Hochfeste multifunktionale Verbundwerkstoffe auf Basis von Portlandzement und Kohlenstoffkurzfasern

Abstract

In der vorliegenden Arbeit werden Kohlenstoffkurzfasern (0,2 bis 10 mm) in Portlandzementmörtel homogen dispergiert und der resultierende Verbundwerkstoff hinsichtlich seiner 3-Punkt Biegezugfestigkeit und einaxialen Druckfestigkeit untersucht. Es wird die Fasergeometrie, der Fasergehalt und die Oberflächenchemie der Verstärkungsfasern hinsichtlich einer hohen Biegezugfestigkeit der resultierenden Faser-Zement-Komposite untersucht und optimiert. Außerdem wird ein Verfahren zur Ausrichtung von Kohlenstoffkurzfasern in Portlandzementleim vorgestellt, das es ermöglicht, die Biegezugfestigkeit der mit dieser Methode hergestellten Proben noch weiter zu steigern, als es durch homogen dispergierte Fasern möglich wäre. In Hinblick auf eine praktische Anwendung dieser Zementleimsysteme mit gerichteten Kurzfasern wird der 3D-Druck als vielversprechendes Verfahren für eine automatisierte Verarbeitungstechnologie untersucht. Neben mechanisch hochfesten Verbundwerkstoffen, wird ebenso der Einsatz von elektrisch leitfähigem Portlandzementmörtel mit homogen dispergierten Kohlenstoffkurzfasern als intelligentes Heizsystem vorgeschlagen