Fasern aus Altreifen können den Feuerwiderstand von Beton verbessern
Eine neue Methode zum Schutz von Beton vor Brandschäden mit Materialien, die aus Altreifen recycelt wurden, wurde von Forschern der University of Sheffield erfolgreich getestet.
Ein Altreifenhaufen, Symbolbild
recyclind; pixabay.com; CC0
Das Team verwendete Fasern, die aus der textilen Verstärkung gewonnen wurden, die üblicherweise in Reifen eingebettet sind, um deren Leistung zu gewährleisten. Die Zugabe dieser Fasern zur Betonmischung reduziert die Abplatzneigung des Betons - dort, wo Oberflächenschichten aus Beton abbrechen - unter der intensiven Hitze eines Brandes explosionsartig.
Die Verwendung von künstlichen Polypropylenfasern (PP) zum Schutz von Betonkonstruktionen vor Beschädigung oder Einsturz im Brandfall ist eine relativ bekannte Technik. Viele moderne Konstruktionen, einschließlich großer Ingenieurprojekte wie Crossrail, haben Beton verwendet, der PP-Fasern zum Schutz vor Brandabplatzungen enthält.
Die Sheffield-Studie ist die erste, die zeigt, dass diese Fasern nicht aus Rohstoffen hergestellt werden müssen, sondern aus Altreifen gewonnen werden können.
"Wir haben gezeigt, dass diese recycelten Fasern eine gleichwertige Leistung erbringen wie "reine" PP-Fasern, die viel Energie und Ressourcen für die Herstellung benötigen", erklärt Hauptautor Dr. Shan-Shan Huang vom Department of Civil and Structural Engineering an der University of Sheffield.
"Die Nutzung von Abfallstoffen auf diese Weise ist billiger und besser für den Planeten."
Die Fasern schmelzen unter der intensiven Hitze eines Feuers und hinterlassen Netzwerke aus winzigen Kanälen. Das bedeutet, dass die im Beton eingeschlossene Feuchtigkeit entweichen kann, anstatt eingeschlossen zu werden, was dazu führt, dass der Beton explosionsartig ausbricht.
"Weil die Fasern so klein sind, beeinträchtigen sie weder die Festigkeit noch die Steifigkeit des Betons", sagt Dr. Huang.
"Ihre einzige Aufgabe ist es, zu schmelzen, wenn die Hitze stark wird. Beton ist ein sprödes Material, so dass er relativ leicht ausbrechen kann, ohne dass diese Fasern dazu beitragen, den Druck im Beton zu reduzieren."
Der Schutz des Betons vor Brandabplatzungen bedeutet, dass auch durch den Beton laufende Stahlbewehrungen geschützt sind. Wenn die Stahlarmierungen extremer Hitze ausgesetzt sind, schwächen sie sich sehr schnell ab, was bedeutet, dass eine Struktur viel häufiger zusammenbricht. Das Parkhaus Liverpool Waterfront erlitt bei einem Brand im Jahr 2017 derartige Schäden, so dass das gesamte Gebäude schließlich abgerissen werden musste.
In Zusammenarbeit mit Twincon, einem Unternehmen aus Sheffield, das innovative Lösungen für die Bauindustrie entwickelt, haben die Forscher auch Technologien zur Rückgewinnung der Fasern aus den Altreifen entwickelt.
Dabei wurden die Fasern vom Reifengummi getrennt, die Fasern zu Strängen entwirrt und dann gleichmäßig in der Betonmischung verteilt.
Das Team plant, das Material weiterhin mit unterschiedlichen Verhältnissen der Fasern zum Beton und auch mit verschiedenen Betonarten zu testen. Außerdem wollen sie mehr darüber erfahren, wie die Materialien auf Wärme auf der Mikrostrukturebene reagieren. Durch das Abtasten des Betons beim Erwärmen können sie die strukturellen Veränderungen im Inneren des Materials genauer erkennen.
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