Ziel der Entwicklung
Die Bewehrung von Betonbauteilen mit Carbongittern ist eine spezielle Entwicklung, die zu dünnwandigen Bauteilen führt. Darüber hinaus wird nach Möglichkeiten gesucht, die Verbindung im Textilbeton zwischen der Betonmatrix und den kunststoffgetränkten Carbonrovings zu verbessern, um den Auszugswiderstand der Faser aus dem Beton zu erhöhen. Damit kann sich die Tragfähigkeit des Materialverbundes verbessern.
Das Projekt Towpreg-Beton zielt darauf ab, Towpregs als Betonbewehrung einzusetzen. Die Besonderheit im Verfahren liegt darin, dass zunächst der Beton ausgehärtet wird und die thermische Härtung der Towpregstrukturen zeitlich nachgelagert stattfindet.
Vorteile und Lösungen
Es waren umfassende Versuche und Entwicklungen für die Bereiche a) Textilherstellung, b) Betonqualität, c) die Art und Dauer der Betonaushärtung und d) kontaktlose in-situ Aushärtung der Towpregs durch Induktion nötig.
Mithilfe von Wirkmaschinen konnten Gitterstrukturen mit Gitteröffnungsweiten von 10x16 mm aus epoxidharzgetränkten Carbonrovings hergestellt werden, sogenannten Towpregs. Die Towpregs sind flach, bis zu 6 mm breit und mit reaktionsfähigen Harzmatrices imprägniert. Die textilen Gitterstrukturen wurden nach der Herstellung bis zur weiteren Verarbeitung tiefgekühlt, um die Reaktionsharze nicht vorzeitig zu aktivieren.
Nach der Herstellung der Textilbetonprobekörper im Gießverfahren mit innenliegender Carbonbewehrung aus Towpregs wurden die Materialien mindestens fünf Tage gelagert, bevor mit einem Induktionsverfahren die Aushärtung der Carbonbewehrung erfolgte.
Die Prüfung der hergestellten Bauteile erfolgte mittels 3-Punkt-Biegezugversuch, Yarn-Pull-Out Versuch und Dehnkörperversuch. Die Auszugsversuche, zeigen über die gesamte Versuchsbandbreite Werte, die über den geforderten Werten der Tudalit Zulassung für Textilbeton (Stand der Technik) liegen, wobei diese stellenweise deutlich überschritten werden. Eine Aushärtung nach der Betonage bringt deutliche Verbesserungen hinsichtlich der Verbundfestigkeit, da hier eine Klebwirkung auf dem Beton erzielt werden kann und ein sehr ausgeprägter Formschluss des erhärteten Faserstranges erreicht wird.
Zielgruppe und Zielmarkt
Dem Forscher und Anwender aus der Baubranche stehen mit der Nutzung von textilen Gittern aus Towpregs neue Materialien zur Verfügung, die insbesondere bei der Verwendung von feinkörniger Betonmatrix eingesetzt werden können. Die Harzmatrix der Towpregs wird mithilfe der an den Prozess angepassten Induktionstechnologie, nachgelagert zur eigentlichen Bauteilausbildung, ausgehärtet. Das Verfahren bringt deutliche Verbesserungen hinsichtlich der Verbundfestigkeit, da hier eine Klebwirkung und ein Formschluss zwischen Beton und Towpreggitter erzielt werden kann, welcher mit herkömmlichen Materialien bisher nicht erreicht wurde.
