Textilbeton-Bauteile mit einer nachhaltigen Naturfaser-Bewehrung haben ein ausreichendes Verbund- und Zugtragverhalten für den Einsatz im Bau – das konnten Forschende des Fraunhofer WKI gemeinsam mit der Hochschule Biberach und dem Industriepartner Fabrino nachweisen. Damit könnten künftig Textilbeton-Bauteile mit Naturfaser-Bewehrung herkömmlich bewehrte Betonbauteile ersetzen und die Umweltbilanz im Bauwesen verbessern.
Nichtmetallische Bewehrungen von Betonkörpern werden derzeit häufig aus unterschiedlichen, synthetisch erzeugten Fasern hergestellt – zum Beispiel 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, den Vorteilen im Recycling und dem geringeren Energiebedarf in der Herstellung.
Hier setzten die Forschenden des Fraunhofer WKI an. Ihr Ziel: nachzuweisen, dass sich Bewehrungen aus Textilfasern für den Einsatz im Bau ebenso eignen wie synthetische Fasern.
Flachsfasern mit biobasierter Tränkung
„Wir haben am Fraunhofer WKI mit einer Webmaschine Drehergewebe aus Flachsfasergarn hergestellt. Um die Nachhaltigkeit zu erhöhen, haben wir eine Behandlung der Flachsgarne zur Verbesserung der Zugfestigkeit, Dauerhaftigkeit und Verbundhaftung erprobt, die im Vergleich zu petrobasierten Behandlungen ökologisch vorteilhafter ist“, erklärt Jana Winkelmann, Projektleiterin am Fraunhofer WKI.
Im Beschichtungsverfahren konnte ein gängiges petrobasiertes Epoxidharz erfolgreich durch eine z.T. 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.
Für den Einsatz im Bau geeignet
Textile Bewehrungen haben grundsätzlich eine Reihe von Vorteilen. Sie weisen u.a. eine deutlich reduzierte Korrodierbarkeit auf (bei gleicher oder höherer Zugfestigkeit im Vergleich zu Stahl), sodass die notwendige Dicke 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 testeten die Forschenden das Verbund- und Zugtragverhalten sowie das einachsige Biegetragverhalten von Betonbauteilen mit textiler Bewehrung aus Flachsfasern. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler kamen zu dem Ergebnis, dass naturfaserbasierte Textilbeton-Bauteile mit einer biobasierten Tränkung grundsätzlich für den Einsatz am Bau geeignet sind. Die Eignung zeigte sich sowohl durch eine deutliche Erhöhung der Bruchlast im Vergleich zu unbewehrten und unterbewehrten Betonbauteilen als auch durch fein verteilte Rissbilder.
Nachhaltiger bauen mit Textilbeton
Insgesamt tragen regional oder europaweit verfügbare, nachwachsende Naturfasern und eine z.T. biobasierte Beschichtung zu einer Verbesserung des CO2-Fußabdrucks der Bauindustrie bei. Damit eröffnet sich für die energie- und rohstoffintensive Bauindustrie eine weitere Möglichkeit, zunehmend strengere Umwelt- und Nachhaltigkeitsanforderungen zu erfüllen.
„Textilbetone ermöglichen leichtere und schlankere Konstruktionen und bieten daher architektonische Spielräume. An den zahlreichen Einsatzmöglichkeiten von naturfaserbewehrten Textilbetonen möchten wir gern weiterforschen“, sagt Christina Haxter, Mitarbeiterin am Fraunhofer WKI.
Das Projekt wurde von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt DBU gefördert.
