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Mittwoch, 21. 11 2018

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Faserbeton

Im allgemeinen Sprachgebrauch werden gewissermaßen alle Betone, die Fasern enthalten, als Faserbeton, früher auch Faserzement, bezeichnet.

Terminologisch richtig sind unter Faserbetonen (FB) jene Betone zu verstehen, bei denen die Fasern eine statische Funktion übernehmen, während Betone mit Fasern  alsBetonzusatzstoff ohne statische Funktion die Gruppe der fasermodifizierten Betone (FMB) bilden.

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Kunststein aus Faserbeton, leicht, robust und langlebig.

Während die fasermodifizierten Betone aus der Bautradition entstanden sind, wurden die heute verwendeten Faserbetone gezielt auf der Grundlage des Verständnisses zur Funktionsweise von Verbundwerkstoffen entwickelt. Sie gehören zwischenzeitlich zu den Hightech-Werkstoffen im Bauwesen.

GFB Glasfaserbeton
SF-Beton Stahlfaserbeton
TB Textilbeton

Je nach Art und Menge werden durch die Zugabe von Fasern bestimmte Betoncharakteristika in speziellen Phasen der Betonerhärtung oder im erhärteten Beton beeinflusst. Die jeweils erzielbaren Eigenschaften des Verbundwerkstoffes hängen im wesentlichen von folgenden Parametern ab:

•    dem Faserwerkstoff als solches und seiner Dauerhaftigkeit
•    den mechanischen und geometrischen Eigenschaften der Faser
•    dem Fasergehalt, insbesondere der Anzahl der Einzelfasern
•    der Faserorientierung (dimensionale Anordnung und Verteilung der        Fasern)                                              
•    dem Verbund zwischen Beton und Fasern

Um in der erhärteten Matrix eine statische Funktion im Sinne einer Bewehrung zu erreichen, müssen Festigkeit und E-Modul der Fasern stets über derjenigen der Matrix liegen. Zudem müssen die Fasern in einer Quantität vorliegen, die analog zum Stahlbeton einer Mindestbewehrung entspricht.

Für die Duktilität des Verbundwerkstoffes als solches ist das Verhältnis von Zugfestigkeit und Verbundverhalten der Faser ausschlaggebend, hierfür ist  auch eine ausreichende Faserlänge erforderlich. Ziel ist es, einen planmäßigen Auszug einer  - ggf. spröden - Faser aus der Matrix bei einer entsprechenden Zugkraft pro Faser zu erreichen.

Insbesondere bei Glasfaserbeton wird dadurch mit zwei an sich spröden Werkstoffen, Beton und Glas, ein wirklich duktiler Werkstoff erzeugt. 
 
 
 
 
 

Fasermörtel / Fasermodifizierter Beton (FMB)

In fasermodifizierten Mörteln, Putzen und Betonen nehmen „textile Fasern“  mit  großer Zugfestigkeit und hohem E-Modul in unmittelbarer Umgebung eines sich bildenden (Mikro-)Risses die dort entstehende Zugkräfte auf und verhindern deren Vergrößerung. 

Bei steigender Dosierung mit geeigneten Fasern erhöht sich die Bruch-, Schlag- und Zugfestigkeit eines solcherart fasermodifizierten Bauteils.

Im Unterschied zu recht groben Drahtfaserstiften aus Metall und länglichen Spänen aus Stahl, die unter dem Oberbegriff „Stahlfasern“ vorwiegend in  Beton mit Bauteilquerschnitten von entscheidend mehr als 6 cm eingesetzt werden, zeichnen sich die hier genannten Fasermörtel  mit textilen Fasern durch eine spürbare Vergütungswirkung in dünnen Bauteilen von wenigen Millimetern aus.  

Entsprechend der zementären Bindemittelmatrix können unterschiedliche Faserarten zum Einsatz kommen. Zur dauerhaften Bewehrung in alkalischen Medien, z. B. Beton, sind  alkaliresistente (AR-) Fasern erforderlich, während inertes Fasermaterial, beispielsweise aus Polypropylen (PP-Fasern) neben einer Funktion als temporäre Sekundärbewehrung andere Aufgaben erfüllen kann. PP-Fasern werden in erster Linie wegen ihrer vorteilhaften Funktion beim Brandverhalten in Betonbauteilen und z.B. in Estrichen als Nachweis einer erfolgten Faserzugabe mit temporärer Funktion verwendet.

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Der Wuppertaler Theaterplastiker Arnold Müller gestaltet neben beeindruckend realistischen Tierplastiken aus Glasfaserbeton auch Bühnendekorationen aus fasermodifizierten Gipssystemen.

AR-Glasfasern die Gebrauchstauglichkeit eines Betons bereits bei sehr geringen Zugabemengen von rd. 0,15 M.-%.

Im Unterschied zu hoch bewehrtem GFB (Glasfaserbeton) mit Gehalten von 3 - 5 Volumenprozent stellen Glasfasern bei einer geringen Dosierung von wenigen Gramm pro Kubikmeter  (im FMB) jedoch keine statisch wirksame Bewehrung des Baustoffs dar. Fasern bzw. Glasfasern, die dem Beton in einer Menge im Promillebereich zum Beton zugegeben werden, sind bei dieser geringen Dosierung lediglich als vergütender Zusatzstoff zu betrachten.

Die Verwendung geringer Zugabemengen von Bewehrungsfasern aus AR-Glas, Karbon oder Stahl ist in Normalbeton insbesondere bei solchen Bauteilen zweckmäßig, an die besondere Anforderungen hinsichtlich der Rissfreiheit gestellt werden, beispielsweise weiße Wannen, Bauteile aus Spannbeton oder flüssigkeitsundurchlässige Betonkonstruktionen.

Als durchaus erfolgreiche Mikrobewehrung werden  Armierungen aus textilen Fasern auch bei anderen Bauteilen zementgebundener Baustoffe  eingesetzt, z.B. für Estriche, Industrieböden oder Betonfertigteile.

 

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