Untersuchungen an gestickten, biogen getränkten textilen Bewehrungsstrukturen aus Basaltfasern für den Einsatz in Beton

Abstract

Durch die Verwendung von Textilbeton lassen sich dünne und leichte Betonkonstruktionen realisieren. Im Gegensatz zum Stahlbeton kommen hierbei textile Strukturen als Bewehrung zum Einsatz. Die Tränkung von textilen Bewehrungsstrukturen ist heutzutage unabdingbar, um einen wirtschaftlichen Einsatz des Verbundwerkstoffes zu gewährleisten. Der Hauptfokus der vorliegenden Arbeit liegt auf der Untersuchung gestickter getränkter textiler Bewehrungsstrukturen aus Basaltfasern, welche im Unterschied zu üblichen Textilbewehrungen nicht mit Epoxidharz, sondern einem biogenen Tränkungsmittel getränkt sind. Dies geschieht vor dem Hintergrund einer verbesserten Nachhaltigkeit. Ob die Leistungsfähigkeit von Betonprobekörpern bewehrt mit biogen getränkten Textilstrukturen mit jener von mit Epoxidharz getränkten textilen Bewehrungsstrukturen vergleichbar ist, wird durch experimentelle Untersuchungen analysiert. Um eine umfassende Beurteilung des verwendeten biogenen Tränkungsmittel vornehmen zu können, wurden im Zuge dieser Arbeit auch digitalmikroskopische und rasterelektronenmikroskopische Untersuchungen inklusive energiedispersiver Röntgenmikroanalyse an getränkten Basaltrovings durchgeführt.Laboruntersuchungen zum Zugtragverhalten haben gezeigt, dass die maximale Spannung bei Auftreten des Erstrisses durch die Anwendung einer biogen getränkten Bewehrungsstruktur höher war als an Probekörpern mit Epoxidharz-Tränkung. Die durch die Zugversuche ermittelte Bruchspannung sowie die Untersuchungen hinsichtlich des Verbundverhaltens haben gezeigt, dass durch die Anwendung des biogenen Tränkungsmittels eine geringere Leistungsfähigkeit als mit einem konventionellen Epoxidharz zu erwarten ist. In den elektronenmikroskopischen Untersuchungen an einem Einzelroving wurde eine unzureichende Haftung des jeweiligen Tränkungsmittels an den einzelnen Fasern festgestellt. Diese sind mit digitalmikroskopischen Untersuchungen in Zusammenhang zu sehen, wo eine nicht gleichmäßige Durchtränkung der Fasern eines Einzelrovings beobachtet wurde. Die Bestimmung der erforderlichen Verankerungslänge der Bewehrung wiederum hat aufgezeigt, dass bereits kurze Längen ausreichen, um das Ausziehen des Rovings zu vermeiden.

Thin and lightweight concrete structures can be realized by using textile concrete. In contrast to steel reinforced concrete, textile structures are used as reinforcement. The impregnation of textile reinforcement structures is nowadays indispensable to ensure an economical use of the composite material. The main focus of the present work is the investigation into embroidered impregnated textile reinforcement structures composed of basalt fibers, which, in contrast to conventional textile reinforcements, are not impregnated with epoxy resin but with a biogenic impregnating agent. This takes place with special focus on the aspect of improved sustainability. Whether the performance of concrete specimens reinforced with biogenically impregnated textile structures is comparable to that of textile reinforcement structures impregnated with epoxy resin is analyzed by experimental investigations. In order to make a comprehensive assessment of the biogenic impregnant used, digital microscopic and scanning electron microscopic investigations including energy dispersive X-ray microanalysis were also carried out on impregnated basalt rovings in the course of this work.Laboratory tests on the tensile behavior have shown that the maximum stress at the occurrence of the initial crack was higher by the application of a biogenic impregnated reinforcement structure than on specimens with epoxy resin impregnation. The failure stress determined through tensile tests, as well as the investigations regarding the bond behavior, showed that the application of the biogenic impregnant is expected to result in a lower performance than with a conventional epoxy resin. In the electron microscopic investigations on a single roving, insufficient adhesion of the respective impregnating agent to the individual fibers was found. These are visible in connection with digital microscopic investigations, where a non-uniform impregnation of the fibers of a single roving can be observed. The determination of the required anchorage length of the reinforcement, in turn, has shown that even short lengths are sufficient to prevent the roving from pulling out.