Materialentwicklung und -prüfung von Fertigteilen aus TRC für den Großbehälterbau
Inhaltsverzeichnis
Projektdaten
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Bericht aus dem Jahrbuch 2020
BESONDERS FEINE RISSE MIT N-TRC
Probekörper nach dem Versagen
Bekanntlich bildet Beton Risse unter Belastung. Durch den Einsatz von textilbewehrtem Beton (TRC) können die Rissabstände und -breiten gegenüber Stahlbeton erheblich reduziert werden. Diese besondere Eigenschaft macht TRC zu einem idealen Material für den Bau von Silos; nicht nur aus statischen, sondern auch aus hygienischen Gründen, denn große Risse können das Wachstum von Bakterien auf der Oberfläche von großen Behältern begünstigen, welche Lebensmittel oder Flüssigkeiten enthalten. Die Planung und Erprobung von vorgefertigten Modulelementen für Silos steht im Mittelpunkt des TextonSilo-Projekts. Als Material wurde Nonwoven Textile Reinforced Concrete (N-TRC) gewählt – bestehend aus betongetränktem Vliesstoff (Concrete Soaked Nonwoven, CSN), lagenweise kombiniert mit textilbewehrtem Carbonbeton (CRC). Um daraus Sandwichelemente herstellen zu können, mussten spezielle Betonmischungen entwickelt
und optimiert werden.
In der ersten Phase des Projekts wurde das Materialverhalten des N-TRC durch Versuche
im Otto-Mohr-Laboratorium charakterisiert. Diese gaben einen ersten Einblick in die Kennwerte der Einzelkomponenten und auch in das Verbundverhalten. Wenn die relativ duktile CSN-Schicht an der Unterseite des auf Biegung beanspruchten Sandwich-elementes positioniert war, bewirkte sie eine verbesserte Rissverteilung auf der Zugseite. Dies äußerte sich in einer deutlichen Reduktion der Rissabstände und -breiten selbst über die für TRC-Elemente typische, gute Rissverteilung hinaus. Dieses Verhalten ermöglicht große Verformungen beim Versagen und erhöht die Duktilität des Bauteils insgesamt.
Herstellungstechnisch wird die Geotextilvliesschicht mit Beton (CSN) imprägniert und anschließend in die gewünschte Form gebracht. So können auch Formstücke oder Hohlkörper hergestellt werden. Ein weiterer Vorteil ist die raue Oberfläche dieses Materials, welche eine tragfähige Verbundfuge zu einer Betonergänzung gewährleistet und so Sandwichelemente begünstigt. Außerdem bieten die Unregelmäßigkeiten in der Materialoberfläche, die durch die zufällige Verteilung der Vliesfasern entstehen, einen natürlichen Abstandhalter für eine textile Bewehrung in der Betonergänzung.
Bericht aus dem Jahrbuch 2019
TEXTONSILO – VON DER IDEE BIS ZUR UMSETZUNG
3D-Visualisierung des Behälters in Textilbeton-Segmentbauweise
In diesem Projekt wird die Entwicklung eines in Carbonbetonbauweise herstellbaren Großbehälters von der ersten Idee und Bemessung hin zu Bauteilprototypen vorangetrieben. Im Vergleich mit den bisherigen Technologien im Großbehälterbau stellt die geplante Elementbauweise aus Textilbeton mit externer Vorspannung und Stützständerwerk eine wesentlich flexiblere und weltweit einsetzbare Form des Behälterbaus dar, deren Umsetzung vor Ort keine Spezialfirmen erfordert. Die neuartige Elementbauweise ermöglicht zudem eine temporäre Aufstellung und Nutzung, sodass eine spätere Weiterverwendung an einem anderen Standort möglich ist und keine irreversible Demontage (Abriss) stattfinden muss.
Die geplanten Einzelelemente, die zu einem 10 m hohen Behälter mit einem Durchmesser von 20 m zusammengesetzt werden, sollen eine Länge von 4,25 m haben. Durch integrierte Hohlkörper im Einzelbauteil kann der Bedarf an Beton deutlich reduziert werden, ohne dass dadurch die statische Nutzhöhe und damit die Biegetragfähigkeit des Bauteils reduziert werden.
Zusammen mit den beteiligten Projektpartnern wird die geplante Bauteilgeometrie für Lasten aus Lagerung von Weizen optimiert und die Bewehrungsführung an die im Querschnitt auftretenden Biegezug- und Normalspannungen angepasst.
Betongetränktes Flies mit Bewehrung als integrierte Schalung
Eine aus betongetränktem Flies bestehende integrierte Schalung dient hierbei der Herstellung der im Bauteil liegenden Hohlkörper. Zur Formstabilisierung wird zudem eine textile Bewehrung in dieses Flies integriert, welche ebenfalls am Lastabtrag beteiligt ist.
Die Herstellung der Bauteile soll in einer stehenden Schalung erfolgen. Hierfür wird eine Dosier- und Befüllstation entwickelt, die auf die Eigenschaften der eigens für die Herstellung der Bauteile entworfenen Betonrezeptur angepasst wird.
Am Institut für Massivbau erfolgt die Materialentwicklung und -prüfung von Fertigteilen aus Textilbeton für den Bau dieser Großbehälter.