Experimentelle Untersuchungen zur Anwendbarkeit von recycelten Kohlenstofffasern in Faserbeton

Abstract

Im Massivbau werden vor allem in massigen Konstruktionen sowie auch in statisch unbestimmten Bauteilen mit Kurzfasern bewehrte Betone eingesetzt. Diese Fasern übertragen auch nach Rissbildung Zugspannungen. In Deutschland ist vorwiegend der Einsatz von Stahlfasern durch Vorgaben der DAfStb-Richtlinie „Stahlfaserbeton“ geregelt. Die internationale Norm fib Model Code 2010 und das fib Bulletin 105 lassen auch andere Fasermaterialien zu. In dieser Arbeit wird die Verwendung von recycelten Kohlenstofffasern als Bewehrung in Faserbeton untersucht, um dessen Tragfähigkeit und Duktilität zu erhöhen. Angesichts des zunehmenden Anteils von kohlenstofffaserverstärkten Polymeren (CFK) im Materialkreislauf, insbesondere in der Windenergiebranche, konzentriert sich diese Arbeit auf die Wiederverwendung von CFK-Abfällen. Zwei Mischungen recycelter Kohlenstofffasern werden auf ihre Leistungsfähigkeit in Faserbeton mit variierenden Volumengehalten untersucht. Aufbauend auf einer Analyse der Fasermischungen werden durch experimentelle Untersuchungen Kennwerte ermittelt, die das Festigkeitsverhalten sowie die Frischbetoneigenschaften des mit Kohlenstofffasern bewehrten Betons (CFRC) beschreiben. Im 3-Punkt-Biegezugversuch kann der faserverstärkte Beton mit 2 Vol.-% eine Steigerung der Biegezugfestigkeit von +60 % gegenüber dem unbewehrten Beton erreichen. Zudem zeigen die Untersuchungen, dass die Zugabe von Kohlenstofffasern die Verarbeitbarkeit beim Betoniervorgang erschwert.