Title: Untersuchungen zu gradierten textilbewehrten Betonbauteilen
Language: Deutsch
Authors: Schubert, Barbara 
Qualification level: Diploma
Advisor: Kollegger, Johann 
Issue Date: 2021
Citation: 
Schubert, B. (2021). Untersuchungen zu gradierten textilbewehrten Betonbauteilen [Diploma Thesis, Technische Universität Wien]. reposiTUm. https://doi.org/10.34726/hss.2021.91682
Number of Pages: 55
Qualification level: Diploma
Abstract: 
Der Klimawandel gibt Anlass bewährte Strukturen zu überdenken und bezüglich der Umweltwirkungen zu optimieren. In Hinsicht auf die Baubranche, vor allem den Betonsektor, gibt es aufgrund der hohen Treibhausgasemissionen die bei der Zementherstellung entstehen, eine dringende Notwendigkeit diese Emissionen durch verschiedene Maßnahmen zu reduzieren. Der innovative Verbundwerkstoff Textilbeton ermöglicht das Herstellen schlanker und dauerhafter Bauteile, da die nichtmetallischen Hochleistungsfasern nicht vor Korrosion geschützt werden müssen und deswegen auch keine hohen Betondeckungen benötigt werden. Durch die Verwendung dieses Hochleistungsmaterials kann eine beachtliche Menge an Beton und somit Zement eingespart werden, weswegen dieser Ansatz als eine Lösungsstrategie in diese Arbeit eingeht. Ein weiterer Ansatz Zement und somit die schädlichen Umweltwirkungen dieses Baustoffs zu minimieren, ist die Verwendung von speziell entwickelten zementreduzierten Betonen – sogenannten Ökobetonen – bei deren Herstellung Zement durch andere Zusatzstoffe wie Flugasche oder Kalksteinmehl substituiert werden. Speziell in Hinblick auf textilbewehrte Bauteile ergibt sich hier großes Potential, da die Bewehrung nicht durch das alkalische Milieu im Beton vor Korrosion geschützt werden muss und demnach größere Mengen an Zement durch Zusatzstoffe ersetzt werden können ohne die Dauerhaftigkeit zu gefährden. Ziel dieser Arbeit ist es, durch diese Lösungsansätze ein Bauteil aus Textilbeton zu kreieren, welches trotz seiner im Vergleich zu herkömmlichem Stahlbeton geringeren Kubatur und reduziertem Zementanteil eine hohe Leistungsfähigkeit besitzt.Im Zuge dieser wissenschaftlichen Arbeit wurde ein Träger aus einem Forschungsprojekt hin-sichtlich Materialverbrauch und Treibhausgasemissionen optimiert. Es wurde untersucht, ob der Träger, der aufgrund der verwendeten Materialien Textilbewehrung und ultrahochfestem Beton bereits eine im Vergleich zu herkömmlichem Stahlbeton verbesserte Umweltwirkung aufweist, noch weiter optimiert werden kann. Dazu wurde der Träger mit verschiedenen Ökobetonen hergestellt, die über die Länge und dem Querschnitt lokal abgestuft wurden, um die Leistungsfähigkeit an die Anforderung bestmöglich anzupassen. Durch eine optimale Ausnutzung der Betoneigenschaften ist es möglich, große Mengen an Zement einzusparen.Zur Überprüfung der Machbarkeit der Optimierungsstrategien wurden zementreduzierte Betone hergestellt und deren Festigkeiten geprüft. Weiters wurde untersucht, ob und wie eine lokale Abstufung über die Länge durchführbar ist und wie sich die Fugen zwischen den Betonsorten verhalten.Anhand einer Gegenüberstellung der Treibhausgasemissionen in Form einer Ökobilanz kann gezeigt werden, dass diese durch die gewählten Optimierungsstrategien des Textilbetons deutlich reduziert werden können. Abschließend konnte auch die prinzipielle Realisierbarkeit einer vertikalen Gradierung durch Einsatz einer vertikal verschieblichen Platte zum Trennen der Be-tonschichten ohne Auftreten von Instabilitäten gezeigt werden.

Climate change gives reason to rethink proven structures and to optimize them with regard to their environmental impact. With regard to the construction industry, especially the concrete sector, there is an urgent need to reduce these emissions through various measures due to the high greenhouse gas emissions generated during cement production. The innovative composite material textile concrete enables the production of slim and durable building components, as the non-metallic high-performance fibers do not need to be protected against corrosion and therefore do not require high concrete decks. By using this high-performance material, a considerable amount of concrete and thus cement can be saved, which is why this approach is included in this work as a solution strategy. Another approach to minimize cement and thus the harmful environmental effects of this building material is the use of specially developed, cement-reduced concretes - so-called eco-concretes - in the production of which cement is substituted by other additives such as fly ash or limestone powder. Particularly with regard to textile-reinforced components, there is great potential here, since the reinforcement does not have to be protected against corrosion by the alkaline environment in the concrete and therefore larger quantities of cement can be replaced by additives without endangering durability. The aim of this work is to use these solutions to create a structural component made of textile concrete which, despite its smaller cubature and reduced cement content compared to conventional reinforced concrete, has a high level of performance.In the course of this scientific work, a beam from a research project was optimized with regard to material consumption and greenhouse gas emissions. It was investigated whether the beam, which has already an improved environmental impact compared to conventional reinforced concrete due to the materials used, textile reinforcement and ultra-high strength concrete, could be further optimized. For this purpose, the beam was manufactured with different eco-concretes, which were locally graded over the length and the cross-section in order to adapt the performance to the requirement in the best possible way. Optimum utilization of the concrete properties makes it possible to save large quantities of cement.To verify the feasibility of the optimization strategies, cement-reduced concretes were produced and their strengths tested. Furthermore, it was investigated whether and how a local gradation over the length is possible and how the joints between the concrete types behave.On the basis of a comparison of the greenhouse gas emissions in the form of a life cycle assessment, it can be shown that these can be significantly reduced by the selected optimization strategies for the textile concrete. Finally, it was also possible to demonstrate the feasibility in principle of vertical grading by using a vertically movable plate to seperate the concrete layers without the occurence of instabilities.
Keywords: gradiert; textilbewehrt; Betonbauteile
graded; textile-reinforced; concrete elements
URI: https://doi.org/10.34726/hss.2021.91682
http://hdl.handle.net/20.500.12708/17897
DOI: 10.34726/hss.2021.91682
Library ID: AC16237421
Organisation: E234 - Institut für Interdisziplinäres Bauprozessmanagement 
Publication Type: Thesis
Hochschulschrift
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