Morgondagens byggmaterial är här idag. Textilarmerad betong (TRC) är hållbar, formbar i olika former och lämplig för lättviktskonstruktion. Som namnet antyder, konventionell TRC är förstärkt med kol- eller glasfibertyger snarare än stål. En forskargrupp vid Fraunhofer Institute for Wood Research, Wilhelm-Klauditz-Institut WKI ersätter nu dessa tyger med miljövänliga naturfibrer. Dessa alternativ konkurrerar med konventionell betongs prestanda, men lämna ett mindre koldioxidavtryck, och kostar mindre att göra. Forskare kommer att presentera en prototyp av en bro av naturfiberarmerad betong på BAU 2019-mässan i München den 14 till 19 januari, 2019.

Tysklands broar är i sorgligt skick. TÜV Rheinland säger att en av två förfaller. Armerad betong korroderar lätt. Oxidation tar hårt på armeringsstålet långt innan några tecken på skada är synliga. Nu vill branschen förvisa sprickor i betong, och rostigt stål, till historien. Ingenjörer och arkitekter väljer textilarmerad betong, ett rostfritt byggmaterial med lång livslängd och samma strukturella egenskaper som armerad betong. Komponenter gjorda av detta material kan vara så tunna som några centimeter. Det kan gjutas för att göra det ömtåligt, lätta strukturer med förstärkande textilier som böjs till praktiskt taget vilken form som helst. Vid sidan av broar, materialet lämpar sig även för fasader och tak. Designers använder den för sittmöbler och skulpturer.

Hemligheten med denna högpresterande betong är att den är förstärkt med kol, glas- eller polymerfibrer snarare än stål. Forskare vid Fraunhofer WKI i Braunschweig vill ersätta dessa fibrer med en textil baserad på förnybara råvaror, ett drag som skulle ge stor utdelning för miljön och klimatet. De går med lokala produkter, i detta fall lin, som kan spinnas eller vävas. Forskarna kan lägga till strängar av polymerfiber till linet för att skapa ett hybridtyg som är skräddarsytt för den givna komponentens krav. Forskarna vid Fraunhofer WKI:s applikationscenter för träfiberforskning HOFZET® använder en dubbelgriparvävstol med Jacquard-tillbehör för att väva denna materialblandning. Med denna vävmaskin – den enda i sitt slag i Europa – kan experter producera innovativa lätta kompositmaterial med komplexa, applikationsspecifika textilstrukturer och integrerade funktioner. Maskinen kombinerar konventionella och hållbara material på ett sätt som är både kostnadseffektivt och tekniskt sofistikerat. De bäddas sedan in i högpresterande betong med den strukturella tätheten som skyddar fibrerna nästan helt mot väderpåverkan. Denna väv är också modifierad med naturliga hartser.

Att axla axlarna undan negativ miljöpåverkan

Den linbaserade textilen är inbäddad i den givna komponenten i lager. Dess styvhet är variabel, så att den kan ordnas i önskad form. Och det kan tänkas gjutas för att skapa böjda konturer som kupoler och rundade väggelement. Den flytande betongen, speciellt utvecklad internt vid Fraunhofer WKI:s Center for Lightweight and Environmentally Friendly Buildings (ZELUBA®), hälls sedan på textilen. Ekologisk hållbarhet var utvecklarnas tankar väldigt mycket; de ansträngde sig för att nöja sig med låga mängder primära råvaror. Materialblandningen består av en mycket fin

samla, vatten, betongtillsatser och tillsatser, och en förstärkningstextil gjord av lin. "Kvaliteten på armerad betong gjord med en linväv är högre än den för armerad betong i broar. Matrisen – dvs. strukturen – är så tät att skadliga ämnen inte kan tränga in i komponenten. Detta resulterar i en mycket längre livslängd på flera decennier, säger Jan Binde, en forskare vid ZELUBA®.

En komposit med enastående livslängd

Kombinationen av lin och betong visade sig i försök vara en idealisk komposit, som bekräftats av hållbarhets- och belastningstester på den nya, miljövänlig textilarmerad betong. "De naturliga fibrerna passar väldigt bra ihop med byggmaterialet, vilket också beror på att vi kan styra hur textilen fixeras i betongen. Textilens specifika yta är variabel, säger forskaren.

TRC gjord av förnybara energikällor gör det möjligt för byggare att resa lätta och magra broar som även kan passeras av motorfordon. "En bro i armerad betong med en spännvidd på 15 meter skulle vara cirka 35 till 40 centimeter tjock, medan dess linmotsvarighet skulle vara betydligt smalare med 12 till 16 centimeter. Detta sparar mycket material. Tunna lager är genomförbara, " säger Binde. Forskarnas ansträngningar att optimera det innovativa byggmaterialet fortsätter medan godkännande från byggmyndigheter väntar.