Teppichfasern verhindern Risse im Beton

Ingenieure in Australien haben einen Weg gefunden, aus Teppichfasern stärkeren und rissfesten Beton herzustellen und so der Nachhaltigkeit im Bausektor den roten Teppich auszurollen.

Das Forschungsteam arbeitet mit Partnern wie Textile Recyclers Australia, Godfrey Hirst Australia und Stadtverwaltungen in Victoria zusammen, um Feldstudien zu Betonplatten aus wiederverwerteten Textilien durchzuführen.

Der leitende Forscher Dr. Chamila Gunasekara von der RMIT University erklärte, das Team habe eine Technik entwickelt, bei der Teppichfasern aus dem Abfall verwendet werden, um die Frühschwindrisse im Beton um bis zu 30 % zu reduzieren und gleichzeitig die Haltbarkeit des Betons zu verbessern.

Diese Studie befasst sich mit einer großen Herausforderung im Bausektor, denn die jährlichen Kosten für die Reparatur von Rissen in Stahlbetonkonstruktionen belaufen sich in Australien auf etwa 8 Milliarden AUD. In den USA werden die Kosten auf 76 Mrd. USD pro Jahr geschätzt.

Das Team hat seine neuesten Ergebnisse in der Zeitschrift Construction and Building Materials veröffentlicht und gezeigt, dass Teppichabfälle zur Verbesserung von Beton verwendet werden können.

Dank der hochmodernen Textilforschungseinrichtungen am RMIT konnte das Team aus Bauingenieuren und Textilforschern auch andere ausrangierte Textilien, darunter Kleidungsstoffe, verwenden, um Beton zu verstärken.

„Risse in Betonplatten im Frühstadium sind ein altbekanntes Problem bei Bauprojekten, das zu vorzeitiger Korrosion führen kann und das Gebäude nicht nur unansehnlich macht, sondern auch seine strukturelle Integrität und Sicherheit gefährdet“, sagte Gunasekara, ein ARC-DECRA-Stipendiat der School of Engineering.

„Teppichfasern können verwendet werden, um die Zugfestigkeit von Beton um 40 % zu erhöhen und frühe Rissbildung zu verhindern, indem das Schrumpfverhalten erheblich reduziert wird.“

Unter Verwendung der verschiedenen Textilmaterialien wurden Labor-Betonproben hergestellt, die nachweislich die australischen Normen für technische Leistungen und Umweltanforderungen erfüllen.

Bewältigung einer großen Abfallproblematik
Die Entsorgung von Teppichen und anderen Textilien, einschließlich ausrangierter Stoffe, stellt eine enorme Herausforderung für die Umwelt dar, sagte Gunasekara.

„Australien ist nach den USA der zweitgrößte Pro-Kopf-Verbraucher von Textilien in der Welt. Der durchschnittliche Australier kauft jedes Jahr 27 kg neue Kleidung und Textilien und entsorgt 23 kg auf der Mülldeponie“, sagte er.

„Bei der Verbrennung von Teppichabfällen werden verschiedene giftige Gase freigesetzt, was zu Umweltproblemen führt.

Dr. Shadi Houshyar, Textil- und Materialwissenschaftler an der RMIT, bezeichnete den Abfall von Feuerwehrbekleidung als Herausforderung, da die gleichen Eigenschaften, die diese Materialien ideal für die Brandbekämpfung machen, sie auch schwierig zu recyceln machen.

„Bis zu 70 % der Textilabfälle könnten in verwertbare Fasern umgewandelt werden, was eine Chance für die Materiallieferkette darstellt“, so Houshyar von der School of Engineering.  

Zusammenarbeit mit Industrie und Behörden zur Unterstützung des Abfallrecyclings
Feldversuche, die mit Unterstützung von Partnern aus der Industrie und lokalen Behörden durchgeführt werden, helfen dabei, die unerwarteten Bedingungen zu erfassen, die bei realen Bauprojekten auftreten.

Das ARC Forschungszentrum für die Umwandlung von wiederverwerteten Abfallressourcen in technische Materialien und Lösungen für eine Kreislaufwirtschaft (Industrial Transformation Research Hub for Transformation of Reclaimed Waste Resources to Engineered Materials and Solutions for a Circular Economy TREMS) sowie ein Forschungsstipendium für Nachwuchswissenschaftler werden die Feldversuche sowie die rechnerische Modellierung finanzieren. TREMS wird von Professor Sujeeva Setunge vom RMIT geleitet.

Das Team arbeitet mit Professor Andrzej Cwirzen von der Technischen Universität Luleå in Schweden zusammen, um Berechnungsmodelle zu erstellen.