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Textile reinforcements - Fit for use in civil engineering

Rößler, G. / Kleist, A. / Sasse, H. / Schneider, M. / Bischoff, T. / Wulfhorst, B.

Im Stahlbeton bringt der Beton die Druckfestigkeit und die Stahlarmierung die Zug- und Biegefestigkeit des Materials. Die Tragfähigkeit des Stahls wird durch zahlreiche Mikrorisse im Beton aktiviert. Dort setzt, vor allem bei Vorhandensein von sauren Gasen und Feuchtigkeit, die Korrosion der Armierung ein. Bei Betonbauteilen ist es daher unmöglich, Abmessungen von etwa 10 cm Kantenlänge zu unterschreiten. Versuche zur Betonverstärkung mit kurzen Glasfasern in Volumenanteilen bis 15 % haben zur Erhöhung der Biegefestigkeit des Betons auf das Zehnfache und der Dehnung auf 1 % (unverstärkter Beton: 0,01 %) geführt. Die Glasfasern sind der Korrosion durch die alkalische Umgebung im Beton unterworfen. Textilien stellen eine vielversprechende Alternative als Verstärkungsmaterial dar. Sie können nahezu in jeder beliebigen Gestalt vorgefertigt werden, wobei sich die Richtung der Fäden an die Richtungen der Lastaufnahme des Bauteils anpassen läßt. Beispiele für geeignete textile Strukturen sind Drehergewebe, Doppel- und Mehrschichtgewebe, Flach- und 3D-Geflechte, Doppelgewirke sowie durch Nähwirken verfestigte multiaxiale Fadengelege (WIMAG). In einer Versuchsreihe wurde die Verstärkung eines Beton-U-Profils mit Glaskurzfasern, einem 3D-Glasfasergeflecht sowie einem Glasfaser- und einem Kohlenstoffaser-WIMAG erprobt. Der Faseranteil in den Prüflingen lag bei 0,70 bis 0,75 %. Die Prüfung erfolgte mittels 4-Punkt-Biegetest. Kurzfaserverstärkte Profile versagten sofort beim Auftreten der ersten Risse. Mit Glasfasertextilien verstärkte Prüflinge wiesen eine auf über das Doppelte erhöhte Bruchlast und ein Vielfaches der Durchbiegung auf. Bei Verstärkung mit Kohlenstoffasern betrug die Bruchlast mehr als das Vierfache gegenüber den kurzfaserverstärkten Profilen. Danach war das Bruchbild durch ein allmähliches Herausziehen der Kohlenstoffasern aus den Bruchstücken gekennzeichnet. Textilverstärkte (Glas-, Aramid-, Kohlenstoffasern) und daher dünnwandige Betonbauelemente könnten für Rohre, Masten, Fassadenelemente oder in erdbebensicheren Bauwerken eingesetzt werden.