Profilierung. Gemeinsam mit dem Institut für Stadtbauwesen und Straßenbau (ISS) will das ITM diese Materialien auch für den effizienten Einsatz in Asphalttragschichten nutzbar machen.
Im Sinne eines nachhaltigen und zukunftweisenden Bauwesens hat sich der ressourcenschonende Carbonbeton bereits in der Baubranche etabliert. Gründe dafür sind seine deutlich reduzierte Betondeckung und höhere Leistungsfähigkeit sowie Lebensdauer im Vergleich zur konventionellen Stahlbetonbauweise. Die Kräfte zwischen Carbonrovings und Betonmatrix werden größtenteils über den stoffschlussbasierten Haftverbund übertragen. Der lässt jedoch keine vollständige, effiziente Ausnutzung der Tragfähigkeitseigenschaften zu.
Signifikante Verbesserungen zur Übertragung hoher Verbundkräfte versprechen formschlussbasierte Lösungen mit einer speziellen Garnarchitektur, nämlich einer profilierten Garnoberfläche, und darauf basierten Bewehrungsstrukturen.
Profilierte Bewehrungsgarne
Am ITM wurden auf Basis der Flecht- und Tränkumformtechnik profilierte Bewehrungsgarne mit einer Querschnittsfläche von 1,81 mm² Substanz-Filament-Querschnitt entwickelt. Sie können im Vergleich zu Carbonfilamentgarnen
ohne Profilierung bis zu 500 % höhere Kräfte im Betonverbund übertragen und weisen höchste Tragfähigkeiten auf. Neu entwickelte Stabilisierungsmaßnahmen
gewährleisten zudem eine sehr gute textile Weiterverarbeitbarkeit.
Profilierte Bewehrungsgitter
Die gitterartigen Bewehrungsstrukturen aus den profilierten Bewehrungsgarnen entstanden auf Grundlage der Multiaxial-Kettenwirktechnik. Deren Teilprozesse (etwa Fadenzuführung, Schusslegung und Tränkung) wurden modular weiterentwickelt, hin zur schädigungsarmen Weiterverarbeitung der profilierten Bewehrungsgarne zu Gitterstrukturen.
Diese profilierte Textilbetonbewehrung leistet durch ihre hohe Verbundwirkung und die resultierende Materialeffizienz einen wesentlichen Beitrag zu extrem belastbaren Carbonbeton-Strukturen. So entstehen für die Bauindustrie neue Möglichkeiten zur materialeffizienten Bauteilfertigung im Bereich der Sanierung und des Neubaus sowie künftig auch im Straßenbau.
Ausblick Asphaltbewehrung
Carbonbewehrungen eignen sich perspektivisch auch für Lastabtragung, Rissbegrenzung und Lebensdauerverlängerung in der Asphalttragschicht von Fahrbahnen. Weil aber die grobkörnige Asphalttragschicht sehr robust und dehnsteif sein muss, sind Bewehrungsstrukturen mit großen Garnquerschnittsflächen (5,4 – 10,8 mm²) und Gitteröffnungen notwendig. Hierfür eignen sich insbesondere tetraederförmige Bewehrungen, da ihre materialgerechte Geometrie minimale Strukturdehnungen sowie eine feste Verankerung im Asphalt ermöglicht. Die für Asphalt geeigneten Carbonbewehrungen entwickeln ITM und ISS gemeinsam.
Kontakt:
TU Dresden, Institut für Textilmaschinen und Textile Hochleistungswerkstofftechnik (ITM), Forschungsgruppe Multiaxialgelege und Textiles Bauen
Dipl.-Ing. Paul Penzel, Wiss. Mitarbeiter
+49 351 463-422 45
paul.penzel@tu-dresden.de
http://tu-dresden.de/mw/itm
Die IGF-Vorhaben 21375 BR + 22609 BG der Forschungsvereinigung Forschungskuratorium Textil e.V., Reinhardtstr. 14–16, 10117 Berlin, wurden über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung IGF vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.
