Verbundverhalten mineralisch gebundener und polymergebundener Bewehrungsstrukturen aus Carbonfasern bei Temperaturen bis 500 °C

Für einen breiten Einsatz von Carbonbeton in der Baupraxis muss der Verbund zwischen Betonmatrix und Bewehrungselementen auch bei hohen Temperaturen sowie im Brandfall gewährleistet sein. Anorganisch imprägnierte Faserbewehrungselemente bieten eine vielversprechende Alternative zu den marktüblicheren polymerimprägnierten Carbonstrukturen, deren Verbundleistung sich mit steigender Temperatur deutlich verschlechtert. Wesentliche Herausforderung bei der Herstellung von mineralisch gebundenen Carbonfaserarmierungen ist die Auswahl einer passenden Verarbeitungstechnologie und geeigneter Rohstoffe. Die vorliegende Arbeit befasst sich mit dieser Herausforderung und konzentriert sich auf die mechanische Leistungsfähigkeit von dünnen Bewehrungsstäben aus mineralisch imprägnierten Carbonfasergarnen. Anhand von Auszugsversuchen wird gezeigt, dass die neuen Bewehrungselemente unter Temperaturbeanspruchung im Vergleich zu den polymerimprägnierten Referenzmaterialien einen deutlich besseren Verbund zum Beton aufweisen und dass der Verbund auch bis zu 500 °C hinreichend leistungsfähig bleibt.

Bond behavior of mineral-impregnated and polymer-impregnated reinforcement structures made of carbon fibers at temperatures up to 500 °C
For a wide application of carbon reinforced concrete in the construction sector, the bond between concrete matrix and the reinforcing elements must be guaranteed also at high temperatures and in the case of fire. Inorganic impregnated fibre reinforcements offer a promising alternative to the common, commercially available polymer impregnated structures, whose bonding performance deteriorates dramatically with increasing temperature. The main challenges in the production of mineral bonded carbon fibre reinforcements are the development of a suitable processing technology and the choice of appropriate raw materials. The paper at hand deals with these challenges and focuses on the mechanical performance of thin reinforcement rebar made of mineral impregnated carbon fibre yarns. Pull-out tests show that this new reinforcement possesses a significantly better bonding behaviour towards concrete at elevated temperature in comparison to the polymer-impregnated reference materials. The bond remains sufficient even at a temperature of 500 °C.