Bauen mit Faserverbundkunststoffen
Faserverbundkunststoffe ergänzen die Palette herkömmlicher Baustoffe. Die Entwicklung des Materials schreitet voran. Gezielt eingesetzt, kommen seine Vorteile zur Geltung.
Faserverbundkunststoffe (FVK) bestehen aus Glas- (GFK) oder Kohlenstofffasern (CFK, Carbon) und werden im Verbund mit Kunststoffen zu tragfähigen, dauerhaften und beliebig formbaren Bauteilen verarbeitet. Durch die gezielte Auswahl der Fasern, des Harzes und der Herstellungsverfahren werden die Werkstoffeigenschaften eingestellt. Ausserdem ist es möglich, durch genaues Platzieren und Ausrichten der Fasern auf bevorzugte Belastungsrichtungen der Bauteile zu reagieren und lokale Verstärkungen zu integrieren. Neben den geläufigen Anwendungen als Geotextil, Wellplatte, Inliner für Kanalsanierungen oder Armierung von Grobputzen sind nachfolgend die Anwendungen als tragende Bauteile geschildert.
Leicht, zugfest und steif
In den USA werden regelmässig leichte GFK-Platten als tragende Beläge bei der Instandsetzung von Strassenbrücken eingebaut. Da die Fahrbahndecks dort nicht zur primären Tragstruktur gehören, können Teile der originalen Betonfahrbahn im laufenden Betrieb ausgebaut und durch GFK-Decks ersetzt werden. Damit ist eine deutliche Reduktion des Deckgewichts verbunden, sodass im Zuge der Sanierung gleichzeitig eine Nutzlasterhöhung oder auch die Erweiterung um eine Fahrspur möglich ist.
Zugglieder und Lamellen aus Carbon sind leistungsfähig hinsichtlich Zug und Ermüdungslasten. Zur nachträglichen Bauteilverstärkung und für Instandsetzungen werden regelmässig Carbonlamellen auf Betonbauteile geklebt und diese teilweise auch vorgespannt. Ebenso lassen sich Betonstützen verstärken, indem man sie mit Carbonbändern umwickelt. Als zusätzliche Bewehrung zur Ertüchtigung von Mauerwerksbauten für Erdbebenlasten werden Carbonbänder direkt auf die Mauern geklebt. Nach einem abschliessenden Verputz oder Anstrich erscheint das Gebäude unverändert, was der Nutzbarkeit und der bestehenden Bausubstanz zugutekommt.
Robust und isolierend
Hafenbauwerke, Windturbinen am Meer und Silos für Landwirtschaft oder chemische Produkte sind Tragwerke, die starker chemischer Beanspruchung ausgesetzt sind. Oft werden sie aus FVK hergestellt, die speziell punkto Dauerhaftigkeit gegenüber anderen Materialien Vorteile bieten. Die Verstärkungsfasern und Matrixwerkstoffe können so ausgewählt werden, dass die Bauteile alkalibeständig sind. Kunststoffbewehrungen mit Carbon-, alkalibeständigen Glas- oder Basaltfasern im Beton sind am Markt bereits erhältlich. Dabei entfällt die Betonüberdeckung als Schutzschicht, da keine Gefahr der Bewehrungskorrosion besteht. Betontragwerke lassen sich damit schlanker ausbilden.
Bei der Errichtung von Lärmschutzwänden entlang der Gleise der SBB werden Pfosten aus GFK eingesetzt. Die leichten Pfosten sind einfach zu handhaben, und die Sicherheit wird erhöht: Da GFK weder magnetisierbar noch elektrisch leitend ist, eignet er sich für den Einsatz in sensiblen Bereichen mit elektrischen Feldern oder empfindlicher Messtechnik. So wurde die Aussenverkleidung des Sendeturms auf dem Säntis mit einem Sandwich in GFK ausgeführt.
Faserverstärkte Kunststoffe werden im Bau gezielt eingesetzt: Entweder ist die Aufgabe mit herkömmlichen Materialien gar nicht zu lösen, oder ihr Einsatz vermag die Nutzbarkeit des Bauwerks entscheidend zu verbessern und einen Mehrwert zu generieren, der über die eigentliche tragende Funktion hinausgeht.
