Die Grundlagenforschung auf dem Gebiet des Textilbetons ist weit fortgeschritten. Bereits heute findet Textilbeton eine breite Anwendung in der Baupraxis, unter anderem in der Verstärkung von Stahlbetonbauteilen, für die seit Juni 2014 erstmals eine allgemeine bauaufsichtliche Zulassung vorliegt. Das erhöht die Planungssicherheit und bildet eine definierte Grundlage für die Ausschreibung. In naher Zukunft wird es möglich sein, mit textilbewehrtem Beton die bestehende Infrastruktur den Anforderungen der Zukunft anzupassen und somit noch lange zu nutzen. Die Weiterentwicklung von Textilbeton zu Carbonbeton wird zu ganz neuen Bauweisen führen.
Der meistverwendete Baustoff der Welt ist Beton. Er wird bis heute fast ausschließlich mit Stahl bewehrt. Denn der Verbundwerkstoff Stahlbeton ist preiswert, frei formbar, hoch tragfähig, brandbeständig und meist auch wasserundurchlässig. Stahlbeton hat jedoch einen entscheidenden Nachteil: Der Stahl im Beton kann korrodieren und dies zu erheblichen Schäden führen. Um dies zu verhindern, wird der Stahl mit immer dicker werdenden Betondeckungen geschützt, was zu sehr dicken Konstruktionen und einem erheblichen Materialbedarf führt. Deshalb liegt in der auch öffentlich geförderten Forschung seit Jahren ein Hauptaugenmerk auf der Entwicklung einer nicht korrosionsanfälligen Bewehrung für den Betonbau. In der Zeit von 1999 bis 2011 wurden in zwei Sonderforschungsbereichen (SFB) in Aachen und Dresden Grundlagen für Bewehrungen aus alkaliresistentem Glas und Carbon gelegt, wobei der Forschungsschwerpunkt „Verstärkung und Instandsetzung“ in Dresden bearbeitet wurde. Bereits zum Ende der beiden SFB wurde das Material in ersten Praxisprojekten eingesetzt und das Material im Rahmen der Transfer- und Anwendungsforschung weiterentwickelt. Neben zahlreichen Zustimmungen im Einzelfall (ZiE) wurde im Jahr 2014 eine erste allgemeine bauaufsichtliche Zulassung für die Biegeverstärkung mit Textilbeton erteilt [5]. Das aktuell größte Forschungsprojekt im Bauwesen mit einem Forschungsvolumen von circa 70 Millionen Euro beschäftigt sich mit der Weiterentwicklung vom Textilbeton zum Carbonbeton, der Verknüpfung der Wertschöpfungspartner zu einer Wertschöpfungskette und der weltweiten Markteinführung. Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens sollen alle Voraussetzungen geschaffen werden, um in Zukunft mit Carbonbeton im großen Umfang bauen zu können [21].
Mit textilbewehrtem Beton Stahlbetonbauteile verstärken
Ersetzt man die Betonstahlbewehrung durch textile Bewehrungen aus alkaliresistentem Glas oder Carbon, entsteht der neue Verbundwerkstoff „Textilbeton“ [3, 11]. Dabei werden mehrere Lagen von Hochleistungstextilien – heute im allgemeinen Carbongelege – schichtweise in eine Feinbetonmatrix eingebettet. Diese besteht aus einem speziellen, teilweise selbstverdichtenden, hochfesten Feinbeton, der weitgehend den Erfordernissen der jeweiligen Anwendung angepasst werden kann. Für die allgemeine Anwendung und besonders für die Verstärkung steht mit „Pagel TF10“ eine Fertigmischung zur Verfügung. Da mit den korrosionsbeständigen Carbon- oder alkaliresistenten Glasfasertextilien nur wenige Millimeter dicke Bauteile hergestellt werden können, lassen sich mit ihnen Stahlbetonbauteile mit nur dünnen Schichten verstärken. Dabei wird das bestehende Tragwerk nur durch geringe Zusatzlasten aus dem Eigengewicht der Verstärkung beansprucht und die Abmessungen nur geringfügig geändert.
Verstärkungsschicht Lage für Lage aufbauen
Der Feinbeton-Mörtel und die textile Bewehrung sind auf der Baustelle trocken und sauber zu lagern. Die Bewehrung kann vorkonfektioniert angeliefert oder auf der Baustelle mit handelsüblichen Scheren zugeschnitten werden. Empfohlen werden hierfür elektrische Teppichschneider. Die zu verstärkende Fläche wird in Anlehnung an eine Stahlbetonverstärkung vorbehandelt, das heißt, lose Teile werden gelöst, anschließend die Fläche aufgeraut und vorgenässt und so weiter. Auf den vorbereiteten Untergrund wird eine erste etwa drei Millimeter dicke Schicht Feinbeton aufgetragen und anschließend die erste Lage der textilen Bewehrung eingelegt. Es folgt eine weitere genauso dicke Schicht Feinbeton, in die die nächste Bewehrungslage eingelegt wird. Diese Schritte werden so oft wiederholt, bis die gewünschte beziehungsweise notwendige Lagenzahl erreicht ist. Die abschließende Feinbetonschicht kann je nach Wunsch geglättet und oder spritzrau belassen werden. Die dünne Verstärkungsschicht ist vor Austrocknung zu schützen und ausreichend nachzubehandeln.
Praxisprojekte veranschaulichen die Anwendungsmöglichkeiten
Eine Vielzahl von Praxisprojekten hat die Entwicklung des Textilbetons begleitet und war immer wieder Ausgangspunkt für weitere Entwicklungen [7, 8, 16]. Eine Schlüsselanwendung war die Verstärkung einer Hyparschale der Hochschule in Schweinfurt. Dieses Schalentragwerk in Form eines hyperbolischen Paraboloids war nur durch eine dünne Textilbetonschicht realisierbar, da durch diese das Eigengewicht nur wenig erhöht werden musste [4]. Ebenso war die Verstärkung eines historischen denkmalgeschützten Tonnengewölbes in Zwickau nur mit dem geringen Materialaufbau des Textilbetons möglich. Hier ging es auch um optische Gründe, denn dickere Schichten hätten die aus dem Jahr 1903 stammende, filigrane Ansicht der Stahlbetonrippenkonstruktion zerstört [19].
Literatur in der gekürzten Webversion
[3] Curbach, M.; Jesse, F.: Eigenschaften und Anwendung von Textilbeton, in: Beton- und Stahlbetonbau 1/2009, S. 9–16
[4] Curbach, M.; Ortlepp, R.; Weiland, S.; Hauptenbuchner, B.: Textilbewehrter Beton zur Verstärkung eines Hyparschalentragwerks in Schweinfurt, in: Beton- und Stahlbetonbau 6/2007, S. 353–361
[5] Deutsches Institut für Bautechnik (DIBt): Allgemeine bauaufsichtliche Zulassung „Verfahren zur Verstärkung von Stahlbeton mit TUDALIT® (Textilbewehrter Beton)“, Zulassungsnummer: Z-31.10-182
[7] Ehlig, D.; Schladitz, F.; Frenzel, M.; Curbach, M.: Textilbeton – Ausgeführte Projekte im Überblick, in: Beton- und Stahlbetonbau 11/2012, S. 777–785
[8] Erhard, E.; Weiland, S.; Lorenz, E.; Schladitz, F.; Beckmann, B.; Curbach, M.: Anwendungsbeispiele für Textilbetonverstärkung – Instandsetzung und Verstärkung bestehender Tragwerke mit Textilbeton, in: Beton- und Stahlbetonbau S1/2015, S. 74–82
[11] Jesse, F.; Curbach, M.: Verstärken mit Textilbeton, in: Bergmeister, K.; Fingerloss, F.; Wörner, J.-D. (Hrsg.): Beton-Kalender 2010, Teil I. Ernst & Sohn: Berlin, 2009, S. 457–565
[16] Rempel S.; Will N.; Hegger J.; Beul P.: Filigrane Bauwerke aus Textilbeton, in: Beton- und Stahlbetonbau S1/2015, S. 83–93
[19] Schladitz, F.; Lorenz, E.; Jesse, F.; Curbach, M.: Verstärkung einer denkmalgeschützten Tonnenschale mit Textilbeton, in: Beton- und Stahlbetonbau 7/2009, S. 432–437
Autoren: Dipl.-Ing. Frank Schladitz und Dr.-Ing. Harald Michler
Dieser Beitrag ist Teil eines Artikels aus B+B BAUEN IM BESTAND, Ausgabe 06-2015
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