Glasfaserbeton –

Technologie und Ausführungsbeispiele

Dr. – Ing. Ulrich Pachow

 

Übersicht
Mit der Entwicklung der alkaliwiderstandsfähigen AR – Glasfaser wurde die Grundlage für einen neuen Werkstoff, den Glasfaserbeton, geschaffen. Die hochfesten AR-Glasfasern können als statisch wirksame Bewehrung eingesetzt werden und führen zu einem „duktilen“ Werkstoffverhalten des Betons.
Zunächst wurden die Bauteile aus Glasfaserbeton mit Kurzfasern bewehrt. Je nach Herstellverfahren variieren die Faserlängen zwischen 12 mm und 50 mm. Seit Mitte der 80er Jahre kamen Produkte auf den Markt, bei denen Kurzfasern, Glasfasermatten und ungeschnittene Rovings die Bewehrung ergänzten oder auch vorwiegend übernahmen.
Seit einigen Jahren werden textile Flächenprodukte wie Gitter, Gewebe, Gelege und Gewirke als Bewehrungselemente eingesetzt. Die Verwendung solcher technischen Textilen als Bewehrung führte zu dem Begriff „Textilbewehrter Beton“ oder kürzer „Textilbeton“.

Werkstoff
Mindestens 95% Gewichtsanteil des Textilbetons entfallen auf die zementgebundene Matrix. Diese „Feinbetonmatrix“ verleiht dem Bauteil eine hohe Druckfestigkeit und gewährleistet außerdem einen hohen Nutzungsgrad der Faserbewehrung, indem sie durch einen kraftschlüssigen Verbund mit den AR-Glasfasern aus Lasten auftretende Zugkräfte an diese weiterleitet und abbaut.

Die wesentlichen Komponenten einer Matrix für Textilbeton sind:

  • Bindemittel
  • Gesteinskörnung, Größtkorn 2mm, mit stetiger Sieblinie,
  • w/z – Wert zwischen 0,35 und 0,50.

Das Mischungsverhältnis Bindemittel: Gesteinskörnung reicht von 1:0,3 bis 1:2 je nach Produkt und Herstellverfahren. Ein erhöhter Gesteinskörnungsanteil wirkt sich positiv auf die Wasseraufnahme, das Schwindverhalten und letztlich auch auf die Materialkosten aus.

Für Beton mit Faserbewehrung werden alkaliwiderstandsfähige AR-Glasfasern verwendet, deren Zementverträglichkeit durch eine spezielle Zusammensetzung der Rohstoffe gegeben ist. Dennoch wurde bei Bauteilen, die der Witterung ausgesetzt waren, zunächst ein Rückgang der Biegezugfestigkeit und der Schlagzähigkeit im Verlauf von Jahrzehnten festgestellt. Umfangreiche Untersuchungen führten zur Entwicklung eines Matrix-Systems, das die Herstellung von textilbewehrtem Beton mit gleich bleibenden Biegezugfestigkeiten über einem Zeitraum von mindestens 50 Jahren zur Folge hat. Sie wird als Matrix der zweiten Generation bezeichnet, hierzu gehört z.B. die DuraPact – Matrix.

Als Bewehrung der zementgebundenen Matrix werden alkaliwiderstandsfähige Glasfasern verwendet. Eine spezielle Zusammensetzung der Glasschmelze mit einem Anteil ZrO2 von bis zu 20% führt zur Widerstandsfähigkeit gegen den Alkaliangriff des Zements. AR-Glasfasern kommen zur Anwendung in Form von

  • Kurzfasern
  • ungeschnittenen Rovings
  • technischen Textilien

Herstellverfahren
Die Herstellverfahren reichen von einer handwerklichen Fertigung für Sonderbauteile über Kleinserien bis zur hin zu industriellen Massenproduktion. Für die kontinuierliche Herstellung von Serienprodukten haben sich Verfahren durchgesetzt, die nach der Low-Pressure-Extrusions -Methode arbeiten. Derzeit laufen in Europa fünf solcher DuraPact Anlagen. An einer Weiterentwicklung dieser Fertigungstechnologie wird kontinuierlich weiter gearbeitet.  

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Anwendungen
Bauteile mit einer Bewehrung aus AR-Glasfasern weisen höchste Festigkeiten bei relativ geringen Wandstärken aus, so dass die Vorteile gegenüber Stahlbeton bei geringen Gewichten, hohen Biegezugfestigkeiten, Schlagzähigkeit, Dauerhaftigkeit, Rissfreiheit und Ästhetik liegen
Die Palette der Anwendungen ist sehr weit gefächert und reicht von Bauelementen für den Hochbau, z.B. Fassaden, Dachplatten, Fensterbänken, integrierte Schalungen über Produkte für den Tief-, Umwelt- und Landschaftsbau bis hin zu Dekorelementen und künstlerisch gestalteten Objekten.
Der Verbundwerkstoff Glasfaserbeton/ Textilbewehrter Beton beinhaltet ein sehr großes Innovationspotential und ist sicherlich ein Baustoff der Zukunft.

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