Hochduktiler Kurzfaserbeton in der digitalen Fertigteil-herstellung

Hochduktiler Beton (engl. Strain-Hardening Cement-based Composite, SHCC) zeichnet sich durch ein dehnungsverfestigendes Verhalten unter Zugbeanspruchung aus. Aufgrund seiner hohen Zugfestigkeit und einer Bruchdehnung von mehreren Prozent ist es bei bestimmten Bauteilen möglich, auf konventionelle Bewehrung vollständig zu verzichten. Dies ermöglicht unter anderem die vollautomatische Herstellung von schlanken, materialsparenden Bauteilen, die über hervorragende mechanische Eigenschaften für verschiedene Belastungsszenarien verfügen. Zunächst gibt der Vortrag einen Überblick über aktuelle Forschungsergebnisse bezüglich Zusammensetzung, Verarbeitung und Leistungsfähigkeit von SHCC in verschiedenen Belastungsszenarien. Als erstes Anwendungsbeispiel wird die Herstellung von Schalungselementen im Fertigteilwerk mittels 3D-Druck vorgestellt, die anschließend auf der Baustelle montiert und als integrierte Schalung für Brückenpfeiler eingesetzt werden. Durch die Verwendung von SHCC können Schädigungen der Schalungselemente während des Transports und der Montage vermieden und der aufnehmbare hydrostatische Druck beim Einbringen von (selbstverdichtendem, SVB) Frischbeton erhöht werden. Während der Nutzungsdauer des Bauwerks dient die integrierte Schalung als dauerhafte, hochduktile Schutzschicht für den Kern aus Stahlbeton. Das zweite Anwendungsbeispiel ist eine neue Technologie zur automatisierten Fließfertigung von flächigen Modulen für die anschließende Montage von Gitterschalen aus Beton. Die Module bestehen aus einer Randzone und einer Füllung. Die Randzone wird im 3D-Druckverfahren mit SHCC hergestellt, während der Füllbeton durch ein robotergestütztes Freiform-Garnverlegesystem belastungsgerecht bewehrt wird. Die Abbildung stellt die einzelnen Herstellungsschritte dar. Weitere Details sind [1] zu entnehmen.