Bauinformant bloggt Beton

Von der Fakultät Bauingenieurwesen der Technischen Universität Dresden zur Erlangung des akademischen Grades eines Doktor-Ingenieur (Dr.-Ing.) genehmigte Dissertation von
MIKE RICHTER
aus Strießen

Hauptberichter: Prof. Dr.-Ing. habil. Bernd W. Zastrau
Mitberichter: Prof. Dr.-Ing. Harald Schorn
Mitberichter: Prof. Dr.-Ing. habil. Reinhold Kienzler

Tag der mündlichen Prüfung: 04. Februar 2005
Berichte des Instituts für Mechanik und Flächentragwerke
Heft 2 (2005)

Herausgeber:
Technische Universität Dresden
Fakultät Bauingenieurwesen
Institut für Mechanik und Flächentragwerke
Dipl.-Ing. Mike Richter
D-01062 Dresden
Telefon: (0351) 463 35369
Fax: (0351) 463 37200
E-mail: Mike.Richter2@mailbox.tu-dresden.de

Zusammenfassung:

Gegenstand dieser Arbeit ist die Entwicklung mechanischer Modelle auf der Mesoebene zur analytischen Beschreibung des makroskopischen Materialverhaltens von textilbewehrtem Feinbeton.

Für die Modellierung der heterogenen Struktur wird das Konzept der repräsentativen Volumenelemente (RVE), die für die Mesostruktur des betrachteten Verbundwerkstoffes repräsentativ sind, verwendet. Der Übergang von dem heterogenen Materialverhalten auf der Mesoebene zum mittleren Materialverhalten auf der Makroebene erfolgt mittels Homogenisierung.

Auf Basis der mikromechanischen Grundlösung für ellipsoidförmige Einschlüsse nach ESHELBY wird ein Modell entwickelt, das die Ermittlung des Materialverhaltens von multidirektional bewehrtem Feinbeton ermöglicht. Durch die Anwendung einer Effektive-Feld-Theorie wird die gegenseitige Beeinflussung der unterschiedlich orientierten Bewehrungen in einem gemittelten Sinn betrachtet. Die ab einer bestimmten makroskopischen Beanspruchung entstehenden Mikrorisse berücksichtigt das mechanische Modell über einen durch die Mikrorisse hervorgerufenen zusätzlichen Verzerrungsanteil im RVE. Mittels der verwendeten Effektive-Feld-Theorie kann eine mittlere Beeinflussung zwischen den Mikrorissen und der Rovingbewehrung erfasst werden. Für den Übergang von der Mikrorissbildung zur Makrorissbildung wird für das mechanische Modell der Begriff einer maximalen Mikrorissdichte eingeführt.

Überschreitet die Mikrorissdichte im RVE diesen maximalen Wert, vereinigen sich die Mikrorisse zu Makrorissen. Zur Beschreibung des mechanischen Verbundverhaltens zwischen Roving und Matrix beim Rovingauszug am Makroriss wird eine multilineare Schubspannungs-Schlupf-Beziehung verwendet, welche die Schädigung des Roving-Matrix-Verbundes bis hin zum vollständigen Versagen erfasst. Damit lassen sich experimentell ermittelte Kraft-Verformungskurven an Zugproben wirklichkeitsnah abbilden. [...]

Der Volltext dieser Dissertation  (2005) ist nachfolgend als Pdf-Dokument abrufbar (209 Seiten, externer Link)

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Mit dem Neubau des Instituts für Textiltechnik der RWTH Aachen wurde bautechnisches Neuland betreten. Die weltweit größte Fassade aus Textilbeton bietet höhere Festigkeit bei niedrigerem Gewicht und spart 80 Prozent CO2 bei der Herstellung. Der Bau- und Liegenschaftsbetrieb NRW investierte rund 12,5 Millionen Euro als Bauherr und Vermieter in die neue Halle.

Am Freitag, 11. September 2009, ist im Hochschulerweiterungsgelände Seffent/Melaten der Neubau INNOTEX des Instituts für Textiltechnik der RWTH Aachen feierlich eingeweiht worden.

„Hier ist ein neuer Schmelztiegel der Textilforschung entstanden“, freute sich der Parlamentarische Staatssekretär im Bundesforschungsministerium, Thomas Rachel. „Die in den INNOTEX-Neubau bisher geflossenen Bundesmittel von rd. 6,3 Mio. Euro sind gut angelegt und werden die schon vorhandene hohe Qualität der Forschungsarbeiten noch steigern helfen. Innovative Werkstoffentwicklungen wie moderne Textilien fördert das Forschungsministerium als wichtige Schlüsselinnovationen im Rahmen der Hightech-Strategie, da sie oft der Anfang von neuen, erfolgreichen und marktfähigen Produkten sind.“

INNOTEX ist das Kompetenzzentrum für innovative Textilstrukturen und Medizintextilien. 200 Mitarbeiter des RWTH-Instituts sowie mehr als 170 Maschinen sind auf einer Gesamtfläche von 4.000 Quadratmetern untergebracht. Die Fassade von INNOTEX besteht aus Elementen mit zwei textilbewehrten Betondeckschichten sowie einer Dämmschicht. Diese Sandwichkonstruktion ist im Rahmen eines von der Europäischen Union geförderten LIFE-Projekts entwickelt worden. Die RWTH-Institute für Massivbau, Bauforschung und Textiltechnik sowie führende Industrieunternehmen kooperierten hierbei.

Die Fassade ist die weltweit bisher größte bautechnische Anwendung des Werkstoffs „Textilbeton“. Textilbewehrter Beton ist ein Verbundstoff, der aus zwei Komponenten besteht: einer textilen Bewehrung aus Glastextilien und einer Betonmatrix. Die Vorteile des Verbundstoffes liegen in der höheren Festigkeit und Steifigkeit bei niedrigerem Gewicht sowie der Korrosionsbeständigkeit. Darüber hinaus ist der Kohlendioxid-Ausstoß bei der Herstellung solcher Bauteile im Vergleich zu Stahlbeton um 80 Prozent geringer. Im Rahmen ihrer Forschung haben RWTH-Wissenschaftler gezeigt, dass sich beim Einsatz von textilbewehrtem Beton sehr leichte, sogar filigrane und dabei durchaus komplexe Baukonstruktionen realisieren lassen.

„Seit Beginn der Planungen sind wir stark gewachsen – um 35 Prozent. Daher ist das Gebäude jetzt schon zu klein“, erläutert Prof. Thomas Gries. „Unter Beteiligung und mit Unterstützung von RWTH und BLB denken wir deshalb bereits über einen Erweiterungsbau nach.“

Quelle: Presseinfo BLB NRW (Bau- und Liegenschaftsbetrieb  NRW) vom 11.09.2009:

Von der Fakultät für Bauingenieurwesen der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule Aachen zur Erlangung des akademischen Grades eines Doktors der Ingenieurwissenschaften genehmigte Dissertation (2005)

vorgelegt von
Matthias Molter
aus
Willich

Berichter: Universitätsprofessor Dr.-Ing. Josef Hegger
Universitätsprofessor Dr.-Ing. Manfred Curbach
Tag der mündlichen Prüfung: 3. Juni 2005

Textauszug

1 Einleitung
1.1 Veranlassung
Textilbewehrter Beton ist ein Verbundwerkstoff, der aus einer hochfesten Feinbetonmatrix und einer Bewehrung aus offenmaschigen Textilien besteht. Unter Belastung nimmt der Feinbeton die einwirkenden Druckkräfte, die textile Bewehrung die freiwerdenden Zugkräfte
nach der Rissbildung auf.  Im Vergleich zum Stahlbeton sind aufgrund der korrosionsbeständigen textilen Bewehrung Betonüberdeckungen von wenigen Millimetern möglich, die dünnwandige und filigrane
Konstruktionen erlauben. Profilabmessungen, wie sie aus dem Stahlbau oder dem Faserverbundkunststoffbau bekannt sind, sind für textilbewehrten Beton denkbar. Zusätzlich ist durch die Verwendung von Textilien eine zielgerichtete Anordnung der Bewehrung in Richtung der  Zugbeanspruchung eines Bauteils möglich. Dies führt zu einer wirtschaftlicheren Ausnutzung des Bewehrungsquerschnitts im Vergleich zu Kurzfasern, die ungerichtet in der Matrix liegen und nur zu einem geringen Anteil wirksam sind [...]

Den Volltext können Sie nachfolgend als Pdf-Dokument (externer Link, 221 Seiten) abrufen:

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Von der Fakultät Bau- und Umweltingenieurwissenschaften der Universität Stuttgart zur Erlangung der Würde eines Doktor-Ingenieurs (Dr.-Ing.) genehmigte Abhandlung (2004)

Vorgelegt von
Markus Krüger
aus Essen

Institut für Werkstoffe im Bauwesen der Universität Stuttgart, 2004

Textauszug
Einleitung
Die Bewehrung zementgebundener Bauteile mit nichtmetallischen Werkstoffen (Textilien) hat mehrere Vorteile: der Korrosionsangriff im carbonatisierten Beton oder im chloridangereicherten Beton besteht nicht; Bauteile können sehr dünn ausgeführt werden; die nichtmetal-lischen Werkstoffe sind leicht und biegsam und dennoch hochfest. Daher wird von nichtme-tallischer Bewehrung schon lange in Form von Fasern und Rovings Gebrauch gemacht. Kurz-faserbewehrung, wie sie in der Praxis bereits vielfach angewendet wird, hat allerdings den Nachteil, dass aufgrund deren gleichmäßiger Verteilung im Bauteil eine systematische Verstärkung nicht möglich ist und daher hohe Faseranteile benötigt werden. Die Verwendung einzelner Rovings ist hier ein erster Schritt, bei dem nichtmetallische Bewehrungen gezielt nur dort eingelegt werden, wo sie konstruktiv benötigt werden.

Eine neue Entwicklung der letzten Jahre besteht in der Verwendung von textiler Bewehrung, also zwei- oder dreidimensional vorgeformten Bewehrungselementen in zementgebundenen Bauteilen. Der Einsatz textiler Bewehrung ist damit ein nächster Entwicklungsschritt, ver-gleichbar mit dem der Verwendung von Mattenstahlbewehrung anstatt von Stabstahlbeweh-rung. Die Bewehrung kann hier zielgerecht für die jeweiligen Anforderungen vorgefertigt werden und ermöglicht so eine einfach applizierbare und gleichmäßige Verstärkung größerer Flächen.
Der Einsatz von textiler Bewehrung in Beton wurde in der jüngeren Vergangenheit insbesondere in Deutschland verstärkt untersucht. Beispielsweise werden in Deutschland derzeit grundlegende Untersuchungen zum Einsatz textiler Bewehrungen im Betonbau hauptsächlich an der RWTH Aachen sowie an der TU Dresden innerhalb von Sonderforschungsbereichen durchgeführt. An der Universität Stuttgart wurde im Rahmen eines Forschungsvorhabens hingegen die Verwendung von textiler Bewehrung als Vorspannelement zur Herstellung dün-ner Betonplatten untersucht. Mit der Problematik der Vorspannung textiler Bewehrung sowie der Herstellung dünner, vorgespannter, ausschließlich textilbewehrter Betonplatten befasst sich demnach auch die vorliegende Arbeit.

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Modulare Bausysteme aus Textilbeton-Sandwichelementen
Schneider, H.N., Schätzke, C., Feger, C., Horstmann, M., Pak, D.
im Tagungsband: Textilbeton – Theorie und Praxis – 4. Kolloquium zu textilbewehrten Tragwerken (CTRS4), Dresden, Seiten 565-576, 2009
Zusammenfassung: Sandwichelemente mit Deckschichten aus Textilbeton und tragenden Dämmkernen verfügen über ein breites Leistungsprofil, von selbsttragenden Fassadenbauteilen bis zu tragenden Wand-, Dach- und Deckenbauteilen. Trotz der geringen Bauteilstärke von nur 18 – 20 cm besitzen Sandwichelemente aus Textilbeton neben der hohen Tragfähigkeit ein günstiges bauphysikalisches Verhalten hinsichtlich des Wärme- und Schallschutzes. Anhand eines kleinen Experimentalbaus wurde im Rahmen des Sonderforschungsbereichs SFB 532 an der RWTH Aachen die Anwendbarkeit von tragenden Sandwichbauteilen verifi-ziert. Dabei wurden wesentliche Fragestellungen wie Konstruktion und Gestalt, Tragverhalten, Bauteilfügung, Herstellungstechnik und Montage untersucht.

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Textilbeton – Ein neuer Verbundwerkstoff
Raupach, M. , Orlowsky, J.
im Tagungsband: 10. Internationales Aachener Schweißtechnik Kolloquium, 2007

Zusammenfassung
Der im Bauwesen neue Verbundwerkstoff „Textilbeton“ ermöglicht die Realisierung hochfester, dünnwandiger Tragwerkstrukturen mit komplexen Geometrien aus Beton. Hierzu werden Textilien aus Glas und/oder Carbon anstelle herkömmlichen Bewehrungsstahls in den Beton eingebettet. Diese Textilien übernehmen die Zugkräfte, die auf das Bauteil einwirken. Der vorliegende Beitrag beschreibt diesen Verbundwerkstoff und zeigt beispielhaft das Potential des Werkstoffes durch Auswahl entsprechender Materialkombinationen. So kann durch den Einsatz geeigneter polymerer Beschichtungen auf den Textilien die Tragfähigkeit und Beständigkeit des Textils im Bauteil erheblich verbessert werden.

Den Volltext finden Sie nachfolgend als Pdf-Dokument (externer Link, 9 Seiten)

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Schneider, H.N., Schätzke, C., Feger, C.
db deutsche bauzeitung, Band 143. Jahrg, No. 08, Seiten 66-69, 2009

Textauszug:

Textilbeton ist ein Verbundwerkstoff aus einer fließfähigen Feinbetonmatrix  mit einem Größtkorn von 1 mm und einer Bewehrung aus technischen  Textilien aus Glas- oder Carbonfasern. Aufgrund seiner Komponenten verfügt er über eine hohe Druck- (60–80 N/mm2) und Biegezugfestigkeit und ermöglicht die Herstellung dünnwandiger, 10–30 mm dicker Bauteile mit scharfkantigen Konturen. In Abhängigkeit von der Bauteilgeometrie und dem Bewehrungsgrad kommen im Wesentlichen das Gießen, das Laminieren und das Spritzen als Herstellungsmethoden zum Einsatz. Während beim Gießen die Anzahl der Bewehrungslagen auf maximal drei bis vier begrenzt ist, können in Laminier- oder Spritztechnik hergestellte Bauteile mit deutlich mehr Schichten bewehrt werden, da hier dünne Lagen Beton und Bewehrungstextilien abwechselnd in die Schalung eingebracht werden. [...]

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Applications of fiber-reinforced high-performance concrete
Anwendungen von hochfesten Faserbeton
Aarup, Bendt; Jensen, Lars Rom;

CRC – Compact Reinforced Composite – ist die Bezeichnung für einen speziellen hochfesten Faserbetontyp mit Druckfestigkeiten von 150 bis 400 N/mm2, der 1986 entwickelt wurde. CRC wird in der Regel in Verbindung mit Stahlfasern und herkömmlichen Bewehrungsstäben verwendet.

In den vergangenen zehn Jahren wurde er für konstruktive Bauteile eingesetzt, und zwar vorwiegend für Betonfertigteile wie Balkonplatten und Treppen. Der dänische Fertigteilhersteller Hi-Con, der im Jahr 2001 mit der Produktion von CRC begonnen hatte, war gemeinsam mit CRC Technology, dem Zulieferer eines speziell für diesen Zweck entwickelten Zements, maßgeblich an der Entwicklung neuer Anwendungen für hochfesten Faserbeton beteiligt. Im vorliegenden Artikel werden die Eigenschaften dieses Baustoffs erläutert, einige Anwendungsbeispiele dargestellt und Perspektiven im Hinblick auf neue Anwendungen und Märkte erörtert.

Compact Reinforced Composite (CRC) is the designation
of a special type of fi ber-reinforced concrete developed
in 1986 that provides high compressive strengths of 150 to
400 N/mm2. CRC is typically used in combination with
steel fi bers and conventional rebars. During the last ten
years, it has been used in structural applications – mainly
for precast elements such as balcony slabs and staircases.
Hi-Con, a Danish precast producer which started producing
CRC in 2001, has been one of the main drivers in developing
new applications for fi ber-reinforced high-performance
concrete (FRHPC) together with CRC Technology, a
supplier of a special cement for FRHPC. This article describes
the properties of this material, outlines some examples
of its use and discusses prospects in terms of new
applications and new markets.

Artikel aus der Zeitschrfit:

BFT Betonwerk + Fertigteil-Technik, Concrete Plant + Precast Technology
ISSN: 0373-4331
Jg.: 74, Nr.10, 2008
Seite 18-26 (7 Seiten), Abb.,Lit.

Sprache: Deutsch, Englisch,

Standort in der IRB-Bibliothek: IRB Z 54

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(9 S., Pdf-Dokument, externer Link)

Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Schalungselement, das aus einer mit technischen Textilien bewehrten Platte besteht. Durch eine spezielle Strukturierung wird das Bauteil stabilisiert und ist somit selbsttragend. Das Schalungselement wird mit einer hydraulisch abgebundenen Matrix (z.B. Feinbeton) ausgegossen, wobei diese das Textil durchdringt. Nach dem Ausschalen hat man ein Fertigbauteil, das nach der Verwendung als Schalungselement (verlorene Schalung) im Bauteil verbleibt, es ist also bauteilintegriert. Derartige Elemente übernehmen die Schalungsfunktion, bilden die Bauteiloberfläche und können auch statisch in die Gesamtstruktur angerechnet werden. Mindestens eine Seite hat Sichtbetonqualität und kann glatt oder strukturiert sein.

Anwendung

Die derzeit verwendeten Schalungselemente müssen nach jeder Betonage entfernt werden. Aufgrund von Verschleißerscheinungen finden die Schalungsplatten nur wenige Male Verwendung. Die neuen Fertigteilelemente werden werksmäßig hergestellt und in das Bauteil integriert. Dadurch ist die Qualität der Betonoberfläche durchweg sehr gut. Weiterhin ist es möglich, strukturierte Oberflächen herzustellen. Eine insgesamt verbesserte und gleichmäßigere Betonqualität kann je nach Einsatz der im Fertigbauteil verwendeten Betonrezeptur auch wesentlich zur Dauerhaftigkeit der Gesamtkonstruktion beitragen. Die Wertschöpfung im Bereich der Fertigteilindustrie wird dadurch vergrößert und neue Marktsegmente können erschlossen werden. Geeignet sind derartige Bauteile insbesondere für großflächige Anwendungen beispielsweise bei Büro- oder Verwaltungsgebäuden.

Aktueller Stand

Die Erfindung wurde im Januar 2004 von der RWTH Aachen zum Patent angemeldet. Berechnungen wurden durchgeführt, verschiedene Muster liegen vor. Weitere Muster können hergestellt werden, auch nach Kundenanforderung.

Alle Vorteile auf einem Blick:
- Verbesserte Rohstoffverwertung, Entsorgung von Schalungsplatten entfällt
- Gute Umweltverträglichkeit
- Hohe Qualität der Betonoberfläche
- Strukturierte und/oder farbige Oberflächen möglich
- Hohe Tragfähigkeit
- Geringes Gewicht
- Gute Verarbeitbarkeit
- Gute Dauerfestigkeit

Die PROvendis GmbH bietet im Auftrag der RWTH Aachen interessierten Unternehmen Lizenzen für dieses Verfahren und zur Produktion entsprechender Bauteile an. Die PROvendis GmbH ist die Patentverwertungsgesellschaft der Hochschulen des Landes NRW

Kontakt:

Dr.-Ing. Ilona Gehrig
Tel.: 0208 94 105 22
Fax: 0208 94 105 50
E-Mail: ig@provendis.info
Web: www.provendis.info
www.lifesciencepatente-nrw.de

Stichwort: BISS
Eine Erfindung der RWTH Aachen

Die Dauerhaftigkeit glasfaserbewehrter Betonbauteile wird wesentlich durch die Zusammensetzung der Zementsteinmatrix, die Art des Glases und dessen Oberflächenbeschaffenheit einschließlich erforderlicher Beschichtungen bestimmt. Im Beitrag wird anhand experimenteller Ergebnisse eine Übersicht zu den einzelnen Einflüssen und deren Zusammenwirken im Materialverbund gegeben.

1 Einleitung

Im äußerst breiten Anwendungsspektrum für textile AR-Glasfaserbewehrungen werden zwei große Hauptrichtungen unterschieden, die jeweils spezifische stoffliche Anforderungen stellen. Das ist zum einen die Herstellung von dünnwandigen Fertigteilen unterschiedlichster Art und Zweckbestimmung, zum anderen die Instandsetzung und
Verstärkung von Stahlbetonbauteilen. Auf allen Ebenen hat die Dauerhaftigkeit eine zentrale Bedeutung. Aus den unterschiedlichen Zielsetzungen leiten sich unterschiedliche
Anforderungen und Maßnahmen zur Sicherstellung der Dauerhaftigkeit ab. Die Arbeitsgebiete der stofflichen Forschung und Entwicklung gliedern sich dabei in drei große Teilgebiete, die durch die Begriffe Betontechnologie, Garne aus Glasfasern und Verbundverhalten gekennzeichnet sind. Danach sind auch die nachfolgenden Abschnitte unterteilt.

2 Herstellung und Betontechnologie

2.1 Betontechnologie für dauerhafte Fertigteile

Ein wesentlicher Aspekt für einen wirtschaftlichen Einsatz von Textilbeton innerhalb von Fertigungsanlagen ist die Entwicklung von gezielt an die Herstellungsprozesse angepaßten
Feinbetonen, die bei einer vollständigen Durchtränkung der textilen Bewehrung einen guten Verbund gewährleisten. Im Rahmen des SFB 532 an der RWTH Aachen wurde
eine produktionstechnische Anlage für die quasi-kontinuierliche Herstellung von textilbewehrten Elementen entwickelt. Das Textil wird über Walzen ausgerichtet und in eine doppelwandige U-Schalung geführt. In diese Schalung wird dann der fließfähige Feinbeton injiziert und anschließend bei schubweiser Taktung unter hohem Druck entwässert, verdichtet und damit in einen grünstandfesten Zustand überführt. Für dieses Herstellverfahren sind Feinbetone zu entwickeln, die sich durch eine hohe Fließfähigkeit
für den Injiziervorgang und u. a. geeignete Sieblinien auszeichnen, die eine Entwässerung des Betons und eine anschließende hohe Grünstandfestigkeit erlauben [...]

Der komplette Fachtext ist 2004 im Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG, Berlin erschienen: Beton- und Stahlbetonbau 99, Heft 6

Den kompletten Fachtext „Betontechnologie und Dauerhaftigkeit von glasfaserbewehrten Bauteilen“ wird als Pdf- Dokument zur Verfügung gestellt (8 Seiten):

> zum Download

lesen Sie dazu auch auf bauinformant: Thema des Monats Juli 09: Glasfaserbeton (externer Link):

Fachtext von:
Dr. Ulrich Pachow
Durapact Gesellschaft für Faserbetontechnologie mbH

Ein Schritt, Betonbauteile noch dünner, schlanker, leichter, beständiger und ästhetischer konstruieren zu können, besteht in der Entwicklung des Glasfaserbetons.

Hochfeste, alkaliwiderstandsfähige AR-Glasfasern werden dem Beton, einer zementgebundenen Matrix mit Gesteinskörnung bis 2 mm als Bewehrung beigegeben. Homogen in der Matrix verteilt verhindern die Fasern schädliche Risse, sind bei entsprechender Dosierung statisch wirksam und nehmen schon bei relativ geringen Zugabemengen höchste Zugkräfte auf.

Die Schlankheit der Bauelemente ist möglich, weil Glasfasern nicht wie Stahl korrodieren und eine in Stahlbeton sehr exakt einzuhaltende Überdeckung der Bewehrung nicht erforderlich ist.

Technische Textilien: AR-Glasfaserprodukte

Glasfaserbeton ist ein Verbundwerkstoff aus einer speziell zusammengesetzten Feinbetonmatrix und zementverträglichen AR-Glasfasem.

Beton weist bekanntlich eine sehr hohe Druckfestigkeit auf, AR-Glasfasern hingegen verfügen über hohe Zugfestigkeiten, vergleichbar mit Werten im Bereich von Stahl.

Im Verbund dieser beiden Stoffe entsteht ein Werkstoff, der die jeweiligen positiven Eigenschaften der Einzelkomponenten zu einem gewünschten Ergebnis vereint.

Durch Variation und Dosierung des Zementes kann u. a. die Druckfestigkeit und durch die Zugabemenge der Fasern die Biegezug- und Schlagfestigkeit gezielt gesteuert werden.

Seit Mitte der 80er-Jahre sind Produkte auf dem Markt, die nicht nur mit Kurzfasern bewehrt sind, Armierungsmatten und ungeschnittene Rovings aus AR-Glas ergänzen oder übernehmen die gesamte Bewehrung.

Zusätzlich kamen textile Flächenprodukte wie Gittergewebe, Gelege und Gewirke dazu. Seitdem taucht neben Glasfaserbeton (GFB) auch der Begriff „Textilbewehrter Beton“ (TBB) oder „Textilbeton“ auf. Die Bezeichnung „Glasfaserbeton“ (GFB) ist umfassender, da die bisher eingesetzten textilen Flächenprodukte aus AR-Glasfasern hergestellt sind und außerdem technische Textilien in der Regel in Verbindung mit Kurzfasern eingesetzt werden.

ZEMENTGEBUNDENE MATRIX

Mindestens 95 % Gewichtsanteile des Verbundwerkstoffes entfallen auf die zementgebundene Matrix.

Sie verleiht dem Produkt eine hohe Druckfestigkeit und gewährleistet außerdem einen hohen Nutzungsgrad der Faserbewehrung, indem sie durch einen kraftschlüssigen Verbund mit den AR-Glasfasern auftretende Zugkräfte an diese weiterleitet und im Verbund abbaut.

Die wesentlichen Komponenten einer Matrix für GFB/TBB sind: Bindemittel, Zuschlag (Größtkorn 2 mm mit stetiger Sieblinie), Zusatzmittel (Luftporenbildner, Verflüssiger), Wasser (w/z-Wert zwischen 0,35 und 0,50). Das Mischungsverhältnis Bindemittel : Zuschlag reicht von 1:0,3 bis 1:2 je nach Produkt und Herstellverfahren.

Ein erhöhter Zuschlaganteil wirkt sich positiv auf die Wasseraufnahme, das Schwindverhalten und letztlich auch auf die Materialkosten aus. Andererseits erschwert ein erhöhter Zuschlaganteil das Einarbeiten der Fasern. Durch Verwendung von Zuschlag mit einem geeigneten Kornaufbau und der Zugabe von Fließmitteln kann die Verarbeitbarkeit optimiert werden. Als besonders wirksam haben sich Verflüssiger der neuen Generation aus Polycarboxilat erwiesen.

Fassade aus Glasfaserbeton in Mettmann

Der w/z-Wert liegt je nach Herstellverfahren und Anwendung zwischen 0,35 bis 0,5, sollte aber, um das Schwinden einzugrenzen, möglichst gering gehalten werden — üblich sind w/z- Werte von 0.4.

Glasfaserbeton wird i. d. R. zur Herstellung filigraner Bauteile mit Wandstärken zwischen 5 mm und 30 mm verwendet. Sie weisen eine im Vergleich zum Volumen große Oberfläche auf, über die bereits direkt nach der Herstellung Wasser verdunsten kann, das für den Erhärtungsprozess notwendig ist. Der daraus resultierende Festigkeitsverlust muss durch eine sorgfältige Nachbehandlung vermieden werden.

Mehr Informationen zu Glasfaserbeton und textilbewehrtem Beton finden Sie auf der Website der Durapact Gesellschaft für Faserbetontechnologie mbH

Quelle: Thema des Monats Juli 2009: Glasfaserbeton (externer Link)

von: Fachvereinigung Faserbeton e. V.

Im allgemeinen Sprachgebrauch werden praktisch 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 als Betonzusatzstoff ohne statische Funktion die Gruppe der fasermodifizierten Betone (FMB) bilden. 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.

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 (1, 2 oder 3D 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. Die Duktilität des Verbundwerkstoffes als solches wird nicht in erster Linie durch die Duktilität der Bewehrungsfasern erreicht, da die Faserlänge hierfür in der Regel zu klein ist. Ausschlaggebend ist das Verhältnis von Zugfestigkeit und Verbundverhalten der Faser. Ziel ist es, einen planmäßigen Faserauszug 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 duktiler Werkstoff erzeugt.

Glasfasern, Glasfaserbeton und glasfasermodifizierte Betone werden praktisch im gesamten Bereich des Hochbaus eingesetzt. Schwerpunkte bilden der Fassadenbau sowie der Beton- und Mauerwerksbau. Weitere Anwendungsgebiete sind der Industriebodenbau und die Altbausanierung.

Über die Fachvereinigung Faserbeton e.V.

Der Verband wurde vor rd. 25 Jahren in Heidelberg gegründet. In der FVF haben sich Glasfaserbetonhersteller aus Deutschland, den Niederlanden, Österreich, Spanien, Frankreich und der Schweiz zusammen geschlossen. Auch die Hersteller von alkaliresistenten Glasfasern (AR-Glasfasern) sowie Anlagenhersteller für Glasfaserbeton (GFB) unterstützen die FVF aktiv mit ihrer Mitgliedschaft. Darüber hianus arbeiten Einzelpersönlichkeiten aus den Bereichen Forschung, Entwicklung und Consulting als außerordentliche oder beratende Mitglieder mit. Durch die große geographische und fachliche Vielfalt ihrer Mitglieder besitzt die Fachvereinigung Faserbeton eine anerkannte Kompetenz in allen Fragen des Glasfaserbetons und seiner Anwendung.

„Merkblatt Glasfasermodifizierter Beton (FMB) – Herstellung, Verarbeitung, Frischbetonprüfung“
Hrsg. Fachvereinigung Faserbeton e.V.
Eigenverlag 2000

Das Merkblatt wendet sich speziell an die potentiellen Anwender von glasfasermodifiziertem Beton. Es enthält in Kurzform die wichtigsten Regeln, die bei der Herstellung von glasfasermodifiziertem Beton zu beachten sind.

Download des Merkblattes

Zorn, H.; Alkaliresistente Glasfasern – Von der Herstellung bis zur Anwendung; In: Curbach, M. (Edt): Textile Reinforced Structures. Proceedings of the 2nd Colloquium on Textile Reinforced Structures (CTRS2). Dresden: Sonderforschungsbereich 528; Technische Universität Dresden 2003, S. 1-14

Download des Vortrages

Engberts, E.; Grossformatige Fassadenelemente aus textilbewehrtem Beton; In: Josef Hegger, Wolfgang Brameshuber and Norbert Will (Edt): Textile Reinforced Concrete. Proceedings of the 1st International RILEM Conference held at the RWTH Aachen University and organized by the RILEM Technical Commitee 201-TRC and the Institute of Structural Concrete and Building Material Research Aachen, Germany. September 6/7, 2006.

Download des Vortrages