Feuerwiderstand von Leichtbaukonstruktionen aus Carbonbeton

• Antragsteller: Richard Fürst, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Konstruktiver Ingenieurbau, Bauinformatik und Baubetrieb ; Architektur, Bau- und Konstruktionsgeschichte, Bauforschung, Ressourcenökonomie im Bauwesen ; Baustoffwissenschaften, Bauchemie, Bauphysik ; Leichtbau, Textiltechnik
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 560249689

Das beantragte Projekt wird von zwei Forschungsinstituten, der BAM in Deutschland und der CTU UCEEB in der Tschechischen Republik, durchgeführt. Untersuchungsgegenstand sind Leichtbaukonstruktionen aus textilbewerten Beton, auch als Textilbeton bezeichnet. Schwerpunktmäßig werden die mechanischen Materialeigenschaften des mit Carbonfasern bewehrten Textilbetons bei Raumtemperatur und erhöhter Temperatur bestimmt sowie ein Vorschlag für eine Brandschutzbemessung erarbeitet. Textilbeton ist eine relativ neue Bauweise, die die Vorteile eines Hochleistungsbetons mit dem hochzugfesten und korrosionsbeständigen Material Carbon kombiniert. Dadurch kann die Bauteilquerschnittsfläche und die benötigte Betonmenge minimiert werden, was den CO2-Verbrauch deutlich reduziert. Dies adressiert die zentralen Herausforderungen der Zukunft im Hochbau, d.h. Ressourcenschonung und Klimaschutz. Das Verbundprojekt vereint die Expertise der CTU UCEEB im Bereich der Herstellung und Bemessung von Textilbetonbauteilen bei Raumtemperatur mit denen der BAM im Bereich der Feuerwiderstandsbestimmung und des Hochtemperaturverhaltens von Beton. Derzeit ist der Einsatz von Textilbeton in der Regel auf Anwendungen bei Raumtemperatur beschränkt. Für die Verwendung als tragendes Bauteil mit Anforderungen an den Brandschutz müssen noch mehrere Fragen beantwortet werden, z.B. die schnelle Bauteilerwärmung, das Abplatzverhalten des Betons, die temperaturbedingte Degradation des Carbons sowie das Verbundverhaltens zum Beton. Zur Beantwortung dieser Fragen und zur Verbesserung des Feuerwiderstands wird seitens der BAM und der CTU UCEEB ein umfassendes Forschungsprojekt vorgeschlagen. Das Vorhaben umfasst einen mehrskaligen Ansatz von der mikroskopischen bis hin zur realmaßstäblichen Ebene bei Raumtemperatur und unter Brandeinwirkung. Das Projekt gliedert sich in vier Hauptthemen: Teil A) Es wird eine detaillierte Untersuchung der für Textilbeton verwendeten Materialien durchgeführt und damit der Einfluss erhöhter Temperaturen auf die mechanischen Eigenschaften bestimmt. Teil B) Entwurf und Herstellung leichter Hohlprofilträger aus Textilbeton sowie Untersuchung und Bewertung bei Raumtemperatur und unter Brandeinwirkung. Teil C) Basierend auf den experimentellen Daten aus Teil A und B wird ein numerisches Modell erstellt und validiert. Dieses wird dazu verwendet einen analytischen Ansatz für die Bemessung von biegebeanspruchten Textilbetonbauteilen im Brandfall zu entwickeln. Teil D) Zur Bewertung der Nachhaltigkeit und der Umweltauswirkungen von Textilbeton wird eine Lebenszyklusanalyse durchgeführt. Durch das Verbundprojekt werden neue und bisher nicht vorhandene Daten zum Material- und Tragverhalten von Textilbetonbauteilen generiert. Dieses Wissen kann von der Industrie und der Wissenschaft dazu verwendet werden den Anwendungsbereich von Textilbeton auf tragende Bauteile mit Brandschutzanforderungen zu erweitern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Tschechische Republik
• Partnerorganisation: Czech Science Foundation
• Kooperationspartner: Tomas Vlach, Ph.D.