Die bekanntesten Zusatzstoffe von faserverstärkten Betonen sind Stahlfasern, Stahldraht, Glasfasern, Makrofasern und Mikrofasern. Der umgangssprachliche Begriff „Faser“ (Fiber) umfasst mehrere davon.
Aber was sollte man darüber wissen, und wie wählt man richtig aus?
Die Zugabe von Fasern zu Beton ist keine neue Erfindung. Sie wird seit Jahrzehnten angewendet und stellt eine sich ständig weiterentwickelnde Innovation dar.
Es lohnt sich jedoch, Klarheit zu schaffen, bevor man entscheidet, was genau benötigt wird.
Der umgangssprachliche Begriff „Fiber“ ist nicht zutreffend und präzise, da „Fiber“ eigentlich Elementarfasern bedeutet. Deshalb verwenden wir den Begriff „Fiber“ hier lediglich als Sammelbegriff.
Die Verwendung von Fasern in Beton wird durch die Norm MSZ EN 14889 geregelt. Der erste Teil betrifft Stahlfasern, während der zweite Teil sich auf synthetische Fasern bezieht.
Was sollten wir über Betonverstärkungsfasern (Fiber 😁) kurz wissen?
Die Fasern können hauptsächlich in zwei Gruppen unterteilt werden.
- Fasern, die die Risse reduzieren, die durch das Schwinden des frisch eingebrachten Betons entstehen.
- Fasern, die die verbleibende Biege- und Zugfestigkeit des ausgehärteten Betons erhöhen.
Die letzteren erfüllen in der Regel beide Anforderungen.
Mikrofasern (dünner als 0,3 mm) können statisch nicht berechnet werden und haben keinen Einfluss auf die verbleibende Festigkeit des Betons.
Die Unterschiede zwischen den verschiedenen Fasertypen sind oft selbst den Mitarbeitenden in Betonwerken und den Fahrern von Betonmischern nicht bekannt. Manche kennen nur Stahlfasern und fürchten sie, da sie die Mischgeräte beschädigen oder die Betonpumpe verstopfen könnten. Andere glauben, dass es nur Mikrofasern gibt, von denen man pro Kubikmeter Beton ein Kilogramm beimischt – „und das passt dann schon“.
Stahldraht (Stahlwolle)
Dünne Stahlfaser, die die Neigung zu Schwindrissen verringert. Leider ist sie korrosionsanfällig, neigt zur Klumpenbildung und muss in relativ großen Mengen zugegeben werden, um ihre Wirkung zu entfalten. Dies kann jedoch dazu führen, dass sich im Beton kleine „Stachelschweine“ bilden. Diese schädigen nicht nur den Betonmischer, den Fahrmischer oder die Betonpumpe, sondern führen auch aufgrund der ungleichmäßigen Verteilung im Beton zu zweifelhaften Endergebnissen.
Glasfasern
Sie werden vor allem verwendet, um Schwindrisse zu reduzieren, die während des Abbindens des Betons entstehen. Glasfasern sind korrosionsbeständig und leicht. Allerdings sind sie statisch nicht berechenbar und haben keinen Einfluss auf die endgültigen Festigkeitswerte des Betons.
Monofasern
Ähnlich wie Glasfasern dienen Monofasern der Verhinderung von Rissen, die durch das anfängliche Schwinden des Betons entstehen. Ein Beispiel dafür ist FiberMix, bei dem 0,9 kg (eine Packung) pro Kubikmeter Beton ausreichen, um die Neigung zur Rissbildung auf ein Minimum zu reduzieren.
Fibrillierte Fasern
Eine speziell verarbeitete Mikrofaser, die statisch nicht berechnet werden kann, aber in bestimmten Fällen als Ersatz für Bewehrungsstahl dienen könnte.
Fibrillierte Mikrofaser ist eine spezielle Art von Mikrofaser, die so verarbeitet wurde, dass ein Netzwerk aus dünnen Fasern entsteht. Diese Verarbeitung verbessert ihre Haftfähigkeit innerhalb der Betonmatrix. Sie bestehen aus mehreren dünnen Fasern, die miteinander verbunden sind. Hauptsächlich dienen sie der Regulierung von Rissen, die durch das plastische Schrumpfen des Betons während des Aushärtungsprozesses entstehen. Sie tragen zur Erhöhung der Haltbarkeit des Betons bei und verbessern in gewissem Maße die Biege- und Zugfestigkeit des Betons.
Mikrofaser wird normalerweise mit einer Dosierung von 1 kg/m³ in den Beton gemischt. Es ist jedoch wichtig zu betonen, dass Mikrofaser nur für die Verhinderung von Rissen aufgrund des anfänglichen Schrumpfens des Betons geeignet ist. Sie können nicht statisch berechnet werden und beeinflussen die technischen Eigenschaften des Betons nur minimal.
Diese Fasern erhöhen sowohl die verbleibende Zug- und Biegefestigkeit des Betons als auch verringern oder verhindern die Entstehung von Rissen, die durch das anfängliche Schrumpfen des Betons verursacht werden. Sie bieten eine wirksame Verstärkung und verbessern die strukturelle Stabilität des Betons, wodurch sie in Anwendungen eingesetzt werden können, bei denen sowohl die Risskontrolle als auch die Festigkeitssteigerung erforderlich sind.
Stahlfasern
Stahlfasern verbessern viele Eigenschaften des Betons. Sie haben einen sehr positiven Einfluss auf die Zug- und Biegefestigkeit, Tragfähigkeit und Ermüdungsfestigkeit.
Ein Nachteil ist, dass sie korrosionsanfällig sind und die Reifen von Fahrzeugen beschädigen können. Korrosionsbeständige Varianten sind sehr teuer. Das Einmischen von Stahlfasern ist schwierig und kann die Betonmischgeräte beschädigen. Ihre Verteilung im Betonmischung ist nicht immer gleichmäßig, was zu Klumpenbildung führen kann.
Makrofaser
Makrofaser sind Hochleistungs-Synthetikfasern mit einem Durchmesser von mindestens 0,3 mm und einer Länge von 20 bis 60 mm. Durch ihre Zugabe zum Beton wird die Lebensdauer des Betons erheblich erhöht, ebenso wie seine Zähigkeit und die verbleibende Zug- und Biegefestigkeit. Ihre Oberfläche ist gerillt oder gewellt, was ihre Widerstandsfähigkeit gegen Herausziehen erhöht.
Zur Ersetzung von Betonstahlgitter können sie nur bei entsprechender Dosierung verwendet werden. Diese liegt normalerweise zwischen 2-6 kg/m³.
Je dicker das Betonelement, desto geringer ist der Dosierungsbedarf. Je höher jedoch die zu erwartende Belastung der Betonoberfläche, desto mehr Fasern sind erforderlich.
Für eine 5 cm dicke Estrich- oder 10 cm dicke Estrichplatte sind 3 kg/m³ ausreichend, während für eine 10 cm dicke Garageneinfahrt bereits 4 kg/m³ erforderlich sind.
WICHTIG! Eine zu niedrige Dosierung verringert die Effektivität erheblich. Weniger Makrofaser im Beton zu verwenden als notwendig, ist vergleichbar damit, Zement zu sparen, um den Beton günstiger zu machen. Es gibt Empfehlungen von 1-2 kg/m³, aber wenn du solche Zahlen siehst, solltest du auf der Hut sein! Kein Makrofaser ist so viel besser als der andere, dass man mit 1-2 kg Dosierung den Betonstahlgitter ersetzen könnte. Die Ersetzung des Gitters ist nur mit der richtigen Dosierung möglich.
Mit der richtigen Dosierung können Stahlbetonmatten in den folgenden Fällen ersetzt werden:
- Plattenfundament (für Leichtbauhäuser)
- Montagebeton
- Estrichbeton
- Bürgersteig
- Garageneinfahrt
- Platzbeton
- Schächte
- Bodenstufen
Die Vorteile der statischen Makrofasern
- 3D-Verstärkung – Stärkt den Beton in allen Punkten, im Gegensatz zum Stahlgitter, das nur in einer Ebene wirkt.
- Null Rissbildung durch Schrumpfung – Verhindert, dass während der Aushärtung des Betons kleinere oder größere Risse entstehen, was zu wesentlich haltbarerem Beton führt.
- Beschleunigte Ausführung – Ersetzt die mit Stahlgitter verbundenen Arbeitsschritte, was den Bauprozess beschleunigt.
- Erhöhte Sicherheit – Beseitigt Unfälle, die durch die Verwendung von Betonstahl entstehen können.
- Einfache Transportierbarkeit – Anstelle von 500 kg Stahlgitter kann man 25-50 kg ArmoTec verwenden, das problemlos mit einem Lieferwagen transportiert werden kann.
- Einfache Verarbeitung – Wird einfach in den Betonmischer gegeben, keine Notwendigkeit für Transport, Be- und Entladung oder Stahlmontage.
- Korrosionsbeständig – ArmoTec verhindert die Korrosion, die bei Stahlbeton durch Mikro-Risse und Sauerstoff- und Feuchtigkeitsaufnahme entstehen kann.
- Leicht zu bohren – Das bohren in fibrillierten Beton ist problemlos, ohne dass der Bohrer bricht.
- Kostengünstiger – Deutlich günstiger als Betonstahlgitter.
- Geringerer ökologischer Fußabdruck – Die Herstellung und der Transport sind viel umweltfreundlicher als bei Betonstahl, und die Verwendung von ArmoTec reduziert den Bedarf an korrosionsschützendem Betonüberzug, was ebenfalls zur Umweltschonung beiträgt.
- Wissenschaftlich belegte Wirksamkeit – Studien belegen, dass der Einsatz von Makrofaser den Beton erheblich stärkt und sogar Stahlgitter ersetzen kann.
- Reduzierung der Betonmenge – Bei Betonstrukturen wird mindestens 50 % des Betons verwendet, um den Betonstahl vor Korrosion zu schützen. Mit Makrofaser ist dieser Schutz überflüssig, wodurch die Betonmenge erheblich reduziert werden kann.
