Auf einen Blick
- Resin-imprägnierte Abfalltextilien erhöhen die Zugspannungskapazität auf 192–214 MPa – eine Steigerung um 48–65 Prozent gegenüber unbehandelten Textilien
- 10-M-Geopolymermörtel (NaOH-Sodiumhydroxid) bietet optimale Balance aus Festigkeit und Verarbeitbarkeit
- Schlupfwerte reduzieren sich von 9,2–9,5 mm auf 4,3–4,8 mm durch verbesserte Grenzflächenhaftung
- E2-Versagensmodus garantiert kontrolliertes Materialverhalten bei intakter Matrix-Substrat-Integrität
- Dualer Nachhaltigkeitsnutzen: Textilabfallverwertung und CO₂-reduzierter Bindemittel
Die wissenschaftliche Publikation untersucht resin-imprägnierte Abfalltextilien als Verstärkungsmaterial für Mauerwerk in Kombination mit Geopolymermörteln unterschiedlicher Molaritäten. Die Arbeit adressiert zwei Nachhaltigkeitsherausforderungen: wachsende Textilabfallberge und den hohen CO₂-Fußabdruck zementbasierter Bindemittel. Für das Maurerhandwerk eröffnet sich ein neues Anwendungsfeld in der nachhaltigen Mauerwerkssanierung jenseits konventioneller Stahlbetonverstärkung.
Zugfestigkeitssteigerung durch Resin-Imprägnierung
Die Laborversuche zeigen eine signifikante Verbesserung der Zugleistungsparameter durch Resin-Behandlung der Textilien. Unbehandelte Textilien erreichen Zugspannungswerte von 130 bis 144 MPa, während resin-imprägnierte Varianten 192 bis 214 MPa erzielen. Dieser Anstieg um durchschnittlich 55 Prozent resultiert aus der verbesserten Faserintegration und Lastverteilung innerhalb des Textilgeflechts. Die Resin-Behandlung fungiert als Bindemittel zwischen den einzelnen Fasern und verhindert lokale Spannungsspitzen, die bei unbehandelten Textilien zu frühzeitigem Versagen führen.
Die Schlupf-Charakteristik verbessert sich ebenfalls erheblich. Unbehandelte Textilien zeigen Schlupfwerte von 9,2 bis 9,5 Millimetern, während resin-behandelte Varianten nur noch 4,3 bis 4,8 mm erreichen. Diese Reduktion um über 50 Prozent signalisiert eine deutlich verbesserte Verankerung im Mörtelgefüge und optimiertes Spannungsübertragungsverhalten zwischen Textil und Matrix.
Geopolymermörtel: Optimale Molarität und Mischungsverhältnisse
Die Studie vergleicht drei Geopolymermörtel-Varianten mit NaOH-Molaritäten von 8 M, 10 M und 12 M. Die 10 M Variante erweist sich als Optimum hinsichtlich der Balance zwischen Matrixfestigkeit und Verarbeitbarkeit. Für die praktische Umsetzung bedeutet dies konkret: 400 g NaOH-Pellets auf 1 Liter Wasser ergeben eine 10-M-Lösung, die mit Fly Ash (Flugasche) bzw. GGBS (Ground Granulated Blast-furnace Slag) als Bindemittel angerührt wird.
Niedrigere Molaritäten (8 M) bieten zwar bessere Fließeigenschaften für die Textilimprägnierung, erreichen jedoch nicht die erforderliche Endfestigkeit von mindestens 25 MPa Druckfestigkeit. Höhere Konzentrationen (12 M) generieren zwar stärkere Bindemittel mit über 40 MPa Druckfestigkeit, beeinträchtigen jedoch die Arbeitsfähigkeit erheblich und erschweren die vollständige Textilpenetration durch erhöhte Viskosität.
Die typische Mischung für 10-M-Geopolymermörtel lautet: Flugasche (Basisbindemittel), 10-M-NaOH-Aktivatorlösung (Alkalische Flüssigkeit), Feinsand (0–2 mm) als Zuschlagstoff, und Wasser zur Einstellung der Verarbeitbarkeitskonsistenz. Das Mischungsverhältnis beträgt typischerweise 1:0,4:2 (Bindemittel:Aktivator:Sand).
Versagensmodus E2 und Arbeitssicherheit
Alle getesteten Probekörper wiesen den E2-Versagensmodus auf, gekennzeichnet durch Textilriss bei intakter Matrix-Substrat-Integrität. Dieses Verhalten ist für die Baupraxis vorteilhaft, da es kontrollierte Deformationscharakteristik mit vorhersehbarem Versagenspfad kombiniert. Die intakte Matrix-Substrat-Verbindung nach Textilversagen gewährleistet, dass die ursprüngliche Mauerwerksstruktur ihre Tragfähigkeit nicht vollständig verliert.
Transferpotenzial für Maurer
Für das Maurerhandwerk eröffnet diese Technologie konkrete Anwendungsfelder in der Mauerwerkssanierung und -verstärkung. Bestehende Mauerwerkspfeiler, Wandabschnitte oder historische Bausubstanz können durch textile Bewehrungszuglagen ertüchtigt werden, ohne die visuelle Erscheinung signifikant zu verändern.
Konkrete Umsetzungshinweise
Bezugsquellen für resin-imprägnierte Textilien: Spezialschneider für technische Textilien (kein Standard-Baumaterial), beispielsweise Sioen Industries (Belgien), solidian GmbH (Deutschland) für AR-Glas-Textilien mit Polymerimprägnierung. Alternativ: Unbehandelte Textilien mit epoxydharzbasierter Resin-Behandlung vor Ort.
Verarbeitungsanleitung Geopolymermörtel: 1. NaOH-Pellets vorsichtig in Wasser lösen (10 M = 400 g NaOH auf 1 L Wasser), 2. Flugasche und Sand trocken vermischen, 3. Aktivatorlösung zugeben und 5–10 Minuten mischen, 4. Konsistenz auf Spritz- oder Streichfähigkeit einstellen, 5. Textil einlegen und mit Mörtel umhüllen, 6. Aushärtungszeit beachten: 24–48 Stunden bei 20–25 °C Umgebungstemperatur.
Arbeitssicherheitshinweise (10-M-NaOH): 10-M-Natriumhydroxidlösung ist stark ätzend (pH > 14). Pflichtausrüstung: chemikalienbeständige Schutzhandschuhe (Nitril, mind. 0,5 mm), Schutzbrille mit Seitenschutz, langärmelige Schutzkleidung, Stiefel mit chemikalienbeständiger Sohle. Bei Hautkontakt sofort mit viel Wasser abspülen. Bei Augenkontakt 15 Minuten mit Wasser spülen und Arzt konsignieren. Arbeitsbereich belüften – NaOH-Dämpfe reizen Atemwege. NOTFALLNUMMER: 112 oder Giftinformationszentrum.
Bestehende TRM-Systeme (Textile Reinforced Mortar) bilden die technologische Basis – die Innovation liegt in der Kombination mit Abfalltextilien und Geopolymerbindemitteln. RILEM-Empfehlungen für Verbundprüfungen (2018) bieten standardisierte Testmethoden für die Qualitätssicherung.
Fazit
Resin-imprägnierte Abfalltextilien in Kombination mit 10-M-Geopolymermörtel stellen eine im Labor validierte Verstärkungstechnologie für Mauerwerksstrukturen dar. Die erreichten Zugfestigkeitswerte von 192–214 MPa bei kontrolliertem E2-Versagensmodus positionieren diese Methode als potenzielle Alternative zu konventionellen Stahlbetonverstärkungen. Die Technologie befindet sich auf TRL 4 und erfordert weitere Validierung unter Baustellenbedingungen.
Für die praktische Anwendung ist ein schrittweiser Transfer über Pilotprojekte empfehlenswert, begleitet durch materialtechnische Qualitätssicherung nach RILEM-Standards und strikte Einhaltung der Arbeitsschutzmaßnahmen beim Umgang mit hochkonzentrierter NaOH-Lösung.
Quellen
- Primär: Enhancing interfacial bond performance of waste textile-reinforced geopolymer mortar for masonry retrofitting (2025). https://doi.org/10.1038/s41598-026-42217-4
- State-of-the-art on strengthening of masonry structures with textile reinforced mortar (TRM) (2018). https://doi.org/10.1617/s11527-018-1187-5
- Recommendation of RILEM Technical Committee 250-CSM: Test method for Textile Reinforced Mortar to substrate bond characterization (2018). https://doi.org/10.1617/s11527-018-1188-4
- Sustainable reuse of Waste Tire Textile Fibers (WTTFs) as reinforcement materials for expansive soils (2019). https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.03.062
- Out-of-plane response of masonry walls strengthened using textile-mortar system (2018). https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2018.05.048
- Performance of geopolymer mortar cured under ambient temperature (2020). https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.118720
- Cantilever flexural strength tests of masonry infill walls strengthened with textile-reinforced mortar (2020). https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2020.111050