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Additive manufacturing with cement-based materials needs sound approaches for the direct, seamless integration of reinforcement into structural and non-structural elements during their fabrication. Mineral-impregnated Carbon-Fibre (MCF) composites represent a new type of non-corrosive reinforcement that offers great potential in this regard. MCF not only exhibits high performance with respect to its mechanical characteristics and durability, but it also can be processed and shaped easily in the fresh state and, what is more, automated. This article describes different concepts for the continuous, fully automated integration of MCF reinforcement into 3D concrete printing based on layered extrusion. Moreover, for one of the approaches presented and discussed, namely 3D concrete printing with MCF supply from a continuous, stationary impregnation line and deposition of MCF between concrete filaments, a feasibility study was performed using a gantry 3D printer. Small-scale walls were printed and eventually used for the production of specimens for mechanical testing. Three-point bend tests performed on two different beam geometries showed a significant enhancement of both flexural strength and, more especially, deformability of the specimens reinforced with MCF in comparison to the specimens made of plain concrete.

Für einen breiten Einsatz von Carbonbeton in der Baupraxis muss der Verbund zwischen Betonmatrix und Bewehrungselementen auch bei hohen Temperaturen sowie im Brandfall gewährleistet sein. Anorganisch imprägnierte Faserbewehrungselemente bieten eine vielversprechende Alternative zu den marktüblicheren polymerimprägnierten Carbonstrukturen, deren Verbundleistung sich mit steigender Temperatur deutlich verschlechtert. Wesentliche Herausforderung bei der Herstellung von mineralisch gebundenen Carbonfaserarmierungen ist die Auswahl einer passenden Verarbeitungstechnologie und geeigneter Rohstoffe. Die vorliegende Arbeit befasst sich mit dieser Herausforderung und konzentriert sich auf die mechanische Leistungsfähigkeit von dünnen Bewehrungsstäben aus mineralisch imprägnierten Carbonfasergarnen. Anhand von Auszugsversuchen wird gezeigt, dass die neuen Bewehrungselemente unter Temperaturbeanspruchung im Vergleich zu den polymerimprägnierten Referenzmaterialien einen deutlich besseren Verbund zum Beton aufweisen und dass der Verbund auch bis zu 500 °C hinreichend leistungsfähig bleibt.

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