Faserbeton

Was ist faserverstärkter Beton?

Faserverstärkter Beton (vláknobetón) ist gewöhnlicher Beton, dem kurze, einzelne Fasern in die Mischung gegeben werden, sodass sie über das gesamte Volumen der Platte, des Estrichs oder des Paneels verteilt sind. Die Fasern übernehmen nicht die tragende Hauptaufgabe, die Stahlstäbe in einem Balken erfüllen. Ihre Aufgabe ist es, kleine Risse zu überbrücken, während sie sich öffnen, damit die Risse fein bleiben und nicht zu breiten, sichtbaren Spalten aufreißen.

Der Bedarf ergibt sich aus dem Verhalten des Betons. Beton ist unter Druck stark, unter Zug dagegen schwach. Der größte Teil der Rissbildung an einem fertigen Boden entsteht durch Zugspannungen, die sich beim Schwinden während des Erhärtens aufbauen. Fasern wirken im Maßstab dieser feinen Risse. Sie sind deshalb vor allem dort nützlich, wo Schwinden und Oberflächenrisse das Problem sind, und weniger dort, wo es um Biegung unter einer planmäßigen Last geht.

Welche Faserarten werden im Beton verwendet?

Vier Gruppen decken nahezu die gesamte Praxis ab. Stahlfasern sind kurze Stücke gezogenen Drahts, oft mit Haken oder verformten Enden, damit sie sich im umgebenden Mörtel verankern. Sie erhöhen die Zähigkeit nach der Rissbildung am stärksten und sind daher die übliche Wahl für Industrieböden. Polypropylenfasern sind synthetische Filamente in zwei Klassen. Mikrofasern sind sehr fein und sehr zahlreich und helfen vor allem, solange der Beton noch plastisch ist. Makrofasern sind schwerer und erhöhen die Zähigkeit im erhärteten Zustand. Glasfasern müssen alkalibeständig sein, da normales Glas von der hohen Alkalität des Zements angegriffen wird. Sie finden sich vor allem in dünnen Betonfertigteilplatten und seltener in vor Ort gegossenen Platten.

Fasertyp	Hauptfunktion	Typische Anwendung im Haus	Hauptbeschränkung
Stahl	Zähigkeit und Resttragfähigkeit nach der Rissbildung	Garagenböden für starke Beanspruchung	Kann an der Oberfläche rosten; kann die Mischung versteifen
Polypropylen Mikro	Steuert das plastische Schwinden im frischen Beton	Estriche, dünne Platten, Balkone	Geringe Wirkung auf die Tragfähigkeit nach dem Erhärten
Polypropylen Makro	Resttragfähigkeit im erhärteten Beton	Auf dem Untergrund aufliegende Platten, teils anstelle leichter Matten	Ersetzt keine planmäßige Stabbewehrung
Alkalibeständiges Glas	Rissbegrenzung in dünnen Querschnitten	Dünne Betonfertigteilplatten statt Baustellenplatten	Erfordert die alkalibeständige Qualität; auf der Baustelle unüblich

Wie steuern Fasern die Schwindrissbildung?

Schwindrisse entstehen, wenn der Beton sich zusammenziehen möchte, aber durch den Untergrund, benachbarte Felder oder seine eigene Steifigkeit daran gehindert wird. Das plastische Schwinden tritt in den ersten Stunden nach dem Einbringen auf. Dann verdunstet das Wasser an der Oberfläche schneller, als es nachgeliefert werden kann, und die Oberseite zieht sich zusammen, während die darunterliegende Masse noch weich ist. Feine Polypropylenfasern halten die Oberfläche in diesem Zeitfenster zusammen und verringern die Zahl der Risse, die sich öffnen. Das Trockenschwinden entwickelt sich über Wochen und Monate. Fasern verteilen diese Verkürzung auf viele feine statt auf wenige breite Risse, verhindern aber nicht die gesamte Bewegung.

Deshalb benötigt auch faserverstärkter Beton Scheinfugen, die dort angeordnet werden, wo der Planer es festlegt. Die Fugen bestimmen, wo ein Riss sich öffnen darf. Die Fasern begrenzen, wie breit die unkontrollierten Risse zwischen den Fugen werden.

Wo ist faserverstärkter Beton im Haus sinnvoll?

Im Einfamilienhaus sind Bauteile sinnvoll, die auf dem Boden liegen und Lasten ohne nennenswerte Biegung aufnehmen. Das deutlichste Beispiel ist ein Betonestrich (betónová mazanina) unter einer Garage, einer Werkstatt oder einem Nebenraum. Ein dünner Betonestrich, der über einer Fußbodenheizung verlegt wird und täglichen Temperaturschwankungen ausgesetzt ist, ist ein weiterer guter Anwendungsfall. Industrieähnliche Böden in einer Garage, auf denen mit Reifen, Werkzeugen und Abrieb zu rechnen ist, profitieren von Stahl- oder Makrofasern, da der Boden dem Verschleiß widerstehen und weniger sichtbar reißen soll.

In Bauteilen, die sich biegen, sind Fasern weniger nützlich. Freitragende Platten, Balken, Stürze und Fundamentelemente, die zwischen Auflagern spannen, benötigen Stabbewehrung in der Zugzone, und keine Faserdosierung kann diese ersetzen. Fasern ersetzen auch nicht die sorgfältige Betonnachbehandlung, denn eine Platte, die zu schnell austrocknet, schwindet trotzdem.

Können Fasern eine vom Tragwerksplaner bemessene Bewehrung ersetzen?

Nein. Wo ein Tragwerksplaner eine Stabbewehrung bemessen hat, legt die Planung Stabdurchmesser, Abstand, Betondeckung und Lage aus den Biegemomenten, der Querkraft und den Anforderungen des Tragwerks fest. Ein Bauherr kann die Faserdosierung nicht durch Betrachten des Bodens gegen diese Anforderungen prüfen. Der Beitrag der Fasern zur Tragfähigkeit hängt zudem vom Produkt, der Dosierung, der Mischung und davon ab, wie der Beton eingebracht wurde. Faserbeton ist daher ein Mittel zur Rissbeherrschung bei Bauteilen mit moderaten und bekannten Lasten. Wo die statische Planung eine faserverstärkte Platte vorsieht, stammen Fasertyp und Dosierung aus dieser Planung und nicht aus der Standardempfehlung eines Lieferanten. Eine Faserschicht, die auf einen mangelhaften Stahlbetonaufbau aufgebracht wird, behebt diesen Mangel nicht.

Worin unterscheidet sich faserverstärkter Beton von Stahlbeton?

Stahlbeton verwendet Stäbe oder Matten, die an einer geplanten Stelle in der Zugzone liegen, und der Stahl nimmt die Zugkräfte auf. Faserverstärkter Beton mischt viele kurze Fasern in die gesamte Charge, daher gibt es keine feste Position, die man kontrollieren könnte. Stäbe liefern eine vorhersagbare Tragfähigkeit, die ein Tragwerksplaner berechnen kann. Fasern bewirken eine Rissbegrenzung und eine gewisse Zähigkeit, und das Ergebnis hängt stark davon ab, wie gut die Fasern eingemischt wurden und wie die Oberfläche bearbeitet wurde.

Aspekt	Stahlbeton (Stäbe oder Matten)	Faserverstärkter Beton
Einbau	Vom Planer mit festgelegter Betondeckung positioniert	In die Mischung gegeben und im Volumen verteilt
Hauptzweck	Nimmt Zug und Biegung auf	Begrenzt die Rissbildung und erhöht die Zähigkeit
Bemessungsgrundlage	Statische Berechnung durch einen Tragwerksplaner	Produktdokumentation und Dosierung; keine Biegebemessung
Geeignet für	Balken, freitragende Platten, Rahmen, Fundamente	Auf dem Untergrund aufliegende Platten, Estriche, industrieähnliche Böden
Kontrolle auf der Baustelle	Lage der Stäbe und Betondeckung vor dem Betonieren	Mischung, Dosierung und Oberflächenausführung nach dem Betonieren

Welche Normen und Kontrollen gelten für Fasern auf der Baustelle?

Fasern für Beton werden nach der Normenreihe EN 14889 spezifiziert, die Stahlfasern und Polymerfasern in getrennten Teilen behandelt. Fordern Sie vom Lieferanten die Produktdokumentation und die für den vorgesehenen Einsatz empfohlene Dosierung an. Lassen Sie sich vom Transportbetonwerk bestätigen, dass die Mischung mit der gewählten Faser verträglich ist. Eine zu steife Mischung lässt die Fasern verklumpen, eine zu nasse Mischung lässt sie absinken. Die Charge muss daher vor dem Betonieren geprüft werden.

Prüfen Sie auf der Baustelle, ob die Fasern gleichmäßig über die gesamte Lieferung verteilt sind, ob die fertige Oberfläche mit der Kelle nicht übermäßig bearbeitet wurde und ob die Nachbehandlung unmittelbar nach Abschluss des Glättens beginnt.

Welche verbreiteten Missverständnisse gibt es zu Faserbeton?

Das erste Missverständnis lautet, dass Fasern eine Platte so tragfähig machen, dass auf die Stabbewehrung verzichtet werden kann. Das ist nicht der Fall. Das zweite lautet, dass ein Faserboden nie reißt. Er reißt weiterhin, doch die Risse sind feiner und zahlreicher, und die Scheinfugen bleiben das Mittel, um festzulegen, wo sich Risse öffnen. Das dritte Missverständnis lautet, dass Fasern einen schlechten Betoniervorgang retten können. Schnelles Austrocknen, mangelhafte Verdichtung und vorzeitiges Versiegeln verursachen weiterhin Mängel. Fasern verteilen lediglich die Spannungen, die dadurch entstehen.

Ein viertes Missverständnis betrifft die Oberfläche. Stahlfasern, die an die Oberfläche gelangen, können rosten und Flecken hinterlassen, daher sind Betondeckung und Oberflächenbearbeitung wichtig. Polymerfasern rosten nicht, können aber an der Oberfläche sichtbar werden, wenn die Ausführung mangelhaft ist.