Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Entwicklung von gewebten Bewehrungsgittern mit lastgerechter Struktur zur form-schlüssigen Anbindung an mineralische Matrices

 

Ziel dieses Projektes ist die simulationsgestützte Struktur- und Technologieentwicklung für neue sowohl material- und kosteneffizient gefertigte als auch vollständig imprägnierte Gittergewebe zur Bewehrung von Beton, die sich durch eine mindestens um 50 % erhöhte Tragfähigkeit und um 75 % reduzierte Auszugslängen mittels definierter Profilierung in Kett- und Schussrichtung und hoher Schiebefestigkeit mit einer Selbsthemmung im Verbund auszeichnen. Darüber hinaus soll die webtechnische Integration eines zusätzlichen Fadensystems mit definierter Ondulation ein duktiles Versagensverhalten des Textilbetons im Falle von extremen Belastungssituationen ermöglichen. Die Fertigungstechnologie für neue imprägnierte und profilierte Gittergewebe wird zur wirtschaftlichen und reproduzierbaren Herstellung entlang der gesamten Prozesskette konstruktiv-technologisch und iterativ sowie zur Reduktion von Trial-and-Error-Versuchsreihen simulationsgestützt entwickelt und erprobt. Mit 5 Funktionsmustern zu neuen lastgerechten Bewehrungsgeweben und einem Demonstrator (Betonplatte) wird die Leistungsfähigkeit der erarbeiteten Lösungen nachgewiesen. Für eine effiziente Umsetzung (geringe Kosten und Risiken) in den KMU werden die Kostenstruktur der profilierten Gewebe analysiert sowie eine Handlungsanweisung mit relevanten Material- und Prozessparametern erstellt und den KMU zur Verfügung gestellt. Zum potenziellen Nutzerkreis der Ergebnisse gehören die überwiegend kleinen und mittelständischen Hersteller von technischen Textilien, insbesondere von Geweben sowie von Betonbauteilen und Verbundwerkstoffen. Für die KMU dieser Wirtschaftszweige leisten die angestrebten Entwicklungen einen großen Beitrag zur Eröffnung neuer bzw. zur deutlichen Erweiterung bestehender Geschäftsfelder, da durch die konsequente Weiterentwicklung des Textilbetons derzeit noch bestehende Anwendungshemmnisse abgebaut und das Leistungsvermögen des Werkstoffes deutlich gesteigert werden.

Ergebniszusammenfassung:

Das Ziel dieses Projektes bestand in der simulationsgestützten Struktur- und Technologieentwicklung für neue Gittergewebe zur Bewehrung von Beton. Innerhalb der durchgeführten Verbundprüfungen wurde nachgewiesen, dass die webtechnische Integration eines zusätzlichen Fadensystems mit definierter Ondulation ein minimal ausgeprägtes quasiduktiles Versagensverhalten des Textilbetons erzeugt. Die entwickelten gewebten Betonbewehrungen zeigen sich im Vergleich zu den sich derzeit im Einsatz befindenden gewirkten biaxialen Gitterstrukturen in den mechanischen Eigenschaften lokal gleichwertig und in den wirtschaftlichen Parametern günstiger. Es wurden erfolgreich technologische Lösungen zur Profilierung von Garnen für das Schussfadensystem erarbeitet. Versuche zeigten, dass die Profilierung der Gittergewebe innerhalb der Flächenbildung über das ORW-Fadensystem einen größeren Effekt haben. Dabei wurden unterschiedliche Bindefadenanordnungen in der Gitterstruktur simulationsgestützt entwickelt und auf der Webmaschine umgesetzt. Diese Strukturen wurden anschließend in einem Offline-Prozess imprägniert und getrocknet. In den textilphysikalischen Untersuchungen wurde gezeigt, dass sich die Gittergewebe sowohl durch eine hohe Festigkeit und minimale Strukturdehnung, eine sehr gute form- und stoffschlüssige Anbindung an die Betonmatrix sowie eine wirtschaftliche Fertigung auszeichnen. Insbesondere wurden folgende quantifizierte Teilziele erreicht:

- Textilbeton mit Vorzugsvariante III im quasi-duktilen Versagensverhalten entspricht in der Bruchdehnung dem Vergleichstextil -> mit einer Online-Beschichtung- und Trocknung sind diese Werte deutlich zu verbessern,

- Steigerung der Zugfestigkeit des Carbonroving mit wässrigem Beschichtungssystem in Kettrichtung von derzeit ca. 2.000 MPa (Zulassungstextil) auf ca. 2.600 MPa und

- vollständige Imprägnierung der Gitterstruktur mit bis zu 40 Vol % Imprägniermittel.