Forschungsprojekt: Naturfaserbeton - Technische Universität Wien
Forschungsprojekt: Naturfaserbeton - Technische Universität Wien
Forschungsprojekt: Naturfaserbeton - Technische Universität Wien
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NATURFASERBETON<br />
Dipl.-Ing. Dr. techn. Ildiko MERTA<br />
Fakultät für Bauingenieurwesen<br />
Institut für Hochbau und Technologie<br />
Forschungsbereich - Hochbaukonstruktion und Gebäudeerhaltung<br />
Vorstand: Univ.Prof. Dipl.-Ing. Dr.techn. Andreas Kolbitsch
Erhaltung<br />
und Erneuerung<br />
Altbausanierung<br />
Hochbaukonstruktionen<br />
Hochbaukonstruktion<br />
und Gebäudeerhaltung<br />
Materialwissenschaft<br />
Glaskonstruktionen<br />
Mauerwerk
Forschungsfeld: Materialwissenschaft<br />
Mechanische u. bruchmechanische Eigenschaften<br />
� Beton, Faserbeton, Stein, Ziegel, Mörtel<br />
� Kontaktflächen (interface-systems), Klebstoffe<br />
Entwicklung innovativen Materialien<br />
� Nachhaltigkeit (ökologisch, ökonomisch, sozial)<br />
� Ressourcenverfügbarkeit (lokal)<br />
� Recyclierbarkeit (EU Richtlinie 2008/98/EG<br />
bis 2020: 70% Baurestmasse)
Forschungsfeld: Materialwissenschaft - Faserbeton<br />
Bruchmechanische Untersuchungen<br />
Keilspaltmethode (Prof. Tschegg, 1986)
Forschungsfeld: Materialwissenschaft - Faserbeton<br />
Schallemission (AE Technic)<br />
(DI Schneemayer)
Forschungsfeld: Materialwissenschaft - Faserbeton<br />
Zähigkeit<br />
Bruchwiderstand<br />
Zugspannung<br />
Zugverfestigung<br />
ECC, biegsamer Beton<br />
(Prof V.C. Li, Michigan)<br />
Dehnung, Rissöffnung
Forschungsfeld: Materialwissenschaft - Faserbeton<br />
Stahlfasern Kunststofffasern<br />
� Nachteile<br />
• Kosten, Energieaufwand, Ressourcenmangel…
<strong>Forschungsprojekt</strong>: <strong>Naturfaserbeton</strong><br />
� Vorteile<br />
• weitgehend verfügbar<br />
• abbaubar<br />
• recyclierbar<br />
• lokale Ressourcen<br />
• billig<br />
Material<br />
(Grundlagenforschung, FWF-Hertha Firnberg)<br />
Erneuerbaren Energieressourcen
<strong>Forschungsprojekt</strong>: <strong>Naturfaserbeton</strong><br />
Produktionsenergie<br />
Synthetische Faser [GJ/m 3 ]<br />
Glas 34.0<br />
Karbon 234.0<br />
PVA 131.0<br />
Naturfaser<br />
Holzfaser 4.3<br />
Hanf 2.4 - 4.8
<strong>Forschungsprojekt</strong>: <strong>Naturfaserbeton</strong><br />
Lehm-Stroh Bauweise<br />
Hornero (Furnarius) Südamerika
<strong>Forschungsprojekt</strong>: <strong>Naturfaserbeton</strong><br />
Zugfestigkeit<br />
[MPa]<br />
Stahl 300-2000<br />
PE 2700<br />
PVA 1620<br />
Glas 2500-3500<br />
Bambus 350-500<br />
Sisal 250-640<br />
Jute 250-750<br />
Hanf 300-1000
<strong>Forschungsprojekt</strong>: <strong>Naturfaserbeton</strong><br />
Industriehanf (Cannabis sativa L)<br />
1- 4 m
<strong>Forschungsprojekt</strong>: <strong>Naturfaserbeton</strong><br />
Christoph Kolumbus, 1492<br />
Henry Ford, Hemp car, 1941
<strong>Forschungsprojekt</strong>: <strong>Naturfaserbeton</strong><br />
Hemcrete® Tradical ®<br />
Druckfestigkeit: 0.8-1.0 MPa<br />
Biegefestigkeit: 0.3-0.4 MPa<br />
Hanfsplitt
<strong>Forschungsprojekt</strong>: <strong>Naturfaserbeton</strong><br />
� Geschnittene Faser<br />
� Faserlänge: 40mm<br />
� Dosierung: 4.5 kg/m 3 (0.19% Masse,<br />
0.30% Volumen)<br />
Hanf Stroh Elefantengras
<strong>Forschungsprojekt</strong>: <strong>Naturfaserbeton</strong><br />
� Betonwürfel: 150x150x130mm<br />
� 5 Würfel/Serie<br />
� Maximale Aggregat: 16mm<br />
� W/Z Verhältnis: 0.67
<strong>Forschungsprojekt</strong>: <strong>Naturfaserbeton</strong><br />
Last-Verschiebung Diagramm<br />
(fib Symposium STOCKHOLM, June 2012, Sweden)
Fracture energy G f [N/m]<br />
<strong>Forschungsprojekt</strong>: <strong>Naturfaserbeton</strong><br />
Bruchenergie<br />
250<br />
200<br />
150<br />
100<br />
50<br />
0<br />
Specimens<br />
Concrete<br />
Hemp<br />
Straw<br />
Elephantgrass<br />
Druckfestigkeit [MPa]<br />
Beton 42<br />
Hanfbeton 35<br />
Strohbeton 32<br />
Elefantengrasbeton<br />
31
<strong>Forschungsprojekt</strong>: <strong>Naturfaserbeton</strong><br />
Bruchfläche<br />
Auszugsversagen<br />
Elefantengrasbeton Strohbeton
<strong>Forschungsprojekt</strong>: <strong>Naturfaserbeton</strong><br />
Bruchfläche<br />
Hanfbeton<br />
Faserbündel
<strong>Forschungsprojekt</strong>: <strong>Naturfaserbeton</strong><br />
Dauerhaftigkeit<br />
Imprägnierungsmittel:<br />
Bienenwachs<br />
Leinöl<br />
Probekörper<br />
Zugversuch
<strong>Forschungsprojekt</strong>: <strong>Naturfaserbeton</strong><br />
Dauerhaftigkeit<br />
Zugfestigkeit [MPa]<br />
600<br />
500<br />
400<br />
300<br />
200<br />
100<br />
0<br />
0 5 10<br />
Alterungszyklen<br />
Imprägnierungsmittel<br />
Ohne<br />
Bienenwachs<br />
Leinöl<br />
(8th RILEM Symposium, PORTUGAL, Sept. 2012)
<strong>Forschungsprojekt</strong>: <strong>Naturfaserbeton</strong><br />
� Erste Resultaten<br />
• Hanfbeton gute Kandidat, hohe Bruchenergie<br />
• Dauerhaftigkeit: lösbar mit entspr. Imprägnierungsmittel<br />
� Ausblick<br />
• Andere Imprägnierungsmittel, Längere Alterungsprozess<br />
• Umweltfreundlicher Betonmatrix<br />
(Flugasche, Metakaolin, Silikastaub…)<br />
• Haftung (Faser/Matrix)<br />
• Faserlänge u. Faserdosierung optimieren<br />
• Uni- u. biaxialen Bruchenergie (Betonwürfel)<br />
Rezeptur für Anwendung/Industrie
<strong>Forschungsprojekt</strong>: <strong>Naturfaserbeton</strong><br />
� Anwendungsbereiche<br />
• Estriche (Schwindrisse), Fundamentplatten, Bodenplatten<br />
• Wände (Kellerwände und aufgehende Wände)<br />
• Spritzbeton …<br />
Zähigkeit<br />
Energieabsorptionskapazität<br />
Risswiderstand
Anhang<br />
� Kooperation<br />
mit Wirtschaftspartner<br />
� Vorträge an intern. Konf. (130)<br />
� Publikationen (350)<br />
� <strong>Forschungsprojekt</strong>e FWF, FFG, ÖFG…<br />
� Mehrere WK Preise<br />
� Kooperations-<strong>Forschungsprojekt</strong>e mit <strong>Universität</strong>en<br />
• Brasil (Univ. Rio de Janeiro, Prof. R. D. Toledo Filho)<br />
• Niederlande (TU Delft, Dr. M. G. Sierra Beltran)<br />
• Ungarn (TU Budapest, Prof. B. György)<br />
• Slowenien (TU Maribor, Prof. S. Kravanja)
Institut für Hochbau und Technologie<br />
Forschungsbereich - Hochbaukonstruktion und Gebäudeerhaltung
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