Ressourceneffizientes und recyclinggerechtes Design von Faserverbundwerkstoffen im Bauwesen
von Magdalena Kerstin KimmFaserverbundwerkstoffe sind die zentralen Werkstoffe des Leichtbaus. Durch diese wird eine Reduktion des Gewichts bei gleichzeitig hohen Festigkeiten sowie einer langen Lebensdauer ermöglicht. Das Recycling gestaltet sich jedoch aufgrund der Komplexität dieser Multimaterialverbünde als herausfordernd. In der Dissertation werden für die Faserverbundwerkstoffe „Textilbeton“, „Faserbeton“ und „carbonfaserverstärkte Kunststoffe“ drei Ansätze untersucht, um diese ressourceneffizient und recyclinggerecht zu gestalten. Durch die Entwicklung einer Methode zur Analyse, Anpassung und Umsetzung einer ressourceneffizienten Produktion wird eine Reduktion der Abfälle um 50 % realisiert.
Das Recyclingverhalten von Textilbetonbauteilen an deren Lebensende ist weitgehend unbekannt. Die Entsorgung von Textilbeton erfolgt momentan entweder durch Verfüllung im Straßenbau oder durch Deponierung. Aus Untersuchungen zu den Einflussfaktoren auf die Trennbarkeit von Textilbeton wird ein recycling-gerechtes Design abgeleitet.
Für carbonfaserverstärkte Kunststoffe, zu denen auch Bewehrungen aus Carbonfasern in Textilbeton zählen, existiert bislang kein Verwertungskonzept, das in einem Massenmarkt durchgesetzt werden konnte. Durch die Entwicklung eines kurzfaserbewehrten Betons mit recycelten Carbonfasern können Abfälle von carbonfaserverstärkten Kunststoffen im Massenmarkt von Faserbeton hochwertig recycelt werden. Kurzfaserbewehrter Beton mit recycelten Carbonfasern zeigt in den durchgeführten Versuche bei gleichem Volumengehalt höhere Festigkeiten als konventionelle Fasern, wie Stahl und AR-Glas, und ist außerdem chemisch beständig. Ein Volumengehalt zwischen 0,5 und 1,5 Vol. % an recycelten Carbonfasern wird empfohlen.
