Textilbetonteile mit einer nachhaltigen Naturfaserbewehrung haben ein ausreichendes Verbund- und Zugtragverhalten für den Einsatz im Bau. Das konnte das Fraunhofer WKI gemeinsam mit der Hochschule Biberach und dem Industriepartner FABRINO nachweisen. Damit könnten künftig Textilbetonbauteile mit Naturfaserbewehrung herkömmlich bewehrte Betonbauteile ersetzen und die Umweltbilanz im Bauwesen verbessern.
Nichtmetallische Bewehrungen von Betonkörpern werden derzeit häufig aus unterschiedlichen synthetisch erzeugten Fasern hergestellt – z. B. aus Glas- oder Carbonfasern. Eine ökologische Alternative zu den synthetischen Fasern stellen Flachs- oder andere Naturfasern dar. Diese sind vielerorts verfügbar und nachhaltiger, u. a. aufgrund ihrer nachwachsenden Rohstoffbasis, der Vorteile im Recycling und des geringeren Energiebedarfs in der Herstellung. Es sollte gezeigt werden, dass sich Bewehrungen aus Textilfasern für den Einsatz im Bau ebenso eignen wie synthetische Fasern.
Quelle: Fraunhofer WKI
Am Fraunhofer WKI wurde mit einer Webmaschine Drehergewebe aus Flachsfasergarn hergestellt. Um die Nachhaltigkeit zu erhöhen, wurde eine Behandlung der Flachsgarne zur Verbesserung der Zugfestigkeit, Dauerhaftigkeit und Verbundhaftung erprobt, die im Vergleich zu petrobasierten Behandlungen ökologisch vorteilhafter ist. Im Beschichtungsverfahren konnte ein gängiges petrobasiertes Epoxidharz erfolgreich durch eine zum Teil biobasierte Tränkung ersetzt werden. Ein großer Anteil (56 %) der molekularen Struktur des verwendeten Epoxidharzes besteht aus Kohlenwasserstoffen pflanzlichen Ursprungs und kann somit die CO2-Bilanz verbessern.
Quelle: Fraunhofer WKI
Textile Bewehrungen haben grundsätzlich eine Reihe von Vorteilen. So weisen sie eine deutlich reduzierte Korrodierbarkeit bei gleicher oder höherer Zugfestigkeit als Stahl auf, sodass das notwendige Nennmaß der Betonüberdeckung reduziert werden kann. Dies führt bei gleicher Tragfähigkeit häufig zu geringeren erforderlichen Querschnitten. Bisher wurde das Tragverhalten von textilen Bewehrungen aus Naturfasern in Betonbauteilen allerdings noch nicht systematisch untersucht.
An der Hochschule Biberach wurden Verbund- und Zugtragverhalten sowie das einachsige Biegetragverhalten von Betonbauteilen mit textiler Bewehrung aus Flachsfasern getestet. Die naturfaserbasierten Textilbetonbauteile mit einer biobasierten Tränkung sind grundsätzlich geeignet. Dies zeigte sich sowohl durch eine signifikante Erhöhung der Bruchlast im Vergleich zu unbewehrten und unterbewehrten Betonbauteilen als auch durch fein verteilte Rissbilder. Die Kurven der Spannungs-Dehnungs-Diagramme konnten in drei für bewehrte Dehnkörper typische Bereiche unterteilt werden: Zustand I – ungerissen, Zustand IIa – Erstrissbildung, Zustand IIb – abgeschlossenes Rissbild. Die Abgrenzung der Bereiche ist mit zunehmendem Bewehrungsgrad deutlicher.
Insgesamt können regional oder europaweit verfügbare nachwachsende Naturfasern und eine zum Teil biobasierte Beschichtung zu einer Verbesserung des CO2-Fußabdrucks der Bauindustrie beitragen. Textilbetone ermöglichen leichtere und schlankere Konstruktionen und bieten architektonische Spielräume. Damit eröffnet sich für die energie- und rohstoffintensive Bauindustrie eine weitere Möglichkeit, zunehmend strengere Umwelt- und Nachhaltigkeitsanforderungen zu erfüllen.