CC SCHWEIZ

28. Juni 2017

Karbonverstärkter Hochleistungsbeton, der sich «von selbst» vorspannt

Der weltweite Trend hin zu filigranen Formen zeigt sich in der Baubranche besonders an Gebäudefassaden. Diese lassen sich jedoch nur teilweise mit herkömmlichem Stahl- bzw. Spannbeton realisieren. In einem früheren KTI-Projekt wurden an der Empa vorgespannte Hochleistungsbetonelemente mit Spanngliedern aus karbonfaserverstärktem Kunststoff («carbon fiber reinforced polymers», CFRP) entwickelt. Diese sind leicht, extrem zugfest und elastisch und schneiden daher in vielerlei Hinsicht besser ab als Vorspannglieder aus Stahl. Ausserdem sind sie korrosionsbeständig. Dank CFRP-Spanngliedern lassen sich deutlich filigranere – und trotzdem stabile – Betonelemente realisieren. Und im Gegensatz zu Stahl geht bei den Karbonspanngliedern so gut wie keine Vorspannung durch Relaxation verloren. Dagegen sind die benötigten Vorspannvorrichtungen ähnlich aufwändig wie jene bei herkömmlichem Spannbeton. In einem vor Kurzem angelaufenen Projekt verwenden Empa-Forscher daher Beton, der sich nach dem Aushärten ausdehnt und so eine Zugspannung in das CFRP-Spannglied und eine Druckspannung in den Hochleistungsbeton einbringt; dadurch entfällt die Notwendigkeit einer Vorspannung von aussen, der Herstellungsprozess wäre deutlich einfacher (und günstiger). Mit diesem als chemische Vorspannung oder  Selbstvorspannung bezeichneten Verfahren liessen sich indes bislang lediglich geringe Vorspannungen erzeugen. Dank einer neuen Betonrezeptur und dank neuer CFRP- Spannglieder mit einem Elastizitätsmodul von über 460 GPa hat das Empa-Team nun aber eine deutlich höhere, dauerhafte Vorspannung erreicht. Die mit dieser neuen Technik hergestellten vorgespannten Betonträger sind betreffend Biegefestigkeit und Verformbarkeit herkömmlichen vorgespannten Trägern ebenbürtig. Durch die Selbstvorspannung können Elemente sogar in zwei Richtungen vorgespannt werden. Selbst gebogene vorgespannte Elemente sind machbar. Die Erfindung wurde bereits zum Patent angemeldet, und die Empa ist derzeit für die Weiterentwicklung und Vermarktung auf der Suche nach Industriepartnern.

 

Fassade des Schulhauses Falletsche in Zürich (2006): Hochleistungsspannbeton mit Spanngliedern aus karbonfaserverstärktem Kunststoff (CFRP) ermöglichte die filigranen vertikalen Elemente. Bild: SACAC AG, Lenzburg

Fassade des Schulhauses Falletsche in Zürich (2006): Hochleistungsspannbeton mit Spanngliedern aus karbonfaserverstärktem Kunststoff (CFRP) ermöglichte die filigranen vertikalen Elemente.

Bild: SACAC AG, Lenzburg.

 

Kontakt:

Prof. Dr. Giovanni Terrasi, giovanni.terrasi@empa.ch

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