Forschungsbereich Stahlbeton- und Massivbau | Institut für Tragkonstruktionen

Technische Universität Wien

Textilbeton

Aufkommende Herausforderungen im Betonbau

Der fortschreitende Klimawandel als weitreichende Herausforderung dieses Jahrhunderts erfordert auch von der Bauindustrie neue Strategien zur Reduzierung des ökologischen Fußabdrucks und zur Etablierung einer nachhaltigeren Bau- und Denkweise. Die Bauindustrie ist derzeit für ca. 11% der globalen CO2 Emissionen verantwortlich. Ein großer Teil davon entfällt auf den Betonbau, der mengenmäßig der mit Abstand am meisten verwendete Baustoff weltweit ist. Ein nachhaltigerer Umgang mit dem Baustoff Beton ist auf mehrere Weisen möglich. An der TU Wien wird der Einsatz von Hochleistungswerkstoffen im Betonbau, beispielsweise Textilbeton, erforscht.

Was ist Textilbeton?

Textilbeton ist ein Verbundwerkstoff, bestehend aus Textilbewehrung und einer feinkörnigen Be-tonmatrix. Die Bewehrung wird aus Hochleistungsfasern (in der Regel Glas oder Carbon) in einem textilen Herstellungsprozess gefertigt (siehe Bild 1).

 

Bild 1: Textilbewehrung hergestellt aus Carbonfasern

Die Bewehrung zeichnet sich durch ausgezeichnete mechanische Kennwerte und eine hohe Dauerhaftigkeit aus. So besitzt Carbon eine Festigkeit von ca. 3000 MPa während gleichzeitig keine Korrosionsgefahr vorhanden ist. Dadurch lassen sich sehr leichte Tragwerke erstellen, die bei richtiger Konzipierung eine hohe Lebensdauer aufweisen.

Forschungstätigkeiten an der TU Wien

Das Verbundverhalten zwischen den einzelnen Komponenten eines bewehrten Betonbauteils ist von entscheidender Bedeutung für die Funktionsfähigkeit des Bauteils. Aufgrund der unterschiedlichen geometrischen und mechanischen Charakteristika textiler Bewehrungen im Vergleich zu einer konventionellen Betonstahlbewehrung, ist eine direkte Übertragung der Verbundmodelle aus dem Stahlbetonbau nicht möglich. Das Institut für Tragkonstruktionen der TU Wien beschäftigt sich deshalb in seinen Forschungen zum Textilbeton intensiv mit dem Verbund- und Verankerungsverhalten textiler Bewehrungen. Dazu werden innovative Methoden im interdisziplinären Austausch angewandt. So wurde die spezielle geometrische Form der textilen Bewehrung erstmalig durch Laserscans einer genauen Untersuchung unterzogen. Dabei konnte in einer Analyse des digitalen Modells die ausgeprägte regelmäßig sich wiederholende Querschnittsaufweitung sichtbar gemacht werden (siehe Bild 2).

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Bild 2: Faserstrang einer Textilbewehrung: Querschnitt (links), Draufsicht (Mitte), Seitenansicht (rechts)

Ausgehend von diesen Untersuchungen wurden experimentelle und numerische Untersuchungen zur Sprengrissbildung im textilbewehrten Beton durchgeführt, die in der Erstellung eines Modells zur Berechnung der auftretenden Spaltzugbeanspruchungen mündeten. Die derzeitigen Untersuchungen fokussieren nun einerseits auf das Verankerungsverhaltend er textilen Bewehrungen, dass aus dem Verbundverhalten abgeleitet werden soll und andererseits auf die Bestimmung des Querschnittswiderstands gegen ein Sprengrissbildung. Dazu sind weiterführende Untersuchungen unter Berücksichtigung verschiedener Textil und Betonkonfigurationen von Nöten.

www.betonbau.tuwien.ac.at