Untersuchung des Zug- und Verbundverhaltens von Basaltfaserverstärkter Kunststoff-Stabbewehrung in Beton

Bei der Instandsetzung von Stahlbetonbauteilen muss, um die Dauerhaftigkeit sicherzustellen, die Betondeckung hinreichend groß gewählt werden. Der Einsatz alternativer Bewehrungsmaterialien wie z. B. Basalt als Faserverbundstab bietet durch die Korrosionsbeständigkeit gegenüber Karbonatisierung und Chlorideinwirkung die Möglichkeit, die Betondeckung zur Sicherstellung der Dauerhaftigkeit zu minimieren und gleichzeitig korrosionsresistente Bauteile zu erstellen. Nachfolgend werden - als Auszug aus einem Forschungsprojekt zur Untersuchung zur Instandsetzung von Sichtbetonfassadenelementen mittels Basaltstabbewehrung und Spritzbeton - Untersuchungen zum Tragverhalten von basaltbewehrten Verbundkörpern präsentiert. Die geprüften “Basaltfaserverstärkten Kunststoff-Bewehrungsstäbe” (BFVK-Stab) weisen am reinen Stab höhere Zugfestigkeiten bei geringeren E-Moduln als vergleichbare Betonstähle auf. Im zentrischen Zugversuch an bewehrten Betonknochenproben zeigen sich bei den Prüfkörpern mit der BFVK-Stabbewehrung Längsrisse infolge hoher Spannungen im Verbundbereich sowie eine höhere Anzahl an breiteren Querrissen als im betonstahlbewehrten Referenzprüfkörper. Mithilfe numerischer Simulationen kann das Zug-Verformungsverhalten der Prüfkörper gut nachgebildet werden. Bei der lichtmikroskopischen Untersuchung präparierter Prüfkörper nach der Zugprüfung zeigten sich verstärkt Mikrorisse, ausgehend von der Kontaktzone zwischen BFVK-Stab zur Betonmatrix. Bei den Auszugsversuchen versagte stets der Beton, nicht die BFVK-Stabbewehrung.
Die Untersuchungsergebnisse belegen, dass der Einsatz von Basaltstabbewehrung in Beton die Herstellung dauerhafter Bauteile mit geringen Betondeckungen ermöglicht. Weitere Versuche wurden bereits zum Biegetragverhalten, zur Dauerschwingfestigkeit und Dauerhaftigkeit durchgeführt. Derzeit werden weitere Basaltbewehrungsstäbe anderer Geometrien untersucht.

Investigation on tension and bonding behaviour of basalt fibre reinforced polymers in concrete structures
For retrofitting of RC structures, the concrete cover of the renewed reinforcement has to be sufficient to ensure the durability. Alternative reinforcement like rebars of basalt fibre reinforced polymers (BFRP) gives the possibility to minimize the concrete cover ensuring durable structures due to their resistance against carbonation and chlorides. In this paper investigations on load-bearing behaviour of BFRP reinforced test specimens as an excerpt from a research project on basalt fibre reinforced concrete as repairing material with shotcrete and also basalt rebars as additional strengthening reinforcement for fair faced concrete facades are presented. The tested BFRP rebars show higher tension strength and lower Young's Modulus as comparable steel reinforcement bars. In centrical tension tests on the BFRP reinforced concrete specimen longitudinal cracking due to high tension in the contact zone and a higher number and also higher widths of crosswise cracking appear. The load bearing behaviour can be confirmed by numerical simulation. The results of the investigation with the incident light microscope on prepared specimen after tension tests show an enhanced number of microcracks in the contact zone between BFRP rebar and cement matrix. In pull out tests always the concrete failed, never the BFRP rebars.
The results of this investigation confirm the possibility to ensure durable concrete structures using BFRP reinforcement. Further tests have been carried out on the flexural strength behaviour, the fatigue strength and durability. At the moment BFRP rebars of various designs are tested.