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Textilbeton

Komplexe gestickte TEXtile Bewehrungen für Betonbauteile

Eine gestickte textile Bewehrung im Betonverbund kann den Grundgedanken des Leichtbaus – maximales Tragvermögen bei einem Minimum an Materialverbrauch – für das Bauwesen erfüllen. Mit der Sticktechnik können belastungs- und formorientierte 2-dimensionale sowie 3-dimensionale textile Bewehrungsstrukturen hergestellt werden. Dies ermöglicht eine Traglaststeigerung und Erhöhung der Bauteilduktilität bei gleichzeitig geringerem Materialverbrauch.

Seit einigen Jahren werden textile Hochleistungsmaterialien, wie Carbon, zur Armierung von Betonbauteilen untersucht. Der daraus resultierende Baustoff Textilbeton konnte bereits erfolgreich in einigen Praxisprojekten umgesetzt werden. Eigenschaften wie hohe Zugfestigkeiten, geringe Abmessungen im Bereich zwischen ein bis fünf Zentimeter sowie die Tatsache, dass die verwendeten Fasern korrosionsresistent und dauerhaft sind, sprechen für diese Technologie. Ein Merkmal der verwendeten Langfasern sind die anisotropen Materialeigenschaften, d. h. nur ein belastungsorientiertes Verlegen der Fasern in Zugrichtung ermöglicht die maximalen mechanischen Eigenschaften. Das mechanische Tragverhalten eines Betonbauteils im Bauwesen kann mit Hilfe von Druck- und Zugtrajektorien anschaulich beschrieben werden. Dabei zeigen sich bei plattenförmigen Bauteilen unterschiedliche Richtungen der Hauptzugspannung in der Ebene. Konturierte Bauteile weisen Hauptzugspannungen in unterschiedlichen Raumrichtungen auf. Auch hoch belastete ebene plattenförmige Bauteile oder gekrümmte Bauteile weisen einen solchen Spannungsverlauf auf-daraus resultiert die Erfordernis von Querkraft- oder Querzugbewehrung. Zusätzlich ist bei örtlich hohen Lastbeanspruchungen der Bedarf an ein verdichtetes Bewehrungsnetz gegeben z. B. bei Aufhängungspunkten von Fassadenplatten. Die am Markt positionierten Bewehrungen besitzen eine vordefinierte Form, Materialkombination und Bewehrungsmenge. Bauteile im Bauwesen zeichnen sich aber dadurch aus. dass sie sehr unterschiedlich in Größe und Form und damit in der Bewahrungsanordnung sein müssen. Eine ressourcenschonende und effiziente textile Bewahrung muss daher flexibel, belastungsorientiert und formtreu verarbeitet werden können. Die Sticktechnik ist derzeit die einzige textile Herstellungsmethodik, die eine belastungsorientiere und positionsgetreue Materialablage ermöglicht.

ln dem von der Österreichischen Forschungsförderungsgesellschaft geförderten Projekt • .TEXon” wurden der Einsatz der Sticktechnologie zur Herstellung von textilen Bewehrungsstrukturen getestet und zusätzlich Beschichtungskonzepte entwickelt. ln experimentellen Zugversuchen konnte damit das bekannte Tragverhalten von textilen Bewehrungen mit Bruchspannungen von bis zu 3300 MPa erreicht werden. Zusätzliche Arbeitsschritte ermöglichen die Herstellung von 3-dimensionalen Bewehrungsstrukturen, welche aus mindestens zwei zusammenhängenden 2-dimensionalen Bewehrungslagen bestehen und mit Stegrovings verbunden werden. ln Versuchen konnte durch die gezielte Anordnung und Integration der Stegrovings eine Steigerung der Querkrafttragfähigkeit von Textilbetonplatten und eine Aufnahme von Querzugkräften an gekrümmten Textilbetonelementen erzielt werden.

Eine solche belastungsorientierte Materialablage ermöglicht einen effektiven und sparsamen Einsatz der High-End Fasern. Die Bewährung kann an jeder beliebigen Stelle verdichtet oder zu zusammenhängenden 3-dimensionalen Strukturen verarbeitet werden. Durch die hohe Flexibilität können formangepasste ebene und gekrümmte Strukturen umgesetzt werden – der Zuschnitt der Bewahrung und der Abfall von Fasern werden somit deutlich reduziert. Eine solche Bewahrung kann als Ersatz der Stahlbewahrung bei Neubauten bzw. Verstärkungsmaßnahmen dienen oder in Kombination mit anderen Bewehrungsmaterialien (Spannstahl. Carbonstäbe usw.) die Gebrauchseigenschaften (z.B. risseverteilende Bewahrung) und Trageigenschaften von Betonbauteilen verbessern.

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