Zugtragverhalten von Betonbauteilen mit getränkter Textilbewehrung aus Flachsfasern

Abstract

In der letzten Zeit haben Naturfasern aufgrund ihrer umweltfreundlichen, wirtschaftlichen und mechanischen Eigenschaften bei der Verwendung als Verstärkung in Verbundwerkstoffen ein wachsendes Interesse in der Forschung geweckt. Trotz dieser Vorteile wurde das Tragverhalten von textilen Bewehrungen aus Naturfasern in Betonbauteilen bisher nicht systematisch untersucht. Die für Textilbetonbauteile entwickelten Bemessungsregeln beschränken sich deshalb auf textile Bewehrungen, die aus synthetischen Fasern hergestellt wurden. In diesem Beitrag wird das einaxiale Zugtragverhalten von Betonbauteilen mit einer Bewehrung aus Flachsfasertextilien (beschichtete Drehergewebe) untersucht. Dafür wurden Probekörper hergestellt und geprüft, wobei die Parameter der Textilien, z. B. der Schussfadenabstand, systematisch variiert wurden. Als Referenz wurden unbewehrte Dehnkörper geprüft. Die Eignung der Flachsfasertextilien als Bewehrung für einaxial auf Zug beanspruchte Betonteile zeigt sich sowohl durch eine signifikante Erhöhung der Bruchlast im Vergleich zu unbewehrten und unterbewehrten Betonbauteilen als auch durch fein verteilte Rissbilder. Die Kurven der Spannungs‐Dehnungs‐Diagramme können in drei für bewehrte Dehnkörper typische Bereiche unterteilt werden (Zustand I – ungerissen, Zustand IIa – Erstrissbildung und Zustand IIb – abgeschlossenes Rissbild). Die Abgrenzung der Bereiche ist mit zunehmendem Bewehrungsgrad deutlicher.

Tensile Load-Bearing Behaviour of Concrete Components Reinforced with Flax Fibre Textiles

“…This premature failure was due to the steel plates causing notch stresses and due to the poor bond behaviour between the smooth epoxy-covered zone on the steel plates, the concrete matrix and, ultimately, the textile reinforcement (Figure 6). Such behaviour was not identified during preliminary tests conducted with this reinforcement type [55,62]. It should be stressed here that failure in the free measuring length could occur due to either shortening the steel plates or thickening the heads of the test specimen.…”

“…The tensile tests were conducted on bone-shaped test specimens that were already used in comparable tests on concrete components with conventional synthetic fibres [8,[59][60][61][62]. Since the non-impregnated textile made of natural flax fibres has a larger cross section than textiles made of conventional synthetic fibres, the web thickness in the free strain length was increased from 10 mm to 15 mm.…”

“…This speed increase was due to the preliminary tests described in [55]. Additionally, the trials with non-impregnated textiles described in [52] showed significantly lower stresses compared to textile reinforcements made of carbon or AR-glass fibres (e.g., [52,62]) at the same elongation level due to the lower modulus of elasticity of the flax fibre yarns. These test specimens had a similar reinforcement amount to those tested in this investigation (e.g., [52]).…”

“…This paper sits in the context of a research project named “Investigation of sustainable reinforcements made of natural fibres for textile concrete components (laboratory phase)” promoted by the German Federal Environmental Foundation (DBU) (in German: Deutsche Bundesstiftung Umwelt) with the aim to investigate the properties and load-bearing behaviour (in terms of tensile and bending loads) of cement-based matrices reinforced with textiles made of bio-based impregnated leno fabrics [ 40 ]. This paper focuses on the results of experimental tensile tests on leno fabrics with bio-based impregnations.…”