Het bouwmateriaal van morgen is er vandaag. Textielversterkt beton (TRC) is duurzaam, vervormbaar in diverse vormen en geschikt voor lichtgewicht constructie. Zoals de naam al doet vermoeden, conventionele TRC is versterkt met koolstof- of glasvezelweefsels in plaats van staal. Een onderzoeksteam van het Fraunhofer Institute for Wood Research, Wilhelm-Klauditz-Institut WKI vervangt deze stoffen nu door milieuvriendelijke natuurlijke vezels. Deze alternatieven wedijveren met de prestaties van conventioneel beton, maar laat een kleinere ecologische voetafdruk achter, en kost minder om te maken. Onderzoekers zullen een prototype van een brug van natuurlijk vezelversterkt beton presenteren op de BAU 2019-beurs in München van 14 tot 19 januari, 2019.

De bruggen van Duitsland zijn in droevige staat. TÜV Rheinland zegt dat één op de twee aan het vergaan is. Gewapend beton corrodeert gemakkelijk. Oxidatie eist zijn tol van het wapeningsstaal voordat er een veelbetekenend teken van schade zichtbaar is. Nu wil de industrie scheuren in beton degraderen, en roestend staal, naar de geschiedenis. Ingenieurs en architecten kiezen voor textielbeton, een corrosievrij bouwmateriaal met een lange levensduur en dezelfde structurele eigenschappen als gewapend beton. Onderdelen van dit materiaal kunnen tot enkele centimeters dun zijn. Het kan worden gegoten om delicaat te maken, lichtgewicht structuren met versterkend textiel dat in praktisch elke vorm buigt. Naast bruggen, het materiaal is ook geschikt voor gevels en plafonds. Ontwerpers gebruiken het voor zitmeubels en sculpturen.

Het geheim van dit hoogwaardige beton is dat het is versterkt met koolstof, glas- of polymeervezels in plaats van staal. Onderzoekers van het Fraunhofer WKI in Braunschweig willen deze vezels vervangen door een textiel op basis van hernieuwbare grondstoffen, een stap die grote voordelen zou opleveren voor het milieu en het klimaat. Ze gaan met lokale producten, in dit geval vlas, die kan worden gesponnen of geweven. De onderzoekers kunnen strengen polymeervezel aan het vlas toevoegen om een ​​hybride weefsel te creëren dat is afgestemd op de vereisten van het gegeven onderdeel. De wetenschappers van Fraunhofer WKI's Application Center for Wood Fiber Research HOFZET® gebruiken een dubbel-grijpergetouw met een Jacquard-bevestiging om deze materiaalmix te weven. Met deze weefmachine – de enige in zijn soort in Europa – zijn experts in staat om innovatieve lichtgewicht composietmaterialen te produceren met complexe, toepassingsspecifieke textielstructuren en geïntegreerde functies. De machine combineert conventionele en duurzame materialen op een manier die zowel kostenefficiënt als technisch geavanceerd is. Vervolgens worden ze ingebed in hoogwaardig beton met een structurele dichtheid die de vezels bijna volledig beschermt tegen weersinvloeden. Dit weefsel is ook bewerkt met natuurlijke harsen.

Negatieve gevolgen voor het milieu negeren

Het op vlas gebaseerde textiel wordt in lagen in de gegeven component ingebed. De stijfheid is variabel, zodat het in de gewenste vorm kan worden gerangschikt. En het zou denkbaar gegoten kunnen worden om gebogen contouren te creëren zoals koepels en ronde wandelementen. Het vloeibare beton, speciaal ontwikkeld in eigen huis bij Fraunhofer WKI's Centre for Lightweight and Environmentally Friendly Buildings (ZELUBA®), wordt vervolgens op het textiel gegoten. Ecologische duurzaamheid was erg in de gedachten van ontwikkelaars; ze deden veel moeite om het te doen met lage hoeveelheden primaire grondstoffen. De materiaalmix bestaat uit een zeer fijne

aggregaat, water, betonadditieven en hulpstoffen, en een versterkend textiel gemaakt van vlas. "De kwaliteit van gewapend beton gemaakt met een vlasweefsel is hoger dan die van het gewapend beton in bruggen. De matrix - dat wil zeggen, de structuur – is zo dicht dat schadelijke stoffen het onderdeel niet kunnen binnendringen. Dit resulteert in een veel langere levensduur van enkele decennia, " zegt Jan Binde, een wetenschapper bij de ZELUBA®.

Een composiet met een opmerkelijke levensduur

De combinatie van vlas en beton bleek in proeven een ideale composiet, zoals bevestigd door duurzaamheid en dragende tests op de nieuwe, milieuvriendelijk textielversterkt beton. "De natuurlijke vezels sluiten heel goed aan bij het bouwmateriaal, wat ook te danken is aan het feit dat we kunnen bepalen hoe het textiel in het beton wordt gefixeerd. Het specifieke oppervlak van het textiel is variabel, ", zegt de onderzoeker.

TRC gemaakt van hernieuwbare energie stelt bouwers in staat om lichte en magere bruggen te bouwen die ook door motorvoertuigen kunnen worden overgestoken. "Een brug van gewapend beton met een overspanning van 15 meter zou zo'n 35 tot 40 centimeter dik zijn, terwijl zijn vlastegenhanger met 12 tot 16 centimeter aanzienlijk slanker zou zijn. Dit bespaart veel materiaal. Dunne lagen zijn goed te doen, ", zegt Binde. De inspanningen van onderzoekers om het innovatieve bouwmateriaal te optimaliseren gaan door terwijl de goedkeuring van de bouwautoriteiten in behandeling is.