Projektlaufzeit: 2023 - 2025

In flächigen Bauteilen aus Beton, z. B. Industrieflächen, Park- und Verkehrsflächen, Stützwänden u.ä. sind Fugen integrale Bestandteile, um ungewollte Zwangsrisse zu vermeiden. Insbesondere in Bewegungs- und Scheinfugen konzentrieren sich dabei die thermisch oder hygrisch bedingten Eigenverformungen des Betonbauteils. In Abhängigkeit von Intensität und Dauer der Einwirkungen können sich dabei Fugenverformungen von mehreren Millimetern bis Zentimeter einstellen.
Durch die Fugen können flüssige Medien, einschließlich darin enthaltenen Schadstoffen (Chloride, Sulfate, Alkalien, Kohlenwasserstoffe u.ä.) eindringen und dabei zum einen über die Fugenflanken in den Beton eindringen, wodurch u.U. die Dauerhaftigkeit des Bauteils beeinträchtigt wird. Um dies zu vermeiden, werden Fugen mit bituminösen Massen, Kunststoffen oder Fugenprofilen auf Kautschukbasis abgedichtet. Allerdings ist die Dauerhaftigkeit dieser Vergussmassen und Profile auf wenige Jahre begrenzt. In der Regel sind diese nach rd. 5 bis 10 Jahren mit entsprechendem Aufwand zu erneuern. Neben den direkten Kosten ergeben sich bei der Wartung und Erneuerung der Fugen vielfach auch weitere Beeinträchtigungen durch die notwendigen Sperrungen der Flächen.
Somit sind Fugen dem System inhärente Schwachstellen, die unabhängig von der konstruktiven Ausbildung und der Qualität von Ausführung und Wartung u. U. erhebliche Einschränkungen in der Nutzung der Betonflächen darstellen. Ausbau- und nutzungstechnischer Sicht wäre es daher sinnvoll, Fugen möglichst zu vermeiden. Üblicherweise wird dies durch die klassische Stahlbetonbauweise ermöglicht, wobei zur adäquaten Rissbreitenbeschränkung allerdings hohe Bewehrungsanteile notwendig sind. Gleichzeitig unterliegt die in der Randzone befindliche Bewehrung in der Regel einem hohen Korrosionsrisiko.
Im hier beantragten Forschungsprojekt soll ein alternatives Lösungskonzept für die beschriebene Fugenproblematik grundlegend untersucht werden. Das Prinzip besteht darin, Fugen in unbewehrten oder nur schwach bewehrten Betonbauteilen mit dünnen, textilbewehrten Betonschichten zu überbauen. Bevorzugt bietet sich hierfür Carbonfaserbewehrung an, die sich durch einen sehr hohen Korrosionswiderstand und eine vergleichsweise hohe (Zug-)Tragfähigkeit auszeichnet. Die relativ großen singulären Fugenbewegungen im Grundbauteil würden in einer darüber applizierten herkömmlichen Betondeckschicht in Form von breiten Einzelrissen durchschlagen. Durch die feine hochfeste Bewehrung in einer solchen „Carbonbetonschicht“ (Carbon Reinforced Concrete oder CRC) werden diese singulären Verformungen jedoch in plurale, wesentlich kleinere Risse überführt. Bei ausreichend kleinen Rissen wird das Eindringen von flüssigen Medien in das Gesamtsystem verhindert. Gleichzeitig ist von diesem zementgebunden bewehrten System eine Dauerhaftigkeit wie bei vergleichbaren Betonkonstruktionen zu erwarten, wodurch sich der Wartungs- und Unterhaltsaufwand einschließlich der indirekten Beeinträchtigungen erheblich reduziert oder gar erübrigt. Insgesamt lässt sich bei dieser Art des Fugenverschlusses eine deutlich dauerhaftere und gebrauchstauglichere Konstruktion prognostizieren.