Innovative Basaltfaserlamellen für die statische Gebäudesanierung

Lamellen aus Verbundwerkstoff mit Kohlenstofffasern (CFK) werden zur Verstärkung von Gebäudestrukturen bei statischen Sanierungsmaßnahmen eingesetzt. Diese Lamellen haben einen Anteil an Kohlenstofffasern von ca. 70 %. Der mit Kohlenstofffasern verbundene Aufwand an Energie sowie die Kosten sind, im Vergleich zu anderen technischen Fasern (z.B. Glas) allerdings vergleichsweise hoch; außerdem ist das Material derzeit nach Ende der Lebensdauer nur schwierig einem neuen Lebenszyklus zuzuführen.

In Zusammenarbeit mit Projektpartnern werden derzeit neue Verbundlamellen mit verbesserter Ökoeffizienz und Energiebilanz an der Institut für Verbundwerkstoffe GmbH (IVW) erforscht (Abbildung 1). In der Studie werden Kohlenstofffasern durch nachhaltigere Fasern aus Basalt ersetzt und in eine dauerhafte und schadenstolerante duroplastische Matrix mit sehr guten mechanischen Eigenschaften eingebettet. Es wird eine systematische Materialentwicklung auf der Makro- und Mikroskala durchgeführt. Das neuartige Harzsystem hält die Fasern im Verbund dauerhaft zusammen. Nanostrukturen im Harz erreichen eine hohe Zähigkeit des Polymers und eine verbesserte Bindung zwischen Matrix und Basaltfasern wird erzielt (Abbildung 2). Die gute Anbindung an die Fasern sorgt für hohe Werkstoffintegrität sowie chemische Resistenz und damit Langlebigkeit, um das spezielle Anforderungsprofil an die Lamellen und deren Verbindung zum sanierten Baustoff (z. B. Beton) zu erfüllen.

Ein Schlüsselaspekt des Projekts ist die Entwicklung einer Oberflächenbeschlichtung der Faser, sie sorgt für eine kovalente Bindung zwischen Faser und Polymermatrix und damit eine dauerhafte Lastübertragung im Verbund. In den Herstellungsprozess der Lamellen werden neue Technologien integriert, die für einen geringeren Energieaufwand sorgen.

Das Projekt „BFKcraft – Entwicklung einer basaltfaserverstärkten Verbundstruktur als Betonpflaster zur statischen Gebäudesanierung“ wird durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert (Förderkennzeichen 03ET1653D).

Kontakt:
Dr. Emmanuel Akpan
Institut für Verbundwerkstoffe GmbH
Erwin-Schrödinger-Straße 58
67663 Kaiserslautern
Telefon: +49 631 2017 347
E-Mail: emmanuel.akpan@ivw.uni-kl.de