Neuer Ultrahochleistungsfaserbeton an der EPFL entwickelt

Teaserbild-Quelle: Alain Herzog /EPFL
Neuer UHFB an EPFL entwickelt

An der EPFL wurde ein neuer Ultrahochleistungsfaserbeton (UHFB) entwickelt, der 10 Prozent leichter ist und bis zu 70 Prozent weniger CO2 freisetzt. Er soll künftig unter anderem zur Verstärkung von sowohl neuen als auch alten Brückenstrukturen eingesetzt werden.

MSC Forscher Amir Hajiesmaeili
Quelle: 
Alain Herzog /EPFL

Amir Hajiesmaeili hat die Eigenschaften des neuen Materials unter verschiedenen Belastungen gestestet. 

Rund 40 Prozent der weltweiten CO2-Emissionen seien auf die Beton-Herstellung zurückzuführen, schreibt die EPFL in einer Mitteilung vom Mittwoch. Die Schweiz stehe nun vor der Aufgabe, Betonstrukturen aus den 60er Jahren so zu erhalten, dass diese auch für die Zukunft gesichert sind. Sowohl aus ökologischen als auch technischen Gründen stelle dies eine gewaltige Herausforderung dar.

Seit nunmehr 25 Jahren beschäftigt sich das von Eugen Brühwiler geleitete «Structural Maintenance and Safety Laboratory» (MCS) an der EPFL mit der Forschung zum Erhalt solcher Strukturen. Dabei ist das MCS auf zwei Bereiche spezialisiert. Zum einen auf die Entwicklung umweltfreundlicher Betone und zum anderen auf die Durchführung von überwachungsbasierten Bewertungen bestehender Strukturen wie Strassen- oder Schienenbrücken sowohl in der Schweiz, als auch auf der ganzen Welt.

UHFB ohne Stahlfasern

Im Rahmen seiner Doktorarbeit wollte MCS-Forscher Amir Hajiesmaeili nun die «nächste Generation» von Ultrahochleistungsfaserbeton entwickeln, wie aus der Mitteilung hervorgeht. Ziel war es, ein Material zu entwickeln, das die mechanischen Eigenschaften des heutigen Betons beibehalten kann, dies aber ohne Stahlfasern. Der neue Hochleistungsfaserbeton sollte genauso stark wie der derzeit in der Bauindustrie verwendete sein, aber weniger CO2 verursachen.

Hajiesmaeili machte seinen Master-Abschluss in Bauingenieurswesen an der Universität Teheran und promovierte im Rahmen des NFP-Projekts «Energiewende» (NFP 70) des Schweizerischen Nationalfonds der EPFL. Fast vier Jahre verbrachte er damit, die richtige Rezeptur für den neuen UHFB zu entwickeln. Dabei testete er verschiedenste Pulverkombinationen, liess sie Festigkeits- und Zugtests durchlaufen und verfeinerte die Proben.

Öko-Ultrahochleistungsfaserbeton

Schlussendlich konnte der Forscher eine Rezeptur entwickeln, die auch strenge Baunormen erfüllt. Möglich wird das durch die Verwendung von steifen synthetischen Polyethylenfasern anstelle von Stahlfasern. Diese haften gut an der Zement-Grundmasse.

Zusätzlich ersetzte Amir Hajiesmaeili die Hälfte des Zements durch Kalkstein. Das Resultat: Ein neuer UHFB, der im Vergleich zu anderem faserverstärktem Beton 10 Prozent leichter und dessen Umweltbelastung 60 bis 70 Prozent geringer ist. Das neue Material soll laut Mitteilung im Jahr 2020 erstmals bei der Verstärkung einer Brücke zum Einsatz kommen.

Die Verwendung von Ultrahochleistungsfaserbeton ist nicht neu: Bereits seit 15 Jahren wird er verwendet, um bestehende Brücken zu verstärken und nachhaltiger zu machen. Denn der CO2-Fussabdruck von UHFB ist an sich bereits geringer als jener von herkömmlichem Stahlbeton.

Bereits über 100 solcher strukturellen Verstärkungen hat das MCS überwacht. Mit dem Material könne der Erhalt von jahrhundertealten Strukturen für «lange, lange Zeit» sichergestellt werden, wird Brühwiler in der Meldung zitiert. Die Methode sei zudem finanziell rentabler und umweltverträglicher als der Abbruch und Wiederaufbau bestehender Konstruktionen.

Zur Meldung der ecole polytechnique fédérale de lausanne: https://actu.epfl.ch/news/a-new-material-to-reinforce-and-make-concrete-stru/

Neuer UHFB der EPFL
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Alain Herzog /EPFL

So sieht der neue UHFB von Innen aus.

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