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Zur Dauerhaftigkeit von Faserverbundkunststoff-Bewehrung in Betonbauteilen

Forschungsschwerpunkt:

  • Innovative Betonfertigteile

Arbeitsgruppe:

Bearbeiter:

 

 

Schon seit Jahrzehnten wird Beton mit Stahl bewehrt. Der Betonstahl bildet das älteste und meist verwendete Bewehrungsmaterial für Beton. Bei Beachtung des geltenden Regelwerks sind Stahlbetonbauwerke für eine Lebensdauer von 50-80 Jahren dauerhaft ausgelegt. In verschiedenen Anwendungsfällen sind dem klassischen Bewehrungsmaterial jedoch aufgrund seiner materialspezifischen Eigenschaften Grenzen gesetzt. Diese Einschränkung bezieht sich beispielsweise auf eine hochkorrosive Umgebung sowie wenn Materialeigenschaften, wie eine sehr geringe Wärmeleitfähigkeit oder vernachlässigbar kleine elektrische Leitfähigkeit, gefordert sind. In diesen Fällen eignet sich besonders der Einsatz von Faserverbundkunststoff-Bewehrung (FVK-Bewehrung) als Alternative zum Betonstahl.

Die im Bauwesen verwendeten Bewehrungsmaterialien aus Faserverbundkunststoffe bestehen hauptsächlich aus Glas-, Carbon- oder Aramidfasern und einer Matrix aus Duro- oder Thermoplasten. Dabei dienen die Fasern der Kraftübertragung und die sie umgebende Kunststoffmatrix dem inneren Verbund sowie dem Schutz gegenüber äußeren Einflüssen. Aufgrund seiner vorteilhaften Materialeigenschaften wird der Verbundwerkstoff zunehmend in den genannten Grenzbereichen des Betonstahls eingesetzt. Im Gegensatz zu dem gründlich erforschten Stahlbeton existieren auf europäischer Ebene noch keine normativen Regelungen für den Einsatz und die Bemessung von FVK‑bewehrten Bauteilen. Einzelne Anwendungsfälle erfolgen mittels Zustimmung im Einzelfall (ZiE). Für eine Normung des Materials bedarf es insbesondere noch zuverlässig ermittelte Langzeit‑Bemessungswerte sowie ein neues Sicherheitskonzept. In den USA; Kanada oder Japan existieren zwar bereits Normen und Richtlinien zur Materialprüfung und Bemessung, allerdings sind diese weitgehend nicht kompatibel mit dem semiprobabilistischen Konzept der zentralen Bemessungsnorm EC2.

Zur Erstellung von standardisierten Bemessungsregeln für faserverstärkte Bewehrungselemente sind systematische Untersuchungen zum Langzeittragverhalten erforderlich. Eine wirklichkeitsnahe Beurteilung der Tragfähigkeit und Dauerhaftigkeit setzt produktspezifische Materialprüfungen voraus. Schwerpunkt dieses Forschungsvorhabens ist die Erfassung des werkstoffbedingten Alterungsverhaltens und der Beständigkeit des Materials gegenüber äußeren Umgebungseinflüssen.