Hochleistungswerkstoff DUCON

DUCON: Ein leistungsfähiger Werkstoff bei dynamischen Einwirkungen

© Foto Fraunhofer EMI

Das One World Trade Center in New York - Hier wurde DUCON für mehr Sicherheit eingesetzt.

© Foto Fraunhofer EMI

Das One World Trade Center in New York City.

Immer mehr Menschen leben in Städten eng beieinander, damit steigen auch die Gefahren durch Extrembelastungen infolge von Naturkatastrophen, Unfällen und terroristischen Anschlägen. Beim Bau großer Wohnhäuser oder kritischer Infrastrukturen können neue Werkstoffe dazu beitragen, diese Gebäude sicherer gegen derartige extreme Einwirkungen zu machen. Ein prominentes Beispiel hierfür ist das One World Trade Center in New York City, das auf Ground Zero im Jahr 2013 fertiggestellt wurde.

Der Sicherheitsaspekt spielte hier auch in der Auswahl der verwendeten Baustoffe eine große Rolle. Hier kam der Hochleistungswerkstoff DUCON® zum Einsatz, der vom Fraunhofer EMI gemeinsam mit der Firma DUCON entwickelt und optimiert wurde.

Dieses Material ist ein Verbundwerkstoff, in das eine Mikrostahlbewehrung in eine hochfeste Betonmatrix eingebettet ist. Es bietet eine hohe Schutzwirkung bei dynamischen Einwirkungen. Mit einer Druckfestigkeit von über 150 Megapascal und einer hohen Zugfestigkeit von mehr als 6 Megapascal zeichnet sich die Betonmatrix ebenso durch eine optimierte Mikrostruktur mit geringer Porosität aus, was zu einem hervorragenden Verbund mit der Stahlbewehrung führt. Erst dadurch können die positiven Eigenschaften erreicht werden. Die Verwendung von Hochleistungskomponenten sowie die Zugabe von feinen Zuschlägen führen zu einer Optimierung der Packungsdichte. Die geringere Porosität, aber auch die hohen Festigkeitswerte können die Anwendungsbreite von Betonwerkstoffen erheblich vergrößern.

Die Verwendung der Bewehrung in Form von Mikrostahlmatten bewirkt nicht nur eine Reduktion der Sprödigkeit, sondern auch eine Verbesserung des Verhaltens bei Maximalbelastung und führt zu einer deutlichen Steigerung der Bruchenergie.

DUCON® eignet sich aufgrund seiner speziellen Mikrostruktur auch für den Einsatz in aggressiven Umgebungen, wie zum Beispiel Meerwasser. Versuche am Ernst-Mach-Institut haben gezeigt, dass die Anwendung des Materials in kritischen Bauteilen ein signifikant höheres Schutzniveau ermöglicht.