Nachhaltiger Beton: Australische Ingenieure entwickeln ein stärkeres, haltbareres Baumaterial aus recycelter Kleidung.

Australische Ingenieure revolutionieren Beton: Mit recycelten Textilfasern wird das Baumaterial nicht nur haltbarer, sondern trägt auch zur Abfallreduzierung bei – ein Durchbruch für die Bauindustrie!

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Wie es möglich ist die Lebensdauer von Bauwerken zu verlängern und langfristig erhebliche Kosten einzusparen, das haben Forschende nun entdeckt.

Nachhaltige Betonverstärkung: Abfalltextilien als Lösung für Rissbeständigkeit und Festigkeit

In einem innovativen Schritt zur Förderung nachhaltiger Baupraktiken haben australische Ingenieure eine Methode entwickelt, Abfalltextilien wie alte Teppich- und Kleidungsfasern zur Verbesserung der Rissbeständigkeit und Festigkeit von Beton einzusetzen. Diese Technik könnte nicht nur die Lebensdauer von Betonbauwerken verlängern, sondern auch eine umweltfreundliche Lösung zur Reduktion von Textilabfällen bieten.

Das Forscherteam arbeitet dabei eng mit Partnern wie Textile Recyclers Australia und Godfrey Hirst Australia sowie lokalen Verwaltungsbehörden in Victoria zusammen, um die Wirksamkeit dieser Technik in Feldstudien zu untersuchen.

Dr. Chamila Gunasekara von der RMIT University leitet das Forschungsprojekt, das darauf abzielt, die Schrumpfrissbildung im frühen Betonstadium um bis zu 30 % zu verringern.

Diese Methode könnte die Lebensdauer von Bauwerken verlängern und langfristig erhebliche Kosten einsparen.

In Australien belaufen sich die jährlichen Reparaturkosten für rissigen Stahlbeton auf rund 8 Milliarden AUD.

In den USA betragen die Kosten etwa 76 Milliarden USD pro Jahr.

Die neuesten Forschungsergebnisse des Teams wurden im Fachjournal Construction and Building Materials veröffentlicht und zeigen, dass Textilabfälle nicht nur die mechanischen Eigenschaften von Beton verbessern, sondern auch die Umwelt entlasten können.

Rissprävention: Ein langjähriges Problem im Bauwesen

Risse im Beton führen oft zu vorzeitiger Korrosion und beeinträchtigen die strukturelle Integrität und Sicherheit von Bauwerken,

erklärt Gunasekara, ARC DECRA-Stipendiat an der RMIT.

Unsere Untersuchungen zeigen, dass Teppichabfälle die Zugfestigkeit von Beton um bis zu 40 % erhöhen können und durch die Reduktion der Schrumpfung das Rissrisiko signifikant senken.
Die Laborversuche haben gezeigt, dass mit Textilfasern verstärkter Beton die australischen Standards für Festigkeit und Umweltanforderungen erfüllt und durch eine optimierte Porenstruktur die Schrumpfanfälligkeit weiter reduziert.

Abfallrecycling als Lösung für Umweltprobleme

Die Verwendung von Teppich- und Textilabfällen im Betonbau bietet eine Lösung für das globale Abfallproblem.

Australien ist weltweit der zweitgrößte Textilverbraucher pro Kopf, und jährlich werden große Mengen an Textilien auf Deponien entsorgt,

erläutert Gunasekara.

Die Verbrennung von Teppichresten setzt giftige Gase frei und ist daher umweltschädlich.

Dr. Shadi Houshyar, Textil- und Materialwissenschaftler an der RMIT, betont die Herausforderung der Wiederverwertung von Spezialtextilien wie Feuerwehrkleidung, die aufgrund ihrer speziellen Eigenschaften schwer recycelbar sind.

Etwa 70 % des Textilabfalls könnten in nützliche Fasern umgewandelt werden und so eine nachhaltige Materialquelle für die Bauwirtschaft darstellen,

sagt Houshyar.

Feldversuche und internationale Zusammenarbeit

Das Forschungsprojekt wird vom ARC Industrial Transformation Research Hub unterstützt und umfasst neben Laborversuchen auch Feldstudien in Zusammenarbeit mit der Luleå University of Technology in Schweden. Ziel ist es, die Eignung der Materialien für reale Bauprojekte zu testen und das Verhalten des faserverstärkten Betons in verschiedenen Umgebungen zu modellieren.

Ergebnisse der Studie und begleitende Publikationen, darunter A data-enhanced approach for early-age drying induced moisture transport analysis on in-situ casted textile fibre reinforced concrete (veröffentlicht im Journal of Building Engineering) und Repurposing of blended fabric waste for sustainable cement-based composite (veröffentlicht in Construction and Building Materials), zeigen das große Potenzial dieses Ansatzes.

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Eine umweltfreundliche Lösung zur Reduktion von Textilabfällen bietet diese neue Technologie ebenfalls.

Forschungsergebnisse und Herausforderungen

Die Teppichfasern tragen zur Erhöhung der Biege- und Spaltzugfestigkeit des Betons bei und können das Schrumpfungsverhalten positiv beeinflussen. Ein Faseranteil von 0,3 % zeigte die besten Ergebnisse, indem die Porenstruktur verfeinert und der Anteil geschlossener Poren erhöht wurde. Dies verringert das Risiko von Trocknungsschrumpfen und verbessert die strukturelle Integrität des Betons.

Allerdings führte eine Erhöhung des Faseranteils auf 0,5 % zu einer leichten Reduktion der Druckfestigkeit und einer Zunahme der Porosität. Dies deutet darauf hin, dass eine präzise Dosierung der Fasern erforderlich ist, um optimale Ergebnisse zu erzielen.

Zukünftige Forschungsansätze

Die Forscher empfehlen eine intensivere Untersuchung der Faserverteilung, um eine gleichmäßigere Struktur und Festigkeit zu erreichen.

Auch die Kombination verschiedener Fasern könnte dazu beitragen, eine größere Menge an Teppich- und Textilabfällen zu verwerten und die Umweltauswirkungen weiter zu reduzieren.

Zusätzlich wäre eine Langzeituntersuchung erforderlich, um die Beständigkeit der verstärkten Betonmischungen in großtechnischen Anwendungen zu bewerten. Innovative Verarbeitungsmethoden und Vorhersagemodelle könnten die Effizienz und Kosteneffektivität des Einsatzes von Textilfasern in der Bauwirtschaft weiter verbessern.

Diese Forschung zeigt nicht nur das Potenzial von Textilabfällen zur Stärkung von Beton, sondern auch die Möglichkeit, eine umweltfreundliche Alternative für die Bauwirtschaft zu etablieren – eine Lösung, die die Lebensdauer von Betonbauwerken erhöht und gleichzeitig das Abfallaufkommen verringert.