Faserbeton und Fasermörtel

Faserbeton

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

Terminologisch richtig sind unter Faserbetonen (FB) jene Betone zu verstehen, bei denen die Fasern eine statische Funktion ĂŒbernehmen, wĂ€hrend Betone mit Fasern als Betonzusatzstoff ohne statische Funktion die Gruppe der fasermodifizierten Betone (FMB) bilden.


Kunststein aus Faserbeton, leicht, robust und langlebig.

WÀhrend die fasermodifizierten Betone aus der Bautradition entstanden sind, wurden die heute verwendeten Faserbetone gezielt auf der Grundlage des VerstÀndnisses 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 BetonerhÀrtung oder im erhÀrteten Beton beeinflusst. Die jeweils erzielbaren Eigenschaften des Verbundwerkstoffes hÀngen 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 erhĂ€rteten Matrix eine statische Funktion im Sinne einer Bewehrung zu erreichen, mĂŒssen Festigkeit und E-Modul der Fasern stets ĂŒber derjenigen der Matrix liegen. Zudem mĂŒssen die Fasern in einer QuantitĂ€t vorliegen, die analog zum Stahlbeton einer Mindestbewehrung entspricht.

FĂŒr die DuktilitĂ€t des Verbundwerkstoffes als solches ist das VerhĂ€ltnis von Zugfestigkeit und Verbundverhalten der Faser ausschlaggebend,  hierfĂŒr ist unter anderem eine ausreichende FaserlĂ€nge erforderlich.  Ziel ist es, einen planmĂ€ĂŸigen 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 ZugkrĂ€fte auf und verhindern deren VergrĂ¶ĂŸerung. 

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 lĂ€nglichen SpĂ€nen 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 spĂŒrbare VergĂŒtungswirkung in dĂŒnnen Bauteilen von wenigen Millimetern aus.  

Entsprechend der zementĂ€ren Bindemittelmatrix können unterschiedliche Faserarten zum Einsatz kommen. Zur dauerhaften Bewehrung in alkalischen Medien, z. B. Beton, sind  alkaliresistente (AR-) Fasern erforderlich, wĂ€hrend inertes Fasermaterial, beispielsweise aus Polypropylen (PP-Fasern) neben einer Funktion als temporĂ€re SekundĂ€rbewehrung andere Aufgaben erfĂŒllen 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 temporĂ€rer Funktion verwendet.

Der Wuppertaler Theaterplastiker Arnold MĂŒller gestaltet neben beeindruckend realistischen Tierplastiken aus Glasfaserbeton auch BĂŒhnendekorationen 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 vergĂŒtender Zusatzstoff zu betrachten.

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

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