Forscher entwickeln Textilbeton mit Pflanzenfasern

06.12.2018, 11:30 Uhr, aktualisiert 07.11.2024, 16:21 Uhr

MÜNCHEN

Normalerweise wird Beton mit Stahl, Carbon oder Glasfasern tragfähig gemacht. Aktuell arbeiten Forscher daran, auch nachwachsende Rohstoffe als Bewehrung einzusetzen, ohne Beeinträchtigung der Leistungsfähigkeit des Betons. In München ist demnächst eine Betonbrücke zu sehen, die mit den Fasern einer alten Kulturpflanze bewehrt wurde: mit Flachs.

Textilbeton ist ein korrosionsfreier Baustoff mit hoher Lebensdauer, der die gleichen statischen Eigenschaften wie Stahlbeton aufweist und Materialstärken von nur wenigen Zentimetern erlaubt. So könnte der Prototyp aussehen, der in München ausgestellt wird. | Skizze: Fraunhofer WKI/Shaghayegh Ameri

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Carbon als Bewehrung für Betonbauteile ermöglicht schlanke und leichte Konstruktionen ohne Korrosionsgefahr. Aber auch Naturfasern können diese Funktion übernehmen. Davon sind die Forscher des Fraunhofer-Instituts für Holzforschung am Wilhelm-Klauditz-Institut (WKI) in Braunschweig jedenfalls überzeugt. Sie haben einen Textilbeton entwickelt, bei dem die Fasern durch ein Textil ersetzt wird, das auf Flachs basiert. Der Vorteil: Der Beton bekommt auf diese Weise eine bessere CO2-Bilanz, und auch die Herstellungskosten können so reduziert werden. Dass darunter die Performance nicht leidet, wollen die Forscher im Januar auf der BAU in München beweisen: Dort soll ein Prototyp einer naturfaserverstärkten Betonbrücke präsentiert werden, die einen Querschnitt von nur fünf Zentimetern aufweist.

Flachsgewebe in Leinwandbindung kann zur Bewehrung von Betonbauteilen dienen. | Foto: Jana Winkelmann

Flachs aus heimischem Anbau

Basis der umweltfreundlichen Textilbewehrung ist heimischer Flachs, ein Leingewächs, der gesponnen und verwebt wird. Je nach Bauteilanforderung ergänzen die Forscher den Flachs mit Polymerfasern. Auf einer speziellen Webmaschine, die im Fraunhofer-Projektzentrum Wolfsburg steht und die es so in Europa nur hier gibt, wird das Materialgemisch zu einem neuartigen Verbundgewebe. Das gewebte Textil wird anschließend mit natürlichen Harzen modifiziert. Da seine Steifigkeit einstellbar ist, lässt es sich in verschiedenste Formen legen wie zum Beispiel Kuppeln, gekrümmte Formen oder gerundete Wandelemente. Das Flachsgewebe wird lagenweise in das jeweilige Bauteil eingebracht und einbetoniert. Der Hochleistungsbeton, der zum Einsatz kommt, umschließt die Fasern vollständig.

Im Fraunhofer-Projektzentrum Wolfsburg steht eine spezielle Doppelgreifer-Webmaschine, auf der auch die Flachsfasern verwebt werden können. Hier überprüft eine Mitarbeiterin die Garnspannung. | Foto: Marek Kruszewski

Beton mit Flachs hält länger

Der Beton ist eine Eigenentwicklung des Zentrums für leichte und umweltgerechte Bauten (ZELUBA) im Fraunhofer WKI. „Der Textilbeton aus Flachs ist höherwertiger als der in Stahlbetonbrücken verbaute Beton“, sagt Jan Binde, Wissenschaftler im ZELUBA. „Die Matrix, also das Gefüge, ist so dicht, dass schädliche Substanzen nicht in den Baukörper eindringen können. Somit ergibt sich eine deutlich höhere Lebensdauer von mehreren Jahrzehnten.“

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Der Textilbeton mit Flachs ermöglicht geringe Schichtdicken und damit leichte, schlanke Brückenkonstruktionen, die auch von Kraftfahrzeugen überquert werden können. „Eine Stahlbetonbrücke mit einer Spannweite von 15 Metern wäre etwa 35 bis 40 Zentimeter dick, das Pendant aus Flachs hingegen würde mit zwölf bis 16 Zentimeter deutlich flacher ausfallen“, so Binde. Die Materialeinsparung sei beträchtlich. Eine bauaufsichtliche Zulassung steht allerdings noch aus.

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