Sensorbasierte Kohlefasertextilarmierungen für Monitoring und Verstärkung

Abstract:
Im Betonbau hat sich die Bauteilverstärkung mit CFK-Systemen (Kohlefaserverstärkten Kunststoffen) bewährt. Zu den Vorteilen zählen neben einem hohen E-Modul und großer Zugfestigkeit auch Korrosionsbeständigkeit sowie ein geringes Kriechen und Schwinden. Neben den genannten Vorteilen weisen CFK-Materialien aber auch Nachteile auf. Zu diesen zählen neben dem spröden Materialversagen auch das wenig duktile Verbundverhalten zwischen Betonoberfläche und CFK-Material sowie das noch nicht ausreichend geklärte Langzeitverhalten (z.B. unter dynamischer Last). Mit in der Epoxidharzmatrix integrierten Sensoren kann allerdings ein langzeitstabiles Monitoring gelingen. Moderne faseroptische Systeme können Dehnungen, Risse etc. zuverlässig überwachen. In diesem Beitrag sollen deshalb sensorbasierte Textilarmierungen vorgestellt werden, die sowohl zur Tragwerksertüchtigung als auch zur Bauwerksüberwachung Verwendung finden können. Im Rahmen des regionalen Wachstumskerns "highStick" werden durch das Forschungsprojekt "Sensorbasierte Textilarmierung" technische Textilien, wie Kohlefaser-Sheets (CF-Gelege), mit optischen Fasern bestickt. Das Potenzial der bestickten Sensortextilien soll anhand von 4-Punkt-Biegezugversuchen an Stahlbetonbalken und einaxialen Druckversuchen an Betondruckgliedern gezeigt werden. Neben der Erhöhung der Tragfähigkeit stehen dabei insbesondere die Dehnungsmessung mit FBGS und die Kontrolle durch Dehnungsmessstreifen im Vordergrund.