Grundlagen und Anwendungen von Glasfaserbeton und textilbewehrtem Beton

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)