Stahlfaserbeton (E-Book)

Leichtbaukonstruktionen stehen im Verdacht, bauphysikalisch und bauklimatisch nicht die gleiche Leistungsfähigkeit wie massive Baukonstruktionen aufzuweisen. Ziel dieser Arbeit ist es aufzuzeigen, dass leichte Gebäudehüllen aus Textilbeton hygrothermisch mindestens gleichwertig zu konventionellen Gebäudehüllen sind. Nachteilige Aspekte des Leichtbaus auf das Raum- und Oberflächenklima oder die Dauerhaftigkeit sollen damit widerlegt werden. Zudem soll übergeordnet geklärt werden, ob Textilbetonfassaden einen Beitrag zum nachhaltigen Bauen leisten können. Es wurde eine Textilbetonfassade entwickelt, die in den meisten bauphysikalischen Eigenschaften konventionellen Baukonstruktionen überlegen oder mindestens gleichwertig ist. Dabei wurden ausgewählte Anforderungen an die Bauphysik und Architektur untersucht und mit denen konventioneller Baukonstruktionen verglichen. Die vorliegenden Ergebnisse bilden die Grundlage, Fassaden zukünftig wesentlich leichter und damit architektonisch ansprechender auszuführen, als es mit konventionellen Baukonstruktionen der Fall wäre, ohne dabei die bauphysikalischen und bauklimatischen Eigenschaften des Bauwerks zu beeinträchtigen.

Die Vorspannung des Betons mit nichtmetallischer Bewehrung ist ein Bereich des Bauingenieurwesens, der zunehmend an Bedeutung gewinnt. Für Textilbewehrung, die aufgrund der geometrischen Form und Struktur für die Vorspannung besonders herausfordernd ist, stellt die Technologie der chemischen Vorspannung, bei der Quellzemente anstelle mechanischer Vorrichtungen zur Einleitung von Spannungen verwendet werden, eine alternative Lösung dar. Im Rahmen dieser Arbeit wurden Quellbetonelemente mit Textilbewehrung auf uniaxiales Zugverhalten, auf Verbund- und Biegeverhalten untersucht. Die Messungen der Dehnungen über die Zeit und die Untersuchungen des Verhaltens der Probekörper bestätigten, dass die chemische Vorspannung von Bauteilen mit Textilbewehrung erreichbar ist. Die eingeleiteten Spannkräfte und der Einfluss der Vorspannung auf den Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit mit Schwerpunkt auf der Risslast wurden quantifiziert. Prestressing of concrete with non-metallic reinforcement is an emerging field in structural engineering. For textile reinforcement, because of its geometrical form and structure, a chemical prestressing technology where expansive cement is used to induce stresses instead of mechanical devices, comes as an alternative yet promising method. The behaviour of expansive concrete members with carbon textile reinforcement was experimentally assessed in uniaxial tensile, pull-out and flexural tests. Measurements of expansion in time and results of subsequent loading tests have confirmed that chemical prestressing of elements with textile reinforcement can be realized. The introduced prestressing forces were quantified and the influence of prestressing on serviceability limit state with a focus on cracking load was analysed.

Zementgebundene Hochleistungsfaserverbundwerkstoffe (engl. High Performance Fiber Reinforced Cement Composites, HPFRCC) stellen eine Klasse von Zementkompositen dar, die dehnungsverfestigend sind, eine hohe Bruchdehnung aufweisen und vor Erreichen der Höchstlast zahlreiche Risse zeigen. Neben dieser mechanischen Definition können weitere Merkmale Höchstleistung charakterisieren, wie z. B. gute Verarbeitbarkeit, Dauerhaftigkeit und Robustheit. Der Hauptanlass dieses internationalen Workshops war, eine hochkarätige Plattform für neueste Ergebnisse und Entwicklungen auf dem Gebiet von HPFRCC zu schaffen. Über 60 Beiträge von leitenden Weltexperten sind in diesem Band vertreten, die den Stand der Forschung wiedergeben. Einzelkapitel betreffen den frischen und erhärtenden Zustand, Selbstverdichtende Komposite, interne Nachbehandlung und Selbstheilung, mechanisches Verhalten unter Zug, Druck und Schub, kombinierte Wirkungen von Last und Klima, Ermüdung, Impact, Brand, konstruktive Anwendungen, Verstärkung. Einige Beiträge befassen sich auch mit Textilbeton und Höchstleistungskompositen.

Stahlfaserbeton kann gegenüber dem üblichen Stahlbeton wirtschaftliche Vorteile haben, da arbeitsintensive Bewehrungsarbeiten wegfallen oder verringert werden können. Zudem hat er sich in den letzten Jahren weitere Anwendungsgebiete erschlossen. Das Merkblatt umfasst die Herstellung, Bemessung und konstruktive Durchbildung, Bauausführung und Überwachung des Stahlfaserbetons, einschließlich der erforderlichen Prüfungen. Es legt diejenigen Größen fest, die dem Planer für die Bemessung eines Bauteils aus Stahlfaserbeton allein oder auch zusammen mit herkömmlicher Betonstahlbewehrung zur Verfügung gestellt werden müssen.