Stabilität ist die wohl wichtigste Eigenschaft von Beton. Bewehrungen mit Stahl oder synthetischen Fasern dienen dazu, dem Baustoff noch zusätzliche Stabilität zu verleihen. Doch weder der Stahl noch die Glas- oder Carbonfasern sind ökologisch nachhaltig. Ob Naturfasern eine Alternative sein könnten, hat nun ein Forschungsteam am Fraunhofer-Institut für Holzforschung (WKI) und an der Hochschule Biberach untersucht.

Auch Beschichtung zu großem Teil biobasiert

„Wir haben am Fraunhofer WKI mit einer Webmaschine Drehergewebe aus Flachsfasergarn hergestellt“, berichtet Jana Winkelmann, Projektleiterin am Fraunhofer WKI. „Um die Nachhaltigkeit zu erhöhen, haben wir eine Behandlung der Flachsgarne zur Verbesserung der Zugfestigkeit, Dauerhaftigkeit und Verbundhaftung erprobt, die im Vergleich zu petrobasierten Behandlungen ökologisch vorteilhafter ist.“ Dabei gelang es den Forschenden, das zur Beschichtung eingesetzte Epoxidharz so zu wählen, dass es zu mehr als der Hälfte aus Kohlenwasserstoffen besteht, die aus Pflanzenbiomasse stammen.

Anschließend erprobte das Team die Belastbarkeit des damit bewehrten Betons – Fachleute sprechen vom Verbund- und Zugtragverhalten sowie dem einachsigen Biegverhalten. Gegenüber unbewehrtem Beton zeigte das Probematerial eine signifikant erhöhte Bruchlast. Auch die Feinheit und Verteilung der entstehenden Risse deuteten auf ein wünschenswertes Verhalten des bewehrten Betons hin. Daher kam das Forschungsteam zu dem Fazit, dass sich naturfaserbasierte Textilbetonbauteile mit biobasierter Tränkung grundsätzlich für die Praxis eignen.

Zahlreiche Vorteile für den Praxiseinsatz

Gegenüber Stahl haben textile Bewehrungen mehrere Vorteile: Sie können eine gleiche oder höhere Zugfestigkeit aufweisen, ohne die Gefahr zu korrodieren. Das verringert die Dicke der nötigen Betonüberdeckung und ermöglicht dünnere Bauteile mit gleicher Belastbarkeit. Sind die Textilfasern wie im vorliegenden Projekt biobasiert, kommen weitere Vorzüge hinzu: Die Herstellung benötigt weniger Energie, das Klima wird weniger belastet, und es ist einfacher, die Fasern später wiederzuverwerten.

„Textilbetone ermöglichen leichtere und schlankere Konstruktionen und bieten daher architektonische Spielräume“, resümiert Christina Haxter, Mitarbeiterin am Fraunhofer WKI. „An den zahlreichen Einsatzmöglichkeiten von naturfaserbewehrten Textilbetonen möchten wir gern weiterforschen.“ Das aktuelle Forschungsprojekt ist Ende 2022 ausgelaufen. Die Deutsche Bundesstiftung Umwelt hatte es zwei Jahre lang gefördert.

bl