Kohlenstofffaserverstärkte thermoplastische ... - Ulaga Partner AG

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Kohlenstofffaserverstärkte thermoplastische ... - Ulaga Partner AG

1 Einleitung

1.1 Problemstellung

Viele der heute bestehenden Betonbauten befinden sich im Mittelbereich der ursprünglich

vorgesehenen Nutzungsdauer. Nach Jahren der Alterung machen sich oft Projektierungs-

und Ausführungsfehler bemerkbar oder es entsteht das Bedürfnis, das Tragwerk

zu verändern um es danach für einen anderen Zweck als bis anhin zu nutzen. Eine

Überprüfung ergibt, dass in Anbetracht dieser Umstände einige Tragwerksteile den an

sie gestellten Anforderungen nicht mehr genügen und daher verstärkt werden müssen.

Eine seit Mitte der 90er Jahre übliche Verstärkungsmethode ist das Ankleben kohlenstofffaserverstärkter

Kunststofflamellen (CFK-Lamellen) als Ergänzung der innenliegenden

Stahlbewehrung zur Erhöhung des Biegewiderstands. Die Grundlagen dieses

Verfahrens wurden in den 80er Jahren an der EMPA Dübendorf geschaffen. Die beeindruckenden

Resultate führten zu intensiven Forschungs- und Entwicklungsarbeiten an

dieser Anstalt und an verschiedenen Institutionen weltweit. Seit dem Durchbruch in der

Praxis ist das Verlangen nach CFK-Lamellen stetig gestiegen, eine Tendenz, die weiterhin

anhält.

Einige der ersten Anwendungen wurden mit einer Lamelle realisiert, die von der

Schweizer Firma Stesalit AG (Zullwil, SO) entwickelt und produziert wurde (z.B. Verstärkung

der Holzbrücke bei Sins, Meier et al. [18] ). Das heute von der Sika AG vertriebene

Verstärkungssystem Sika CarboDur umfasst verschiedene Lamellentypen,

diese entsprechen aber im wesentlichen immer noch dem damals verwendeten Produkt:

Die streifenförmigen Lamellen bestehen zu etwa 70% aus unidirektional angeordneten

Kohlenstofffasern, die in eine Epoxidharzmatrix eingebettet sind und von dieser zusammengehalten

werden. Bei der Herstellung wird das Aushärten der Matrix zum geschwindigkeitslimitierenden

Prozess, so dass nur eine bescheidene

Herstellungsgeschwindigkeit, begleitet von entsprechend hohen Produktionskosten, erreicht

werden kann.

Mit einem schnelleren Herstellungsprozess könnte eine kostengünstigere Lamelle

produziert werden. Eine Möglichkeit, um dies zu erreichen, wäre der Ersatz des duroplastischen

durch einen thermoplastischen Matrixwerkstoff. Die Erstarrung dieser

Kunststoffe kann um Grössenordnungen schneller ablaufen als die Vernetzung der bisher

verwendeten Epoxidharzsysteme.

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