EP4107343B1

EP4107343B1 - Bewehrung aufweisend kohlenstofffasern

Info

Publication number: EP4107343B1
Application number: EP21705211.7A
Authority: EP
Inventors: Silke STÜSGEN; Bernd Wohlmann; Franz Köhler; Willem TER STEEG
Original assignee: Teijin Carbon Europe GmbH
Current assignee: Teijin Carbon Europe GmbH
Priority date: 2020-02-19
Filing date: 2021-02-18
Publication date: 2026-02-25
Anticipated expiration: 2041-02-18
Also published as: CA3166240A1; WO2021165391A1; EP4107343A1; JP2023514101A; US20230066426A1

Description

Die Anmeldung betrifft eine textile Bewehrung, die zum vollständigen Eingießen in Beton bzw. ein Betonbauteil geeignet ist.
Beton hat im Vergleich zur Druckfestigkeit nur eine Zugfestigkeit von etwa 10 %. Um die Zugfestigkeit des damals neuen Baustoffs Beton zu erhöhen, begann man bereits in der Mitte des 19. Jahrhunderts, Beton mit anderen, zugfesteren Materialien zu kombinieren. Besonders hervorzuheben sind hier die Arbeiten des französischen Gärtners Joseph Monier, der für Pflanzkübel Beton mit einem Eisengeflecht kombinierte. Monier gilt heute als Erfinder des mit Stahlelementen verstärkten oder bewehrten Betons, kurz des Stahlbetons. Nach ihm werden die in Stahlbeton eingegossenen Verstärkungselemente noch immer umgangssprachlich "Moniereisen" genannt. Andere Materialien zur Herstellung von Bewehrungen sind noch immer Gegenstand aktueller Forschung und Entwicklung, insbesondere Bewehrungen auf Textilbasis.
Es sind verschiedene Faser- und Textilmaterialien bekannt, deren Reißfestigkeit die von Stahl deutlich übertrifft, die gleichzeitig aber wesentlich leichter sind als Stahl. Es ist daher eine massive Gewichtseinsparung bei Betonbauteilen oder Betonbauwerken möglich, die sich z.B. positiv auf die Statik von tragenden Bauelementen wie Brückenpfeilern oder -widerlagern auswirkt. Gleichzeitig bieten Textilien, beispielsweise auf Basis von Glasfasern, Basaltfasern, Kohlenstofffasern ("Carbon", "Carbonfasern") oder bestimmten organischen Polymeren den großen Vorteil einer geringeren Korrosionsanfälligkeit während bei Metallbewehrungen auf die Dauer mit chemischem Verschleiß der Bewehrungselemente zu rechnen ist, der zu einer gefährlichen Verringerung der Tragkraft der betroffenen Bauelemente sowohl durch Versagen der Bewehrung selbst als auch durch Abplatzen von Beton durch Ausdehnen der korrodierenden Bewehrungselemente führen kann. Neben der allgemeinen Oxidationsempfindlichkeit von Metallen, insbesondere Baustahl, spielt dabei auch eine Rolle, dass die Betonmatrix, in die die Bewehrungselemente eingebettet werden, stark alkalisch reagiert und dementsprechend chemisch sehr aggressiv ist.
Textile Bewehrungen befinden sich noch in der Entwicklungsphase. Auf dem Gelände der Landesgartenschau in Oschatz (Sachsen) wurde 2005 beispielsweise die weltweit erste Brücke aus textilverstärktem Beton gebaut.
Als interessant für die Herstellung von textilen Bewehrungen für Beton haben sich Kohlenstofffasern herausgestellt. Kohlenstofffasern bieten eine hohe Reißfestigkeit und sind bei normalen Temperaturen äußerst beständig gegen Umwelteinflüsse wie Wasser, Sauerstoff oder die stark alkalische Umgebung im Beton. Kohlenstofffasern zeigen in Faserrichtung eine große Reißfestigkeit, sind jedoch quer zur Faserrichtung sehr spröde. Diesem Nachteil wird dadurch abgeholfen, dass Kohlenstofffasern in ein Matrixharz eingebettet werden, das die entsprechenden Kräfte auffängt und für den Zusammenhalt der Kohlenstofffasern untereinander sorgt.
Problematisch bei textilen Bewehrungen ist ihre geringe Hitzebeständigkeit. Betonbauteile mit textilen Bewehrungen sind daher für Anwendungen ungeeignet, in denen sie dauerhaft hohen Temperaturen ausgesetzt sind. Gleichzeitig muss aber eine zeitlich begrenzte Beständigkeit gegenüber hohen Temperaturen gewährleistet sein, um die Stabilität von Betonbauteilen mit textilen Bewehrungen im Brandfall sicherzustellen. Eine zeitlich begrenzte Beständigkeit gegenüber hohen Temperaturen im Brandfall wird als "Feuerwiderstand" bezeichnet. Er wird an der Dauer, über die ein Bauteil im Brandfall seine Funktion behält, bemessen. Eine praxisübliche Anforderung an brandgefährdete Bauwerke ist die Feuerwiderstandsklasse "F90-feuerbeständig" (im Brandfall mindestens 90 Minuten funktionstauglich). Bei konventioneller Stahlbetonbauweise wird ein Schutz über 90 Minuten vor allem über eine ausreichend große Betonüberdeckung erreicht.
WO 2018/202785 offenbart ein Betonbauteil mit textiler Bewehrung, das eine verbesserte Beständigkeit im Brandfall aufweist, die bewirkt wird, indem der Beton entsprechend modifiziert wird, um ein Abplatzen zu verhindern, anorganisch dominierte Matrixmaterialien für die Bewehrung zum Einsatz kommen oder die Bewehrung von einer Oxidationsbarriere umgeben ist, die die Fasern vor der Einwirkung von Sauerstoff schützt.
Nachteilig am Stand der Technik ist jedoch, dass der Zusammenhalt der Fasern in der textilen Bewehrung nach wie vor durch ein Bindemittel realisiert wird, welches organische Anteile hat, die unter Einwirkung großer Hitze Gase bilden, somit den umgebenden Beton zersprengen und zum Kollabieren des Bauteils führen können.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine textile Bewehrung bereitzustellen, die hervorragend feuerbeständig und gleichzeitig einfach in der Herstellung ist.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine textile Bewehrung zur Einbettung in Beton aufweisend Kohlenstofffasern, wobei die Bewehrung mit einer vor Oxidation schützenden Schicht beschichtet ist, wobei die Kohlenstofffasern als verflochtenes, gedrehtes, verzwirntes oder kabliertes fadenförmiges Gebilde vorliegen und maximal 5 Gew. % an Matrixharz aufweisen und die vor Oxidation schützende Schicht eine separate Schicht ausbildet und eine chemische Bindung zu einem Bestandteil von Beton herstellen kann.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bewehrung. Dabei soll deutlich werden, dass der Begriff "Bewehrung" immer bedeutet, dass ein Material (nämlich die Bewehrung) in ein anderes Material (das verstärkt werden soll) eingegossen oder eingebettet wird. Eine textile Bewehrung, die in Beton einzubetten ist (wie im Anspruch 1 gefordert), bedeutet hierbei, dass zumindest die Oberfläche und die Unterfläche der textilen Bewehrung - die sich als Flächen jeweils in der Längserstreckung der Bewehrung erstrecken und im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen - von Beton nahezu vollständig bedeckt sind (siehe Figur 10). Die vorliegende textile Bewehrung ist somit (mit Ausnahme von Randbereichen) zumindest auf der Ober- und Unterfläche von Beton umschlossen. Ein Material, das auf Beton aufgelegt und nicht von Beton umschlossen wird, ist keine Bewehrung.
Unter einer separaten vor Oxidation schützenden Schicht soll eine Schicht verstanden werden, die im Wesentlichen vollständig als Außenfläche oder Beschichtung um die Bewehrung liegt. Bevorzugt liegt die vor Oxidation schützende Schicht in Form einer im Wesentlichen vollständigen Beschichtung der Bewehrung vor. Eine im Wesentlichen vollständige Beschichtung der Bewehrung bedeutet, dass weniger als 30 % der Außenfläche, weniger als 20% der Außenfläche, weniger als 10% der Außenfläche oder weniger als 5% der Außenfläche der Bewehrung frei sind von der vor Oxidation schützenden Schicht. Die vor Oxidation schützende Schicht kann dabei vereinzelt Risse aufweisen. Eine separate vor Oxidation schützende Schicht besteht im Wesentlichen vollständig, das bedeutet vorzugsweise zu über 75 Gew%, mehr bevorzugt zu über 80 Gew%, noch bevorzugter zu über 90 Gew% und besonders bevorzugt zu über 98 Gew%, aus dem vor Oxidation schützenden Material. Erfindungsgemäß weisen die Kohlenstofffasern, die das fadenförmige Gebilde der Bewehrung bilden, folglich nicht mehr als 5 Gew% Martrixharz auf und die Bewehrung ist von einer separaten vor Oxidation schützenden Schicht umgeben.
Keine vor Oxidation schützende separate Schicht im Sinne der Erfindung liegt vor, wenn das vor Oxidation schützende Material nur vereinzelt und nicht als vollflächige Beschichtung auf der Bewehrung beziehungsweise auf den Kohlenstofffasern beziehungsweise auf dem fadenförmigen Gebilde vorliegt. Auch keine separate vor Oxidation schützende Schicht liegt vor, wenn die vor Oxidation schützende Substanzen lediglich als Additive in einem Matrixmaterial zur Beschichtung der Bewehrung oder der Fasern der Bewehrung beigemengt werden.
Der prozentuale Gewichtsanteil der separaten vor Oxidation schützenden Schicht liegt bei weniger als 15 Gew%, vorzugsweise weniger als 10 Gew%, noch bevorzugter weniger als 7,5 Gew% und ganz besonders bevorzugt weniger als 3 Gew% bezogen auf das Gesamtgewicht der textilen Bewehrung.
Das Dokument EP 0 861 862 beschreibt ein Verfahren zur Verstärkung von Strukturen. Dabei soll beispielsweise eine Betonlage durch die Aufbringung einer Faserlage auf der Oberfläche der Betonlage verstärkt werden. Die Faserlage wird zusammen mit einem Primer-Layer und einem Putty-Layer verwendet und wird mittels eines Harzes imprägniert. Eine Einbetonierung der Faserlage in Beton erfolgt nicht. Folglich beschreibt das Dokument auch keine Bewehrung. Darüber hinaus beschreibt das Dokument keine Kohlenstofffasern, die als verflochtenes, gedrehtes, verzwirntes oder kabliertes fadenförmiges Gebilde vorliegen oder Kohlenstofffasern, die höchstens 5 Gew% eines Matrixharzes aufweisen. Eine separate vor Oxidation schützende Schicht ist ebenfalls nicht in dem Dokument offenbart. Dokument WO 2015/084720 beschreibt ein adhäsives Tapematerial, was zur äußerlichen Reparatur von Bauteilen verwendet werden kann (siehe Figuren 1 bis 4 der Schrift). Eine Einbettung des Materials in Beton erfolgt nicht und somit wird in diesem Dokument auch keine Bewehrung beschrieben. Das Material weist Verstärkungsfasern auf, die in einem Matrixmaterial eingebettet sind. Es gib keine Hinweise auf Kohlenstofffasern, die als verflochtenes, gedrehtes, verzwirntes oder kabliertes fadenförmiges Gebilde vorliegen. Eine separate vor Oxidation schützende Schicht wird auch nicht offenbart. Im Dokument WO 2019/091832 wird ein Faserprodukt mit einer Beschichtung aus wässriger Polymerdispersion beschrieben, deren Verwendung beispielweise als Bewehrung in Beton angegeben wird. Gemäß den Beispielen wird hierfür das gesamte gebildete Textil mit einem polymeren Material getränkt, so dass die Beschichtung aus polymerem Material möglichst alle Einzelfilamente des Textils umschließt und so einen inneren Verbund der Fasern ermöglicht. Das Dokument beschreibt weiterhin die Verwendung von anorganischen Verdickungsmitteln, die als Additive in der wässrigen Dispersion verwendet werden können. Eine separate vor Oxidation schützende Schicht der Bewehrung, wird in der Schrift nicht offenbart.
Die vor Oxidation schützende Schicht wird vorzugsweise über ein wasserbasiertes System, beispielsweise eine wässrige Dispersion, aufgebracht. Alle gängigen Textilbeschichtungsverfahren - im Fall einer vor Oxidation schützenden Schicht aus Vermiculit zum Beispiel durch Tauchen der Bewehrung in eine wässrige Dispersion des Beschichtungsmittels - könnten Verwendung finden. Auch ein Sol-Gel-Verfahren (hierbei können aus kolloiddispersen Lösungen durch nasschemische Beschichtungsverfahren und anschließende Härtung anorganische und hybridpolymere Schichten hergestellt werden) oder ein galvanisches Verfahren könnten verwendet werden.
Vorteilhaft an einer wässrigen Dispersion zur Bildung der vor Oxidation schützenden Schicht ist, dass die Verarbeitung ohne Lösungsmittel (mit Ausnahme von Wasser als Lösungsmittel) erfolgen kann, wodurch die Verarbeitung (auch in Hinblick auf den Arbeitsschutz und dem Umweltschutz) wesentlich erleichtert wird.
In einer allgemeinen Ausführungsform kann der vor Oxidation schützenden Schicht noch Mittel zur Erhöhung der Stabilität und/oder der Abriebfestigkeit beigefügt werden. Beispielweise kann die vor Oxidation schützende Schicht 80 Gew% vor Oxidation schützende Substanzen aufweisen und zu höchstens 20 Gew% ein wasserlösliches Schutzpolymer, wie es beispielweise auch für die später beschriebene weitere Schutzschicht verwendet werden kann, zugeführt sein. Das Schutzpolymer sollte als Bindemittel wirken und kann beispielsweise eine Vermiculit-Schicht (als eine Ausführungsform der vor Oxidation schützende Schicht) versteifen, so dass die mechanische Belastbarkeit erhöht wird. Weiterhin können die mechanische Belastbarkeit einer Vermiculit-Schicht (als eine Ausführungsform der vor Oxidation schützenden Schicht) und deren Anbindung an das fadenförmige Gebilde durch eine Mischung mit Bindern verbessert werden. Hierbei entsteht eine Mischung aus vor Oxidation schützenden Substanzen und Bindemitteln und daher keine weitere Schicht. Als organische Binder für die vor Oxidation schützende Schicht können beispielsweise Epoxidharze und Phenolharze verwendet werden. Die Erhöhung der mechanischen Belastbarkeit der vor Oxidation schützenden Schicht, beispielsweise einer Vermiculit-Schicht, kann auch durch eine Mischung der vor Oxidation schützenden Schicht (beziehungsweise deren Bestandteilen) mit besonders temperaturbeständigen Polymeren, wie zum Beispiel Bismaleimid-, Phenol-, Cyanatester- oder Polybenzimidazol-Harzen erreicht werden. Auch kohlenstoffbasierte Materialien wie Graphen und Graphenoxid, siliciumbasierte Materialien wie z.B. Polysiloxane bzw. Siliconharze, kolloidales Silica bzw. Nanosilica, Mikrosilica oder andere anorganische Materialien wie z. B. ZnO-Nanopartikel (z. B. NANOBYK-3860, Fa. BYK, Wesel, Deutschland), Kalk, Zement, Anhydrit, Ettringit, Kieselsol und Wasserglas können als Binder in der vor Oxidation schützenden Schicht zur Verbesserung der Eigenschaften der Schicht verwendet werden. Die vor Oxidation schützende Schicht kann weiterhin Polyelektrolyte wie Polycarboxylatether oder Ligninsulfonat, Celluloseether wie Methylcellulose, Polyvinylalkohol oder Polyvinylpyrrolidon aufweisen. Bei allen genannten Beimischungen zur der vor Oxidation schützenden Schicht ist jedoch zu beachten, dass in jedem Fall das vor Oxidation schützende Material der Hauptbestandteil der Schicht bleibt und durch die Beimischungen auch keine zusätzliche Schicht aus diesen Beimischungen in der vor Oxidation schützenden Schicht entsteht.
Vorteilhafterweise weist die textile Bewehrung einen Anteil an organischer Substanz auf, der so gering ist, dass die Bildung gasförmiger Zersetzungsprodukte beim Erhitzen nicht mehr ins Gewicht fällt und so das Bauteil im Brandfall nicht zersprengt werden kann. Dem Fachmann ist beispielsweise bekannt, dass für Betonbauteile mit einem organischen Anteil von unter 1 Gew. % keine Feuerfestigkeitstests erforderlich sind. Bei Stahlbewehrungen muss durch die Betonüberdeckung der Bewehrungselemente sichergestellt sein, dass sich die Bewehrung nicht auf über 550°C erhitzt, weil andernfalls der Stahl seine Festigkeit einbüßen würde. Kohlenstofffasern dagegen sind unter Sauerstoffabschluss bei dieser Temperatur stabil und erlauben so eine geringere Betonüberdeckung, was eine deutliche Gewichtsersparnis zur Folge hat.
Eine textile Bewehrung im Sinne der vorliegenden Anmeldung ist ein auf fadenförmigen Gebilden basierendes Material, das zur Verstärkung in ein umgebendes Material, zum Beispiel Beton, eingebettet wird. Die fadenförmigen Gebilde können dabei als Fäden im engeren Sinne vorliegen, es kann sich aber auch um Produkte aus Fäden handeln. Mögliche Produkte sind zum Beispiel Garne, Kabel, Corde oder Seile, die darüber hinaus zu flächigen Produkten wie Geweben, Gelegen, Gestricken, Geflechten, Gewirken, Gedreben, Gittern oder Netzen verarbeitet sein können. Die so hergestellten textilen Bewehrungen zeichnen sich durch ihre Flexibilität aus, die es ermöglicht, die textile Bewehrung z.B. in Rollenfom platzsparend zu lagern und zur Baustelle zu transportieren und sie erst unmittelbar vor dem Einbetonieren zu entrollen. Durch die Verwendung von Bindemitteln oder durch entsprechende Verdrehung und/oder Verflechtung der fadenförmigen Gebilde können darüber hinaus starre Bewehrungselemente wie Stäbe oder starre Gitter hergestellt werden. Auch durch sogenannte Umwindegarne, mit denen die fadenförmigen Gebilde oder die daraus hergestellten Garne, Kabel, Corde oder Seile umwickelt oder umflochten werden, kann eine mechanische Versteifung der fadenförmigen Gebilde, der daraus hergestellten Garne, Kabel, Corde, Seile, Gewebe, Gelege, Gestricke, Geflechte, Gewirke, Gedrebe, Gitter oder Netze realisiert werden.
In einer Ausführungsform, besteht die textile Bewehrung aus den genannten fadenförmigen Gebilden.
In einer Ausführungsform weist die Bewehrung eine (weitere) Schutzschicht, neben der vor Oxidation schützenden Schicht auf. Die Schutzschicht befindet sich vorzugsweise dabei als Außenlage auf der fertigen Bewehrung mit der separaten vor Oxidation schützenden Schicht und vorzugsweise nicht vollflächig um die fadenförmigen Gebilde der Kohlenstofffasern herum. Vorzugsweise bedeckt die Schutzschicht die Oberfläche und/oder die Unterfläche der Bewehrung. Bei der Schutzschicht kann es sich beispielweise um eine Beschichtung handeln, durch die die Bewehrung (besser) aufwickelbar wird und so als Rollenware lagerbar wird. Die Schutzschicht kann auch aus Substanzen aufgebaut sein oder solche enthalten, die die Einbettung der Bewehrung in den Beton vereinfachen und/oder verbessern. Beispielsweise kann die Schutzschicht Fließmittel für Beton enthalten. Weiterhin kann die Schutzschicht die Bewehrung auch vor Witterungen und/oder mechanischen Belastungen schützen solange sie noch nicht im Beton verbaut wurde. Die Schutzschicht kann reversibel oder fest mit der Bewehrung vorgesehen sein. Eine reversible Schutzschicht liegt vor, wenn die Schutzschicht beispielweise als Art Folie von der Bewehrung abziehbar ist. Als Folien sind in diesem Fall alle Arten von Polymerfolien denkbar, wobei die Polymerfolie auch wasserunlöslich sein kann (beispielweise eine Polyethylen-Folie). Fest verbunden ist die Schutzschicht mit der Bewehrung, wenn die Schutzschicht und die Bewehrung nicht mehr ohne Zerstörung der Bewehrung voneinander gelöst werden können. Bei einer mit der Bewehrung fest verbundenen Schutzschicht ist die Schutzschicht vorzugsweise wasserlöslich ausgebildet, so dass sie sich bei Kontakt mit dem Wasser im Beton auflöst. Hierdurch kann die Schutzschicht zwar die Bewehrung vor dem einbetonieren schützen, verhindert oder verschlechtert aber nicht die Penetrierung der Bewehrung mit dem Beton. Die Schutzschicht kann beispielweise Polyelektrolyte wie Polycarboxylatether oder Ligninsulfonat, Celluloseether wie Methylcellulose, Polyvinylalkohol oder Polyvinylpyrrolidon aufweisen oder daraus bestehen. Vorzugsweise weist die Bewehrung etwa 1 bis 10 Gew% , vorzugsweise 2 bis 5 Gew% der Schutzschicht auf, bezogen auf das Gesamtgewicht der Bewehrung.
In einer Ausführungsform weist die textile Bewehrung mehr als ein fadenförmiges Gebilde auf. In einer Ausführungsform besteht die textile Bewehrung aus mehr als einem fadenförmigen Gebilde. Die einzelnen fadenförmigen Gebilde der Bewehrung können miteinander verflochten, verzwirnt, verdreht oder kabliert sein. Neben einem oder mehreren fadenförmigen Gebilden aus Kohlenstofffasern kann die textile Bewehrung nach der vorliegenden Anmeldung darüber hinaus zusätzliche fadenförmige Gebilde aus anderen Fasern enthalten. Hierfür kommen insbesondere fadenförmige Gebilde wie Polyamidfasern, Aramidfasern, alkaliresistenten Glasfasern (AR-Glasfasern), Basaltfasern, Polypropylenfasern, Polyvinylalkoholfasern, Polyesterfasern oder Fasern aus oxidiertem, unschmelzbarem Polyacrylnitril (z.B. Pyromex^®, erhältlich von Teijin Carbon Europe, Wuppertal, Deutschland) in Betracht. In einer Ausführungsform ist das zusätzliche fadenförmige Gebilde der Bewehrung eine Mehrzahl von Umwindefäden, mit dem das fadenförmige Gebilde aus Kohlenstofffasern umwunden wird. Durch die Umwindung kann beispielweise die mechanische Stabilität des fadenförmigen Gebildes aus Kohlenstofffasern und somit der Bewehrung erhöht werden. Die Umwindung kann über die gesamte Bewehrung gleichmäßig erfolgen oder eine Umwindung liegt nur in Teilbereiche der Bewehrung vor. Beispielsweise kann nur ein Mittelbereich der Bewehrung mittels der Umwindefäden besonders mechanisch verstärkt werden.
In einer Ausführungsform weist das fadenförmige Gebilde aufgrund seiner Herstellung durch Verflechten, Verdrehen, Verzwirnen oder Kablieren eine strukturierte Oberfläche auf. Diese strukturierte Oberfläche ermöglicht es, das fadenförmige Gebilde in eine besonders innige formschlüssige Verbindung mit anderen Materialien, zum Beispiel Beschichtungen, der vor Oxidation schützenden Schicht, der weiteren Schutzschicht oder Beton, zu bringen. In einer Ausführungsform der Umwindefäden erzeugen die Umwindefäden zusätzlich zur mechanischen Verstärkung oder ohne mechanische Verstärkung eine strukturierte Oberfläche und ermöglichen so eine innige formschlüssige Verbindung - wie oben beschrieben.
Durch Verflechten, Verdrehen, Verzwirnen, Umwinden oder Kablieren wird in den fadenförmigen Gebilden ein Zusammenhalt der Kohlenstofffasern und/oder Filamente hergestellt, der es ermöglicht, den für den Zusammenhalt der Fasern innerhalb des fadenförmigen Gebildes notwendigen Anteil an Matrixharz deutlich zu reduzieren oder sogar ganz auf ein Matrixharz zu verzichten. Bei Verwendung nur eines fadenförmigen Gebildes sind die dieses fadenförmige Gebilde aufbauenden, endlosen Filamente durch Verflechten, Verdrehen, Verzwirnen, Umwinden oder Kablieren innig miteinander verbunden. Bei Verwendung mehrerer fadenförmiger Gebilde können mehrere fadenförmige Gebilde durch Verflechten, Verdrehen, Verzwirnen, Umwinden oder Kablieren innig miteinander verbunden werden, gegebenenfalls auch zusätzlich zu einer innigen Verbindung der die fadenförmigen Gebilde aufbauenden Filamente.
Ein wesentlicher Nachteil des Matrixharzes ist sein problematisches Verhalten bei hohen Temperaturen. Im Fall deutlich erhöhter Temperaturen beginnt das Matrixharz zu erweichen und kann so den Zusammenhalt der Kohlenstofffasern untereinander nicht mehr sicherstellen und die Sprödigkeit der Kohlenstofffasern quer zur Faserrichtung nicht mehr kompensieren. Darüber hinaus beginnt es, sich auch unter Luftabschluss unter Bildung gasförmiger Produkte zu zersetzen, welche dann den umgebenden Beton zersprengen können. Bei hohen Temperaturen und Sauerstoffzutritt können Kohlenstofffasern auch selbst oxidieren, während sie unter Abschluss von Sauerstoff auch unter extrem hohen Temperaturen stabil sind.
Auf diese Weise wird ein wesentlicher Beitrag zum besseren Feuerwiderstand der auf Kohlenstofffasern basierenden textilen Bewehrungen geleistet, da der Zusammenhalt innerhalb des fadenförmigen Gebildes nicht mehr durch ein bei Temperaturerhöhungen schnell versagendes Matrixharz realisiert wird, sondern auf mechanischem Wege durch die Verschlingung der das fadenförmige Gebilde aufbauenden Fasern und/oder Filamente. Durch die Reduktion der Menge des Matrixharzes kann auch die Menge thermisch zersetzbaren Materials in den fadenförmigen Gebilden reduziert werden, so dass Gasbildung unter Einwirkung hoher Temperaturen minimiert bis ausgeschlossen wird. Hiermit einher geht eine Verminderung des Risikos von Strukturversagen mit kohlenstofffaserbasierten Bewehrungen versehener Betonteile durch Zersprengen im Brandfall.
Unter Matrixharz wird in der vorliegenden Anmeldung die Gesamtheit allen nicht Fasern bildenden Materials verstanden, mit dem die Kohlenstofffasern, die daraus hergestellten fadenförmigen Gebilde oder die daraus hergestellte textile Bewehrung versehen wird, bevor die vor Oxidation schützende Schicht auf die Bewehrung aufgebracht wird. Insbesondere sind darunter Ausrüstungsmittel zu verstehen, die mit dem Ziel einer besseren Verarbeitbarkeit der Fasern oder der fadenförmigen Gebilde aufgebracht werden, zum Beispiel Mittel zum Bruchschutz, zur Verringerung der statischen Aufladung oder zur Verbesserung der Gleitfähigkeit der Fasern im Verarbeitungsprozess. Derartige Ausrüstungen von Fasern sind dem Fachmann unter der Bezeichnung "Sizing" oder "Schlichte" bekannt. Zu diesem Zweck werden häufig organische Kunstharze wie Epoxidharze oder auf Polyurethan basierende Harze verwendet. Ebenso kann ein reaktives Polydimethylsiloxan (z.B. SILRES BS 1042, erhältlich von Fa. Wacker, München, Deutschland) als Sizing verwendet werden. Für den Fall, dass eine besonders temperaturbeständige Ausrüstung notwendig ist, können auch besonders temperaturbeständige Polymere wie zum Beispiel Polyphenylensulfid (PPS), Polyetherketone wie Polyetheretherketon (PEEK) oder Polyimide wie Polyetherimide eingesetzt werden. Darüber hinaus können Hochtemperaturharze wie Bismaleimid-, Phenol-, Cyanatester- oder Polybenzimidazol-Harze verwendet werden. Auch kohlenstoffbasierte Materialien wie Graphen und Graphenoxid können zum Einsatz kommen, ebenso wie siliciumbasierte Materialien wie z.B. kolloidales Silica bzw. Nanosilica (basierend auf Sol-Gel-Prozessen; z. B. LUDOX SM 30 von Firma W. R. Grace & Co.-Conn., Columbia, USA), Mikrosilica (z. B. EMSAC 500 SE von Firma Ha-Be Betonchemie GmbH & Co. KG, Hameln, Deutschland). Darüber hinaus können auch andere anorganische Materialien in Verbindung mit wasserlöslichen, organischen Polymeren wie z. B. Polyvinylalkohol oder Polyvinylpyrrolidon als Binder eingesetzt werden. In den angeführten Beispielen sind die Binder wasserlöslich und verteilen sich dementsprechend im Beton. Ferrofluide enthaltend paramagnetisches Eisen können als Radikalfänger und damit als Oxidationsinhibitor wirken. Darüber hinaus sind als Ausrüstungsmittel auch ZnO-Nanopartikel (z. B. NANOBYK-3860, Fa. BYK, Wesel, Deutschland), Polysiloxane bzw. Siliconharze oder Anorganische Schmiermittel auf Basis von Molybdänsulfid und/oder Graphit (z. B. MOLYKOTE 7400 Anti-Friction Coating von Fa. DuPont, Wilmington, USA) oder sog. ORMOCERE, Organisch-modifizierte Keramiken (z. B. InnoSolTEX-Technologie von Fraunhofer ISC, Würzburg, Deutschland) geeignet. Auch andere anorganische Ausrüstungen, zum Beispiel basierend auf Schichtsilicaten wie Vermiculit können verwendet werden.
Das Ausrüstungsmittel kann dabei neben den mechanischen Eigenschaften der Fasern auch eine bessere Anbindung an andere Teile des Matrixharzes, zum Beispiel an Bindemittel, vermitteln. Neben Ausrüstungsmitteln, die die Verarbeitbarkeit der Kohlenstofffasern oder der daraus hergestellten fadenförmigen Gebilde verbessern, werden unter dem Begriff "Matrixharz" weiterhin auch Bindemittel verstanden, die dem Zusammenhalt der Kohlenstofffasern oder der fadenförmigen Gebilde untereinander dienen, die aber auch die Sprödigkeit der Kohlenstofffasern quer zur Faserrichtung kompensieren oder die gegebenenfalls für eine Versteifung der fadenförmigen Gebilde oder der aus den fadenförmigen Gebilden hergestellten Garne, Kabel, Corde oder Seile zu Stäben oder für die Versteifung der aus den fadenförmigen Gebilden hergestellten Gewebe, Gelege, Gestricke, Geflechte, Gewirke oder Gedrebe zu starren Gittern sorgen können. Darüber hinaus verhindern Bindemittel ein unkontrolliertes Eindringen von Beton in das Material der textilen Bewehrung. Dies würde bedeuten, dass es zu teleskopartigem Auszug von Fasern aus der textilen Bewehrung kommen könnte, wobei innere Fasern oder Filamente, welche keinen Kontakt zu Beton haben, leichter ausziehbar sind als weiter außen liegende Fasern oder Filamente, die im Kontakt mit Beton stehen. Unter "unkontrolliertem Eindringen" wird dabei speziell eine Penetration des Betons zwischen die Filamente angesehen, die das fadenförmige Gebilde aufbauen. Durch die Bildung nadelförmiger Kristallite beim Aushärten des Betons können andernfalls die Filamente des fadenförmigen Gebildes zerstört oder beschädigt werden. Durch innige Verbindung der Filamente eines fadenförmigen Gebildes untereinander sowie durch innige Verbindung mehrerer fadenförmiger Gebilde z. B. durch Verflechten, Verdrehen, Verzwirnen, Umwinden oder Kablieren kann die Penetrierbarkeit durch Beton drastisch reduziert werden. Bindemittel für fadenförmige Gebilde aus Kohlenstofffasern sind dem Fachmann unter den Bezeichnungen "Tränkung" oder "Tränkungsmasse" bekannt. Es werden häufig Bindemittel aus der Stoffgruppe der organischen Polymere eingesetzt, die chemisch mit dem Ausrüstungsmittel der Fasern verwandt sein können. Zu nennen sind als mögliche Bindemittel insbesondere thermisch oder radikalisch aushärtbare organische Kunstharze wie zum Beispiel Epoxidharze oder Acrylate und Kautschuke wie Styrol-Butadien-Kautschuk oder carboxylierter Styrol-Butadien-Kautschuk. Um eine möglichst hohe Temperaturbeständigkeit des Matrixharzes zu erreichen, ist es auch möglich, anorganische Bindemittel auf Basis von Silicaten oder Zementen einzusetzen. Auch die Verwendung von Siliconharzen ist möglich. Organopolysiloxane, insbesondere Siliconharze, wie insbesondere die Stoffgruppe der Methylharze und der Methylphenylharze, wie z.B. Methyl-Phenyl-Vinyl- und Hydrogengruppensubstituierte Siloxane, sowie Mischungen aus den betreffenden Siliconharzen und organischen Harzen haben sich als geeignet erwiesen. Obwohl bei siliciumorganischen Verbindungen keine grundsätzliche Alkalibeständigkeit zu erwarten ist, konnte diese überraschenderweise bei einigen Formulierungen (z.B. Wacker Silres H62C und in Kombination mit Silres MK, beide erhältlich von Fa. Wacker, München, Deutschland) für den speziellen Anwendungsfall textiler Bewehrung nachgewiesen werden. Bei Methyl-Phenyl-Vinyl-Hydrogen-Polysiloxanen (z.B. Wacker Silres H62C, erhältlich von Fa. Wacker, München, Deutschland), Methyl-Polysiloxanen (z.B. Wacker Silres MK, erhältlich von Fa. Wacker, München, Deutschland) und insbesondere geeigneten Mischungen aus diesen beiden Siloxanen konnten bereits überraschend hohe Alkalibeständigkeiten im Anwendungsgebiet der textilen Bewehrung nachgewiesen werden. Ebenso haben sich reaktive Polydimethylsiloxane (z.B. SILRES BS 1042, erhältlich von Fa. Wacker, München, Deutschland) bewährt. Anorganische Bindemittel mit einem organischen Anteil, insbesondere überwiegend anorganische Bindemittel, die auch noch einen organischen Anteil aufweisen, neigen jedoch trotz deutlich besserer Hochtemperaturbeständigkeit weiterhin dazu, im Hochtemperaturbereich zwischen 500 °C und 1000°C eine poröse Struktur bzw. Mikrorisse auszubilden. Aus diesem Grunde ist es erstrebenswert, die Menge an eingesetztem Bindemittel in der Bewehrung für die Anwendung in hochtemperaturbeständigen Betonteilen zu minimieren.
Ein Gesamtanteil von nicht mehr als 5 Gew. % Matrixharzmenge bezogen auf die gesamte Bewehrung ist aus diesem Grund bevorzugt, um eine möglichst gute Hochtemperaturbeständigkeit der eine der vorliegenden Anmeldung entsprechenden textilen Bewehrung enthaltenden Betonteile zu erzielen. Als Matrixharzmenge kann das gleiche Material wie oben zum Matrixharz beschrieben verwendet werden, wobei jedoch dieses Mal das Matrixmaterial nicht nur auf den Kohlenstofffasern vorhanden sein kann, sondern auch in anderen Schichten der Bewehrung als Bestandteil vorkommen kann. Die Matrixharzmenge umfasst somit das Matrixharz der Kohlenstofffasern und andere Matrixbestandteile der Bewehrung in anderen Schichten der Bewehrung. Die textile Bewehrung kann maximal 4 Gew. % Matrixharzmenge aufweisen. Die textile Bewehrung kann maximal 3 Gew. % Matrixharzmenge aufweisen. Die textile Bewehrung kann maximal 2 Gew. % Matrixharzmenge aufweisen. Die textile Bewehrung kann maximal 1 Gew. % Matrixharzmenge aufweisen. In einer Ausführungsform ist die textile Bewehrung frei von Matrixharz. Der Bindemittelanteil der textilen Bewehrung kann 5 Gew. %, 4 Gew. %, 3 Gew. %, 2 Gew. %, 1 Gew. % betragen, oder die textile Bewehrung kann frei von Bindemitteln sein. Auch eine Reduzierung des Anteils an Ausrüstungsmittel auf den Kohlenstofffasern ist möglich. Hier sind Anteile von unter 1,5 Gew. %, unter 1 Gew. % oder sogar unter 0,5 Gew. % möglich. In einer Ausführungsform ist sind die Kohlenstofffasern und auch die textile Bewehrung frei von Ausrüstungsmittel.
Im Gegensatz zum Matrixharz, das insbesondere in seinen organischen Anteilen im Brandfall von thermischer Zersetzung betroffen ist, sind die Kohlenstofffasern gegen hohe Temperaturen weitestgehend stabil, solange sie von Sauerstoff ferngehalten werden. Aus diesem Grund wird die Bewehrung nach der vorliegenden Anmeldung mit einer separaten vor Oxidation schützenden Schicht beschichtet. Für diese Schicht sind prinzipiell alle Materialien geeignet, die selbst unter Einwirkung hoher Temperaturen nicht mit Sauerstoff reagieren. Dies ist insbesondere bei anorganischen Verbindungen der Fall.
Die vor Oxidation schützende Schicht weist in einer Ausführungsform daher einen Anteil anorganischen Materials von mindestens 80 Gew. % auf. Die vor Oxidation schützende Schicht weist in einer Ausführungsform daher einen Anteil anorganischen Materials von mindestens 70 Gew. % auf. Die vor Oxidation schützende Schicht weist in einer Ausführungsform daher einen Anteil anorganischen Materials von mindestens 60 Gew. % auf. Die vor Oxidation schützende Schicht weist in einer Ausführungsform daher einen Anteil anorganischen Materials von mindestens 50 Gew. % auf. Die vor Oxidation schützende Schicht weist in einer Ausführungsform daher einen Anteil anorganischen Materials von mindestens 40 Gew. % auf. Besonders geeignet sind oxidische Materialien oder Materialien, deren Bestandteile in einem starken Maße oxidiert sind solange sie dabei nicht ihrerseits oxidierend wirken. Von besonderer Bedeutung sind dabei Materialien auf Basis stabiler Metall- und Halbmetalloxide wie insbesondere der Oxide von Calcium, Magnesium, Aluminium und Silicium. Die Oxide dieser Elemente zeichnen sich durch eine hohe Oxidationsstabilität und eine niedrige Oxidationswirkung sowie durch eine leichte Verfügbarkeit aus. Von diesen Oxiden abgeleitete Materialen sind beispielsweise Quarz, Ton, Zement oder die große Stoffgruppe der Silicate, in denen die genannten Elemente mit weiteren Elementen in ihren oxidierten Formen, zum Beispiel mit Eisen oder Alkalimetallen vergesellschaftet sein können.
Das Besondere an dieser Auswahl ist, dass alle diese Materialien eine große chemische Ähnlichkeit zu bestimmten Bestandteilen von Beton, zum Beispiel zu Zement, aufweisen. Diese chemische Ähnlichkeit ermöglicht es, dass es zwischen dem Material der vor Oxidation schützenden Schicht und bestimmten Bestandteilen von Beton zu einer chemischen Bindung kommt, die eine besonders starke Haftung zwischen der vor Oxidation schützenden Schicht der textilen Bewehrung und dem umgebenden Beton eines Betonbauteils ermöglicht.
In einer Ausführungsform weist die vor Oxidation schützende Schicht ORMOCERE, also eine organisch-modifizierte Keramik (z. B. InnoSolTEX-Technologie von Fraunhofer ISC, Würzburg, Deutschland), oder Polysilazane auf.
In einer Ausführungsform enthält die vor Oxidation schützende Schicht daher mindestens 5 Gew. % Silicium. Hierunter können Silicium-Sauerstoff-Verbindungen wie Silicate oder Silicone fallen. Silicium-Sauerstoff-Verbindungen zeichnen sich durch eine besonders große chemische Stabilität aus. Insbesondere sind Silicium-Sauerstoff-Verbindungen aufgrund der hohen chemischen Affinität von Silicium zu Sauerstoff extrem stabil gegen Reduktion, geben selbst unter den Bedingungen eines Feuers keinen Sauerstoff ab und verändern sich dementsprechend chemisch nicht. So ist dem Fachmann beispielsweise bekannt, dass verschiedene Silicium-Sauerstoff-Verbindungen als Feuerlöschmittel verwendet werden. Ein wichtiges Beispiel hierfür ist Sand (chemisch größtenteils Siliciumdioxid, SiO₂), der zum Abdecken von Bränden verwendet werden kann. Auch Schichtsilicate wie Vermiculit können als Feuerlöschmittel eingesetzt werden.
Die vor Oxidation schützende Schicht liegt auf und um die Bewehrung herum und kann auf ganz verschiedene Weisen auf und um die textile Bewehrung vorliegen. Beispielsweise ist eine Herstellung der vor Oxidation schützenden Schicht durch eine Plasmabehandlung denkbar. Bei einer Plasmabehandlung wird der zu behandelnde Gegenstand einem Plasma ausgesetzt, dem ein gasförmiger Precursor für die gewünschte Oberflächenbeschichtung beigegeben wird. So führt zum Beispiel eine Plasmabehandlung in Gegenwart von Hexamethyldisiloxan als Precursor zur Ausbildung einer Silicium-Sauerstoff-Verbindungen enthaltenden Schicht auf der behandelten Oberfläche, hier auf der Oberfläche der textilen Bewehrung. Bei den Silicium-Sauerstoff-Verbindungen kann es sich zum Beispiel um Siliciumdioxid handeln. Auch Schichten aus amorphen Silicaten oder Silanolgruppen aufweisende Polymerschichten sind möglich. In einer Ausführungsform besteht die Silicium-Sauerstoff-Verbindungen enthaltende Schicht zu mindestens 30 Gew. % aus Siliciumdioxid. In einer Ausführungsform weist die Silicium-Sauerstoff-Verbindungen enthaltende Schicht an ihrer Oberfläche Silanolgruppen auf.
In einer Ausführungsform hat die Silicium-Sauerstoff-Verbindungen enthaltende Schicht eine Dicke von unter 500 Nanometern und ist damit deutlich dünner als herkömmliche vor Oxidation schützende Schichten. In einer Ausführungsform hat die Silicium-Sauerstoff-Verbindungen enthaltende Schicht eine Dicke von unter 300 Nanometern. In einer Ausführungsform hat die Silicium-Sauerstoff-Verbindungen enthaltende Schicht eine Dicke von unter 100 Nanometern In einer Ausführungsform hat die Silicium-Sauerstoff-Verbindungen enthaltende Schicht eine Dicke von unter 50 Nanometern, von unter 30 Nanometer.
Dies bedingt auch eine im Vergleich mit anderen vor Oxidation schützenden Schichten große Flexibilität der Bewehrung. In dieser Ausführungsform behält die textile Bewehrung selbst mit Beschichtung mit der vor Oxidation schützenden Schicht ihre Drapierfähigkeit. Es ist daher möglich, sie noch unmittelbar vor dem Eingießen in Beton in eine gewünschte Form zu bringen und mit geringem Aufwand zum Beispiel gekrümmte oder geschwungene Betonbauteile herzustellen. Die Silicium-Sauerstoff-Verbindungen enthaltende Schicht kann chemisch an die Kohlenstofffasern selbst oder an das auf die Kohlenstofffasern aufgebrachte Ausrüstungsmittel gebunden sein und erlaubt ihrerseits eine chemische Bindung an Bestandteile von Beton, z.B. an Zement.
Als Material für die vor Oxidation schützende Schicht kommen auch Silicate in Frage, die zum Beispiel auf nasschemischem Wege auf die Bewehrung aufgebracht werden können. In diesem Zusammenhang sind zum Beispiel Schichtsilicate zu nennen, die in der Lage sind, flexible, anorganische Filme auszubilden. Anorganische Filme aus Vermiculit haben hervorragende mechanische Eigenschaften (beispielweise bezogen auf die Zugfestigkeit und den Zugmodul) und sind manchen organischen Filmen überlegen.
In einer Ausführungsform wird eine flexible, vor Oxidation schützende Schicht durch das Schichtsilicat Vermiculit gebildet. Dies ist insbesondere der Fall, wenn Vermiculit in Form einer wässrigen Suspension auf eine Oberfläche aufgebracht und anschließend getrocknet wird. Derartige Dispersionen sind zum Beispiel unter der Bezeichnung AVD (Aqueous Vermiculite Dispersion) unter anderem als Feuerlöschmittel erhältlich. Die vor Oxidation schützende Schicht aus Schichtsilicaten kann formschlüssig in der strukturierten Oberfläche der Bewehrung verankert werden. Hierfür kann zum Beispiel das in Form einer wässrigen Suspension aufgebrachte Schichtsilicat eine Struktur ausbilden, die in die Struktur an der Oberfläche des fadenförmigen Gebildes beziehungsweise der Kohlenstofffasern hineingreift und so für eine innige Verbindung zwischen dem fadenförmigen Gebilde beziehungsweise den Kohlenstofffasern und der vor Oxidation schützenden Schicht sorgt. Beispielsweise kann die Bewehrung nach ihrer Herstellung aus dem fadenförmigen Gebilde der Kohlenstofffasern in einem Tauchbad aus wässriger Suspension mit Schichtsilicat getränkt werden, so dass eine separate vor Oxidation schützende Schicht auf und um die Bewehrung (also der Außenflächen der Bewehrung) entsteht.
Optional kann darüber hinaus eine Haftschicht zum Einsatz kommen, die für eine chemische Bindung zwischen dem fadenförmigen Gebilde und der vor Oxidation schützenden Schicht, wie beispielsweise dem Schichtsilicat sorgt. Hierbei sind sowohl direkte chemische Bindungen zwischen den Kohlenstofffasern der vor Oxidation schützenden Schicht, wie beispielsweise dem Schichtsilicat denkbar als auch chemische Bindungen zwischen dem Ausrüstungsmittel auf den Kohlenstofffasern und der vor Oxidation schützenden Schicht. Wenn Epoxidharze als Ausrüstungsmittel eingesetzt werden, können für die Haftschicht organischfunktionalisierte Silane mit Amino- oder Epoxygruppen zum Einsatz kommen, die mit ihren organischen Enden eine chemische Bindung zum Epoxidharz eingehen können, während die Silangruppen eine chemische Bindung zur vor Oxidation schützenden Schicht, wie beispielsweise zum Schichtsilicat herstellen können. Mögliche Produkte sind zum Beispiel (Dynasylan SIVO 110 und Dynasylan HYDROSIL 2776, beide erhältlich von Evonik AG, Essen). Organisch funktionalisierte Silane vermitteln eine chemische Bindung zwischen dem Ausrüstungsmittel (insbesondere Epoxidharz) auf der Kohlenstofffaser auf der einen Seite und dem Schichtsilicat auf der anderen Seite.
Die Haftschicht wird vorzugsweise auf die Bewehrung aufgebracht, das heißt, das fadenförmige Gebilde aus verflochtenen, gedrehten, verzwirnten oder kablierten Kohlenstofffasern weist die Haftschicht auf. Es ist aber in einer anderen Ausführungsform auch denkbar, dass die Kohlenstofffasern vor der Herstellung des fadenförmigen Gebildes die Haftschicht aufweisen.
Sofern eine Haftschicht verwendet wird macht die Haftschicht bezogen auf das Gesamtgewicht der Bewehrung in allen Ausführungsformen weniger als 3 Gew%, vorzugsweise weniger als 2 Gew% und noch bevorzugter weniger als 1,5 Gew%, noch weiter bevorzugt noch weniger als 1 Gew% aus.
In einer Ausführungsform weist die Schichtsilicatschicht eine Dicke von maximal 200 µm auf. In einer Ausführungsform weist die Schichtsilicatschicht eine Dicke von maximal 150 µm auf. In einer Ausführungsform weist die Schichtsilicatschicht eine Dicke von maximal 100 µm auf. In einer Ausführungsform weist die Schichtsilicatschicht eine Dicke von maximal 75 µm auf. In einer Ausführungsform weist die Schichtsilicatschicht eine Dicke von maximal 50 µm auf. In einer Ausführungsform weist die Schichtsilicatschicht eine Dicke von maximal 40 µm auf. In einer Ausführungsform weist die Schichtsilicatschicht eine Dicke von maximal 30 µm auf. In einer Ausführungsform weist die Schichtsilicatschicht eine Dicke von maximal 20 µm auf. In einer Ausführungsform weist die Schichtsilicatschicht eine Dicke von maximal 10 µm auf.
Die Schichtsilicatschicht kann auf und um die Bewehrung eine gleichmäßige oder ungleichmäßige Dicke aufweisen.
Vorzugsweise liegt in allen Ausführungsformen der textilen Bewehrung der Anteil an organischen Substanzen in den gesamten Schichten, die nicht reversibel und direkt oder indirekt (über eine Schicht) mit der Bewehrung verbunden sind bei insgesamt unter 5 Gew% bezogen auf das Gesamtgewicht der textilen Bewehrung, wobei das fadenförmige Gebilde aus Kohlenstofffasern nicht als Schicht gezählt wird. Das bedeutet, selbst wenn die Bewehrung Fasern mit einem Sizing (Matrix) aufweist, eine separate vor Oxidation schützende Schicht, eine Haftschicht und eine nicht reversibel mit der Bewehrung verbundene weitere Schutzschicht, weist die Bewehrung insgesamt weniger als 5 Gew% organischer Substanzen insgesamt auf, bezogen auf das Gesamtgewicht der textilen Bewehrung.
Die vorliegende Anmeldung betrifft darüber hinaus ein Betonbauteil, das eine Bewehrung gemäß der vorliegenden Anmeldung aufweist. In einer Ausführungsform ist die textile Bewehrung so in das Betonbauteil eingelassen, dass diese eine Betonüberdeckung von höchstens 10 Millimeter aufweist. Unter der Betonüberdeckung wird dabei die Dicke der Betonschicht verstanden, die sich zwischen der Betonoberfläche und der Oberfläche der textilen Bewehrung mindestens befindet. In einer Ausführungsform weist die Bewehrung im Betonbauteil eine Betonüberdeckung von höchstens 15 Millimetern auf. In einer Ausführungsform weist die Bewehrung im Betonbauteil eine Betonüberdeckung von höchstens 20 Millimetern auf. In einer Ausführungsform weist die Bewehrung im Betonbauteil eine Betonüberdeckung von höchstens 25 Millimetern auf. In einer Ausführungsform weist die Bewehrung im Betonbauteil eine Betonüberdeckung von höchstens 30 Millimetern auf. In einer Ausführungsform weist die Bewehrung im Betonbauteil eine Betonüberdeckung von höchstens 35 Millimetern auf. In einer Ausführungsform weist die Bewehrung im Betonbauteil eine Betonüberdeckung von höchstens 40 Millimetern auf. In einer Ausführungsform weist die Bewehrung im Betonbauteil eine Betonüberdeckung von höchstens 45 Millimetern auf. In einer Ausführungsform weist die Bewehrung im Betonbauteil eine Betonüberdeckung von höchstens 50 Millimetern auf. In einer Ausführungsform ist die Betonüberdeckung der textilen Bewehrung niedriger als die Betonüberdeckung einer vergleichbaren Stahlbewehrung bei gleichen mechanischen Eigenschaften, was einen deutlichen Gewichtsvorteil bedeutet.
Die Betonüberdeckung der textilen Bewehrung leistet durch ihre wärmeisolierende und vor Sauerstoff schützende Wirkung einen entscheidenden Beitrag zum Feuerwiderstand der textilen Bewehrung.
Die Betonüberdeckung der textilen Bewehrung kann dabei im Zusammenspiel mit der Beschaffenheit und der Schichtdicke der vor Oxidation schützenden Schicht so gestaltet werden, dass eine gewünschte Feuerwiderstandsklasse erreicht wird.
Die Erfindung wird anhand von Versuchen und Figuren näher beschrieben, wobei hierdurch keine Einschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens zu verstehen ist.

Figur 1: stellt einen Vergleich der Zugfestigkeit von Kohlenstofffasergarnen mit einem festen Matrixharz Anteil in Abhängigkeit von ihrer Verdrehung (t/m) dar.
Figur 2: zeigt den Einfluss einer Vermiculitbeschichtung auf die Temperaturbeständigkeit von Kohlenstofffasern.
Figur 3: zeigt den prinzipiellen Aufbau einer Einfadenbeschichtungsanlage
Figur 4: zeigt die Prinzipskizze einer Beschichtungsöse (rechts im Querschnitt)
Figur 5: zeigt die Prinzipskizze eines Wickelbretts
Figur 6: zeigt eine Aufheizkurve eines Muffelofens für die Garnproben
Figur 7: zeigt eine Solllage von Garnsträngen für das Beispiel 3
Figur 8: zeigt die eingebauten Garnstränge für Beispiel 3
Figur 9: zeigt einen Prüfaufbau (gedreht) für das Beispiel 3
Figur 10: zeigt schematisch eine textile Bewehrung, die in Beton eingebettet ist.

Die Figuren 7 bis 9 entstammen den Berichten der TU Dortmund/WdB.

Beispiel 1

Im vorliegenden Beispiel 1 soll dargelegt werden, wie sich die Zugfestigkeit von fadenförmigen Gebilden in Abhängigkeit ihrer Konsolidation verändert.
Bei den zu prüfenden fadenförmigen Gebilden handelt es sich um Kohlenstofffasergarn des Typs STS40 F13 24K der Firma Teijin Carbon Europe mit 1600 tex und 1 % Polyurethanbeschichtung als Matrixharz-Anteil. Als Vergleichsgarn wird ein STS40 E23 24K Garn der Firma Teijin Carbon Europe gewählt, das mit 39 Gew% Matrixharz auf Epoxidbasis durchimprägniert wurde.
Die Imprägnierung des Vergleichsgarns erfolgte mit folgender Harzmischung:

Epikote 828: 100 Teile
Epikure 113: 30 Teile
Aceton: 15 Teile

Probenherstellung:

Für die Zugprüfung und Ermittlung der Daten werden Garnproben mit 50 mm langen Pappstreifen versehen, die zur Krafteinleitung an der Prüfvorrichtung dienen.
Hierzu wird ein Zweikomponentenklebstoff verwendet, welcher nach dem Aushärten die Proben im Bereich eines Pappstreifens komplett umschließt und keine Lufteinschlüsse vorhanden sind.

Klebstoffansatz: AW 106 100 Gewichtsanteil

HV 953 80 Gewichtsanteile
Es wird auf eine Topfzeit von 45 Minuten verwiesen.
Zur Herstellung von Garnzugprüfkörpern werden auf einer mit PTFE-Glas umlegten Glasplatte zwei Pappstreifen, welche mit einer 200 mm breiten Schablone parallel zueinander ausgerichtet werden, mit Polyesterklebeband festgeklebt. Um einen gleichmäßigen Klebefilm zwischen Pappstreifen und Prüfkörpern zu gewährleisten, werden diese vorher mittels eines Ziehkörpers (welcher je nach Garnfeinheit auszuwählen ist) aufgetragen.
Die Proben sind nun den Markierungslinien entlang aufzulegen und mit Polyesterklebeband zu fixieren. Hierbei ist auf Parallelität zwischen den einzelnen Prüfkörpern zu achten. Auf diese werden die oberen Pappstreifen (mit eindeutiger Beschriftung versehen), welche ebenfalls mit einem Klebefilm versehen sind, aufgelegt und fixiert. Darüber kommt eine Lage PTFE-Glasgewebe, die mit einer zweiten Glasplatte beschwert wird.
Dieser Aufbau wird in einem vorgeheizten Umluftofen bei 70 °C eine Stunde lang belassen. Nach Abkühlen der Garnzugprüfkörper sind diese mit einer Bandsäge an den Außenkanten und an den vorgesehenen Trennlinien zu schneiden.

Messung:

Die Probekörper werden mindestens 24h im Prüfraumklima bei 23 °C / 50 % rel. Luftfeuchte vor der Messung gelagert.
An dem imprägnierten Kohlenstofffaserstrang, der an beiden Seiten mit Krafteinleitungselementen versehen ist (Pappaufleimer), wird ein Zugversuch unter Ansetzung eines Längenänderungsaufnehmers durchgeführt.

Gerät:

Zug-/Druckprüfmaschine mit einer auf < 1% genau einstellbaren konstanten Prüfgeschwindigkeit im Bereich von 0 < v ≤ 20 mm/min
Kalibrierter Kraftaufnehmer mit geeignetem Kraftmessbereich nach DIN EN ISO 7500-1
Kalibriertes Wegmesssystem mit geeignetem Wegmessbereich DIN EN ISO 9531
Längenänderungsaufnehmer (211 mm)

Prüfbedingung:

Standardatmosphäre für Prüfungen von imprägnierten Garnzugproben, d.h. 23°C ± 2 und 50 % ± 5 relative Luftfeuchte.

Prüfparameter:

Prüfgeschwindigkeit:	5 mm/min
freie Einspannlänge:	200 mm
Vorkraft:	2 cN/tex
Messlänge Fühler:	100 mm
Beginn E-Modul:	40 cN/tex
Ende E-Modul:	80 cN/tex

Durchführung der Prüfung:

Die Durchführung der Prüfung erfolgt folgendermaßen:
Die Zugklemmen werden in die Materialprüfmaschine (MPM) eingebaut, zentrisch ausgerichtet und die benötigte Einspannlänge zwischen den Zugklemmen wird, wie in der geforderten Norm bzw. Spezifikation festgelegt, eingestellt. Anschließend werden die Probekörperanschläge so eingestellt, dass die Probekörper in der MPM zentrisch belastet werden. Es ist beim Einspannen darauf zu achten, dass die Probekörper senkrecht zu den Klemmbacken eingespannt werden.
Vor Start der Prüfung wird der Nullpunkt des Kraftkanals angefahren. Bei der Prüfung fährt die Prüfmaschine unter Erfassung der Messwerte bis zum Bruch bzw. bis zum vorgegebenen Kraft- oder Längenänderungswert. Nachdem der Prüfvorgang beendet ist, wird das Bruchbild eingegeben und die Messdaten werden gespeichert. Der Probekörper wird aus dem Prüfraum entfernt und die Vorrichtung sowie die Klemmen gereinigt. Um auch nach der Prüfung eine eindeutige Rückverfolgbarkeit der Probekörper zu gewährleisten, wird die Probekörpernummerierung kontrolliert und ggf. beidseitig erneuert. Die Traverse der MPM wird in die Ausgangsposition zurückgefahren und der nächste Probekörper kann geprüft werden. Nach diesem Verfahren werden pro Probe sechs Prüfungen durchgeführt.
Bestimmung der Zugfestigkeit σ_B: $σ_{B} = \frac{F_{\max}}{A_{F}} [N / {mm}^{2}]$

σB =: Zugfestigkeit in N/mm²
Fmax =: Höchstzugkraft in N
AF =: Garnquerschnittsfläche in mm²

Die Garnquerschnittsfläche berechnet sich folgendermaßen: $A_{F} = \frac{T_{t}}{ρ * 100^{3}} [{mm}^{2}]$

AF =: Garnquerschnittsfläche in mm²
Tt =: Garnfeinheit in tex
ρ =: Garndichte in g/cm³

Garnfeinheit und Garndichte wurden aus den Datenblätter der Garne entnommen und nicht zusätzlich durch Messung bestimmt.
Dehnung bei Höchstkraft: $ϵ_{B} = \frac{Δ L_{Fmax x 100}}{L_{0}} [%]$

εB =: relative Längenänderung in %
ΔL0 =: absolute Längenänderung bei Höchstkraft in mm
l0 =: Messlänge des Dehnungsaufnehmers in mm

Elastizitätsmodul:

$E = ρ \times \frac{Δ F \times 10^{3}}{T_{t}} \times \frac{l_{0}}{Δ l} [N / mm]$

E =: Elastizitätsmodul in N/mm²
ρ =: Garndichte in g/cm²
ΔF =: vorgegebene Kraftdifferenz in N
Tt =: Garnfeinheit in tex
l0 =: Messlänge des Dehnungsaufnehmers in mm
Δl =: Längendifferenz der vorgegebenen Kraftdifferenz in mm

Ergebnisse:

Die Ergebnisse sind in Figur 1 grafisch dargestellt.
In Figur 1 ist die Zugfestigkeit in MPa in Abhängigkeit von der Verdrehung der Garne in t/m dargestellt. Die ersten vier Proben weisen, wie auch oben beschrieben, 1 Gew% Matrixharz auf. Die letzte Vergleichsprobe ist ein STS40 E23 24K Kohlenstofffasergarn der Firma Teijin Carbon Europa mit 1600 tex, das mit einem epoxidbasierten Harzmaterial durchimprägniert wurde. Der Harzanteil im Garn betrug 39 Gew%. Die erste Probe weist mit 0Z keine Vertwistung oder Verdrehung auf und erreicht eine Zugfestigkeit von 1955 MPa. Bei steigender Vertwistung oder Verdrehung ist erkennbar, dass trotz gleichem Anteil Matrixharz in den Fasern die Zugfestigkeit steigt. Bei einer Vertwistung von 15Z, also 15 t/m, rechts gedreht, wird eine Zugfestigkeit von 2309 MPa erreicht. Somit liegt eine Steigerung von rund 18% vor, die auf die Vertwistung beziehungsweise auf die Verdrehung des Garns zurückzuführen ist. Es wird davon ausgegangen, dass durch die Verdrehung, Verflechtung oder Verzwirnung der Kohlenstofffasern zu dem fadenförmigen Gebilde der Zusammenhalt der Filamente untereinander ähnlich bewirkt werden kann, wie dies durch die Imprägnierung der Fasern der Fall wäre. Durch den Zusammenhalt der Filamente untereinander erreicht das fadenförmige Gebilde dann gute Zugfestigkeiten. Durch den sehr geringen Matrixanteil der fadenförmigen Gebilde ist das Material aber besonders gut als feuerbeständige Bewehrung verwendbar. Wie bereits ausgeführt können hohe Temperaturen, wie sie beispielweise bei einem Brand entstehen, das Matrixharz unter Gasbildung zersetzen. Dabei geht der Zusammenhalt der Filamente untereinander verloren und es kann zu einer Sprengung des Betonbauteils kommen. Damit einhergehend versagt das Bauteil. Bei einem Matrixgehalt von maximal oder unter 5 Gew% kann davon ausgegangen werden, dass die Gasbildung nicht ausreicht, um eine Schädigung des Bauteils zu bewirken. In vorteilhafter Weise wird so eine gute Zugfestigkeit der textilen Bewehrung bei gleichzeitig guter Feuerbeständigkeit erreicht.

Beispiel 2

Im Beispiel 2 wird die Temperaturbeständigkeit von Kohlenstofffasern in Abhängigkeit einer Vermiculit-Beschichtung untersucht. Die Vermiculit-Beschichtung stellt eine Ausführungsform für die separate vor Oxidation schützende Schicht dar. Die Beschichtung der Kohlenstofffaser ist vergleichbar mit einer Beschichtung einer Bewehrung, da allgemein die Verbesserung der Hitzebeständigkeit der Fasern aus denen die Bewehrung aufgebaut ist, durch die Beschichtung gezeigt werden kann.

Material:

STS40 E23 24K 1600tex, 5Z
Vermiculit-Dispersion (AVD, Hersteller: Dupré Minerals Ltd., GB)
Einfadenbeschichtungsanlage (Abrollständer mit Ablaufspindel und Bremse zur Einstellung der Fadenspannung, Becherbad für Harzimprägnierung mit einstellbarem Becherhalter und Grundplatte zur Befestigung der Rollen (Fig. 3) und Beschichtungsösen (Fig. 4))
Wickelbrett (Fig. 5)
Trockenschrank mit einem Temperaturbereich bis mind. 150 °C
Garnschere
Stahlklinge
Kunststoffschneidbrett
Kunststoffhammer
Alsint-Schalen (H x L x B: 15 mm x 200 mm x 15 mm)
Muffelofen mit einem Temperaturbereich bis mind. 1000 °C
Waage mit einer Genauigkeit von ± 0,001 g

Durchführung:

Die Spule mit dem gedrehten Garn wird auf den Abrollständer montiert. Über leicht zu demontierende und zu reinigende Rollen wird das Garn durch ein Becherbad mit Beschichtungsdispersion zur Öse geführt (Fig. 3). Die Öse (Fig. 4) streift die überflüssige Dispersion vom Garn ab. Der Antrieb erfolgt manuell durch Wickeln des Garns nach der Öse auf ein Wickelbrett (Fig. 5). Durch eine Fadenbremse wird das Garn beim manuellen Abziehen unter leichter Spannung gehalten. Auf diese Weise wird das Garn kontinuierlich beschichtet. Die erreichte Vermiculit-Beschichtung ist in Tabelle 1 angegeben. Tabelle 1

Vermiculite-Badkonzentration [%] Ösendurchmesser [mm] Erreichter Vermiculite-Gehalt [%]

0 keine 0

5 2,6 3,7

12 3,0 13
Pro Probe werden vier Garnstücke mit jeweils 16 cm in eine Alsint-Schale gelegt (reine CF-Einwaage ca. 1 g) und bei Raumtemperatur in einem Muffelofen gestellt. Der Ofen wird auf 900 °C hochgeheizt, die Schalen werden beim Erreichen dieser Temperatur sofort entnommen und zum Abkühlen auf ein Sandbett gestellt. Wenn die Proben wieder auf Raumtemperatur abgekühlt sind, wird durch Rückwaage der Gesamtmasseverlust bestimmt. Dieser wird auf den Masseverlust der Kohlenstofffaser umgerechnet. Es wird mindestens eine Doppelbestimmung durchgeführt.
Figur 2 stellt das Ergebnis des Beispiels 2 dar.
Bei einem Garn ohne Vermiculit-Beschichtung als vor Oxidation schützende Schicht beträgt der gemittelte Massenverlust etwa 68 Gew%. Bei einem Garn mit 3,7 Gew% Vermiculit-Beschichtung als vor Oxidation schützende Schicht konnte der gemittelte Massenverlust um etwa 11 Gew% reduziert werden und betrug noch etwa 56 Gew%. Bei einer Vermiculit-Beschichtung der Kohlenstofffasern mit 13 Gew% lag der gemittelte Massenverlust bei etwa 30 Gew%, so dass im Vergleich zu dem unbeschichteten Kohlenstofffasergarn sogar eine Reduzierung des Massenverlustes um mehr als 50 Gew% erreicht werden konnte. Das Beispiel 2 zeigt somit, dass eine separate Beschichtung mit einer vor Oxidation schützenden Schicht die Kohlenstofffasern auch bei hohen Temperaturen schützen kann, so dass die Kohlenstofffasern auch beim Vorliegen von Sauerstoff temperaturbeständig bleiben. Eine Bewehrung, die eine solche separate vor Oxidation schützende Schicht aufweist, behält somit auch im Brandfall ihre verstärkenden Eigenschaften, so dass das Bauteil mit der Bewehrung auch im Brandfall nicht bzw. zu einem späteren Zeitpunkt versagt.

Beispiel 3

Im Beispiel 3 wurde ein Dehnkörperversuch vorgenommen. Hierbei wurden die Faserproben P11 und P12 (Probendetails können Tabelle 2 entnommen werden) in Beton eingebettet und mittels eines Zugversuchs die Maximallast bestimmt.

Probenherstellung:

Die Garnstränge wurden nach der Anlieferung trocken bei Raumklima bis zur Betonage gelagert. Die Herstellung der Dehnkörperproben mit den Maßen von 800x60x15 mm³ erfolgte in Kunststoffschalungen. Es wurden je Garntyp vier Probekörper stehend (Stehhöhe 60 mm) hergestellt. Jede Probe enthielt acht Garnstränge. Die Solllage der Garnstränge kann Figur 7 entnommen werden.
Die Probenherstellung erfolgte an drei aufeinanderfolgenden Tagen mit jeweils zwei Probensätzen. Mit einem Probensatz wurden vier Einzelproben hergestellt. Zunächst wurden die Garnstränge mittels Federn mit leichter Vorspannung in der Schalung fixiert. Zur Fixierung wurden die Garnstränge an ihren Enden umgebogen und mittels Kabelbindern und Sekundenkleber befestigt. Figur 8 zeigt die eingebauten Garnstränge.
Als Beton kam eine Feinbetonfertigmischung mit einem Größtkorn von 1 mm zum Einsatz (Druckfestigkeit > 60 N/mm²). Die Trockenmischung wurde für alle Betonagen homogenisiert und anschließend für die einzelnen Betonagen abgefüllt. Die Trockenmischung wurde in einem Eimermischer mit Zeitschaltautomatik gemäß Herstellerangaben angemischt. Im Anschluss an den Mischvorgang wurden je Betonage zwei Schalungen unter ständigem Rütteln innerhalb von weniger als 30 Minuten betoniert. Anschließend wurden die Probekörper bis zum Ausschalen nach 20-24 Stunden abgedeckt bei Raumklima gelagert. Nach dem Ausschalen wurden die Probekörper in einem Klimaschrank bei 20 °C und > 95% rel. Luftfeuchte maximal sechs Tage gelagert. Abschließend erfolgte eine Lagerung bei 22 °C und 65 % rel. Luftfeuchte bis zur Prüfung.

Prüfung der Dehnkörperproben:

Die Prüfung der Dehnkörperproben erfolgte 13 bzw. 14 Tage nach der Herstellung. Die Prüfungen wurden mit einer Universalprüfmaschine durchgeführt, die mit einer Klasse 1 Kraftmesszelle mit einer maximalen Last von 50 kN (kalibriert im Dezember 2020) ausgestattet ist. Für die Prüfung wurden die Proben in geschraubten Stahllaschen über eine Länge von jeweils 250 mm geklemmt. Die Stahllaschen sind zum Ausgleich von Oberflächenungenauigkeiten und für eine sichere Haftung der Probe im Klemmbereich mit Ausgleichschichten versehen. Die Verbindung der Klemmbacken zur Prüfmaschine wurde über Kugelgelenkköpfe realisiert. In Figur 9 ist der Prüfaufbau (gedreht) dargestellt.
Vor der Prüfung wurden die Probekörper hinsichtlich ihrer geometrischen Eigenschaften vermessen. Dazu wurden die Probenbreite (Sollmaß 60 mm) und die Probendicke (Sollmaß 15 mm) im Bereich der freien Dehnlänge oben, mittig und unten ermittelt. Die Messwerte lagen innerhalb üblicher Toleranzen. Nach dem Einbau der Probekörper wurde die Kraft bei eingehängter Probe auf null tariert. Das Gewicht des Probekörpers und der unteren Klemmkonstruktion betrug ca. 65 N. Anschließend wurde die Probe händisch auf eine Vorlast von < 150 N angefahren und der Versuch gestartet. Die Anfahrtsgeschwindigkeit der Prüfmaschine betrug 0,5 mm/min und die anschließende Prüfgeschwindigkeit 1 mm/min. Bei einem Kraftabfall von > 90 % wurde der Versuch automatisch gestoppt. Während der Prüfung wurden der Maschinenweg (Traversenweg) und die Kraft mit einer Messrate von 50 Hz aufgezeichnet.

Ergebnisse:

Tabelle 2:

Fasertyp	Garntype	Drehungen	Vermiculite	Probename	Herstelldatum	Prüfdatum	Alter	Maximallast Fmax	Mittelwert Fmax	Erstrisslast	Rissanzahl	mittlerer Rissabstand	gemittelter mittlerer Rissabstand	Versagensart
			[Gew.%]				[d]	[N]				[mm]
P11	STS40 F13 24K 1600tex	5	0	P11-A	21.02.2021	03.02.2021	13	3496	3543	3920	1	300	300	Auszugsversagen
				P11-B				3244		3519	1	300		Auszugsversagen
				P11-C				3588		3783	1	300		Auszugsversagen
				P11-D				3844		3482	1	300		Auszugsversagen
P12	STS40 F13 24K 1600tex	30	0	P12-1				4820	4980	2712	2	150	138	Auszugsversagen
				P12-2				5212		3690	3	100		Auszugsversagen
				P12-3				4762		3924	2	150		Auszugsversagen
				P12-4				5127		3433	2	150		Auszugsversagen

Die Rissanzahl wurde während der Prüfung im abgeschlossenen Rissbild ermittelt und festgehalten. Dabei wurden Risse nahe den Klemmbackenausgängen mitgezählt, auch wenn sie geringfügig innerhalb der Klemmbacken lagen. Die angegebenen Mittelwerte (arithmetisches Mittel) beziehen sich auf jeweils 4 Einzelergebnisse. Die Ermittlung der Maximalkraft erfolgte nach dem Erstriss. Der mittlere Rissabstand (e) wurde wie folgt ermittelt: e= L0 / Rissanzahl mit L0 = freie Dehnlänge = 300 mm.
Anders als im Beispiel 1 kann so nachgewiesen werden, dass die verdrehten Fasern auch bei der Einbettung in Beton ohne Matriximprägnierung eine gute Zugfestigkeit aufweisen. Weiterhin konnte durch dieses Beispiel belegt werden, dass die Verdrehung der Faserproben auch in Beton eingebettet überraschender Weise einen Einfluss auf die Zugfestigkeit hat. So ist die Maximallast der Faserprobe mit nur 5 Umdrehungen pro Meter im Schnitt etwas weniger als 30 % geringer als die durchschnittliche Maximallast der gleichen Faserprobe nur mit 30 Umdrehungen pro Meter. Die Verdrehung der Fasern ist somit überraschenderweise geeignet die innige Verbindung der Fasern untereinander auch ohne Matrixmaterial zu erhöhen und so die Zugfestigkeit des gesamten Verbunds zu verbessern. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 dargestellt.

Claims

Textile Bewehrung zur Einbettung in Beton aufweisend Kohlenstofffasern, wobei die Bewehrung beschichtet ist mit einer vor Oxidation schützenden Schicht, die eine chemische Bindung zu einem Bestandteil von Beton herstellen kann,
dadurch gekennzeichnet, dass
- - die Kohlenstofffasern als verflochtenes, gedrehtes, verzwirntes oder kabliertes fadenförmiges Gebilde vorliegen und maximal 5 Gew. % eines Matrixharzes aufweisen, und

- - die vor Oxidation schützende Schicht eine separate Schicht ausbildet.
Textile Bewehrung nach Anspruch 1, wobei die textile Bewehrung mindestens ein weiteres fadenförmiges Gebilde aufweist, vorzugsweise in Form von Umwindefäden.
Textile Bewehrung nach Anspruch 2, wobei das weitere fadenförmige Gebilde Kohlenstofffasern, Aramidfasern, Polyamidfasern, AR-Glasfasern, Polypropylenfasern, Polyvinylalkoholfasern, oxidierte, unschmelzbare Polyacrylnitrilfasern, Polyesterfasern und/oder eine Mischung aus den genannten Faserarten enthalten kann.
Textile Bewehrung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das fadenförmige Gebilde eine strukturierte Oberfläche aufweist.
Textile Bewehrung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die vor Oxidation schützende Schicht zu mindestens 80 Gew. % aus anorganischem Material besteht.
Textile Bewehrung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die vor Oxidation schützende Schicht mindestens 5 Gew. % Silicium enthält.
Textile Bewehrung nach Anspruch 6, wobei die vor Oxidation schützende Schicht an ihrer Oberfläche Silanolgruppen enthält.
Bewehrung nach Anspruch 6 oder 7, wobei die vor Oxidation schützende Schicht zu mindestens 30% aus Siliciumdioxid besteht.
Textile Bewehrung nach Anspruch 1, wobei die vor Oxidation schützende Schicht ein Schichtsilicat enthält.
Textile Bewehrung nach Anspruch 9, wobei es sich bei dem Schichtsilicat um Vermiculit handelt.
Textile Bewehrung nach Anspruch 1, wobei sich zwischen den Kohlenstofffasern und der vor Oxidation schützenden Schicht eine Haftschicht befindet.
Textile Bewehrung nach Anspruch 11, wobei die Haftschicht organisch funktionalisierte Silane enthält.
Textile Bewehrung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die textile Bewehrung eine Schutzschicht aufweist.
Betonbauteil aufweisend eine textile Bewehrung nach Anspruch 1.
Betonbauteil nach Anspruch 14, wobei die textile Bewehrung höchstens eine Betonüberdeckung von 50 mm aufweist und eine Feuerwiderstandsklasse von mindestens R 60 hat.