Stahlfaserbeton

Stahlfaserbeton kommt in Deutschland ungefähr seit Mitte der 70er-Jahre zum Einsatz – die erste Anwendung gab es in einer Untertageanlage, später dann für Fußböden und im Tunnelbau. Die Zugabe von Stahlfasern beeinflusst vor allem die Biegezug- und Schubfestigkeit, sowie das Riss- und Verformungsverhalten des Betons positiv.

1. Stahlfasertypen und Verarbeitung

Gebräuchlich sind folgende Stahlfasertypen:

a) gefräste Stahlfasern mit sichelförmigem Querschnitt, in der Längsachse tordiert
b) Drahtfasern, gebogen und geschnitten oder gestanzt, zur besseren Verankerung in der Betonmatrix mit Endhaken und gelegentlich mit zusätzlicher Prägung ausgestattet
c) Blechfasern werden aus Blechen geschnitten und dabei verformt, z.T. mit Prägungen zur Verbesserung des Verbunds

Bei der Zugabe von Stahlfasern in den üblichen Mengen von bis zu 40 kg/m³ (Ortbeton: 20 – 50 kg/m³, Spritzbeton: 30 – 80 kg/m³) sind i. d. R. keine wesentlichen Änderungen der Betonrezeptur erforderlich.

2. Beeinflussung der Betoneigenschaften

Die Wirkung der Stahlfasern steigt mit zunehmendem Fasergehalt. Allerdings wird dann auch die Verarbeitung des Frischbetons durch schlechtere Pumpbarkeit und die so genannte „Igelbildung“ erschwert. Zudem erfordert Stahlfaserbeton aufgrund des geringeren Ausbreitmaßes einen erhöhten Aufwand beim Verdichten, da sonst die Qualität des fertigen Betons durch unzureichend verdichtete Stellen leiden kann.

Entscheidend ist allerdings die deutliche Verbesserung der Eigenschaften beim Festbeton:

Steigerung der Druckfestigkeit

Behinderung der Mikrorissbildung durch Stahlfasern

Bei praxisüblichen, noch problemlos zu verarbeitenden Dosierungen von bis zu 1 Vol.-% wird eine Steigerung der Druckfestigkeit um bis zu 7% erreicht.

Verbesserung von Biegezug- und Schubfestigkeit, Riss- und Verformungsverhalten

Die Zugabe von Stahlfasern kann die Rissbildung im frischen Beton und im Festbeton verhindern. Im frischen Beton bilden sich im Grenzbereich zwischen Mörtel und Zuschlag Mikrorisse, die sich im Zementstein fortsetzen. Die Stahlfasern nehmen die dabei auftretenden Spannungen auf und behindern so die Rissbildung. Auch das Entstehen von Schwindrissen wird minimiert. Stahlfasern wirken aber auch nach der Rissbildung stabilisierend, denn sie ermöglichen eine Kraftübertragung über die Risse hinweg. Die Verzahnung der Rissufer wird wesentlich verbessert.

Höhere Belastbarkeit / Schlagfestigkeit

Die Schlagfestigkeit ist dadurch definiert, wie oft ein definiertes Gewicht auf der Betonoberfläche auftreffen muss, bis es zum Bruch kommt. Bei Stahlfaserbeton ist die Schlagfestigkeit bis zu 20 mal höher als bei vergleichbaren Betonen ohne Stahlfasern.

Verringerung der Verschleißtiefe

Abnutzungserscheinungen zum Beispiel bei Fußböden lassen sich bei einer Dosierung von 1,0 Vol.-% Stahlfasern um bis zu 25% verringern.

Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit

Wärme wird in Stahlfaserbeton gleichmäßiger und schneller verteilt, dies wirkt sich besonders bei Heizestrichen und beheizten Industrieböden vorteilhaft aus.

3. Anwendungsbereiche für Stahlfaserbeton

Industriefußböden sind derzeit das Hauptanwendungsgebiet von Stahlfaserbeton. Beim Bau werden Kosten und Zeit gespart, da die Sauberkeitsschicht entfallen kann und zum Betonieren leistungsfähige Laserscreeds eingesetzt werden können. Flächen von bis zu 2000 m² pro Tag können damit betoniert werden.

Weitere Anwendungsgebiete sind Betonstraßen, Tunnelbau und auch der Wohnungsbau, wo Stahlfaserbeton zunehmend bei Bodenplatten, Fundamenten und Kellerwänden eingesetzt wird.

Betonfertigteile aus Stahlfaserbeton

Bei der Produktion von Fertigteilen im Werk ist der Herstellungsprozess einfacher zu überwachen; eine homogene Verteilung der Stahlfasern wird leichter erreicht. Deshalb können bei Fertigteilen die Materialeigenschaften des Stahlfaserbetons sogar noch besser ausgenutzt werden. Fertigteile aus Stahlfaserbeton können z. B. sein: Rohre, Elementwände, Tübbings oder Fertiggaragen.

4. Merkblatt „Stahlfaserbeton“

Seit 2002 liegt das Merkblatt "Stahlfaserbeton" des DBV vor. Es legt erstmals einen allgemeinen Standard für Bemessung, Herstellung, Verarbeitung und Prüfung von Stahlfaserbeton fest und definiert Faserbetonklassen. Damit schafft es die Grundlage, Stahlfaserbeton als einen statisch bewehrten Baustoff einzusetzen.

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