Untersuchung des Einsatzes von Basaltkurzfasern zur Verbesserung der Betoneigenschaften zur Kompensation von geringer Zugfestigkeit und Sprödigkeit des Betons.

Bilder Basaltfaserbeton

Basaltfaserbeton

Fasern im Beton werden in vielfältiger Form mit unterschiedlichsten Zielrichtungen eingesetzt. Alle Anwendungen zielen letztlich darauf ab, die geringe Zugfestigkeit und Sprödigkeit des Betons zu kompensieren. Die geringe Zugfestigkeit wirkt sich u. a. ungünstig auf das Rissverhalten und die Dichtigkeit des Betons aus. Im frühen Betonalter entstehen beispielsweise Zwangsverformungen aufgrund von abklingender Hydratationswärme und Schwindprozessen, die infolge des unterschiedlichen Verformungsverhaltens einzelner Betonkomponenten zu Mikrorissen im Betonbauteil führen und sich bei steigender Beanspruchung auch zu Makrorissen entwickeln können.

Grafik Anstieg der Biegefestigkeit durch die Wirkung von Basaltfasern.

Anstieg der Biegefestigkeit durch die Wirkung von Basaltfasern

Zu den meist verwendeten Fasern in der Baupraxis zählen Stahl- und alkaliresistente Glasfasern sowie Kunst- und Kohlenstofffasern. Basaltfasern ähneln hinsichtlich Herstellung und Aufbau den Glasfasern. Gesponnen aus einer flüssigen Basaltschmelze werden sie anschließend zu Filamenten verstreckt und nach dem Benetzen der Filamentoberflächen mit einer Schlichte zu Spinnfäden (Filamentbündeln) zusammengeführt. Sie weisen z. T. bessere mechanische Eigenschaften als vergleichbare Glasfasern auf. Basalt ist zudem ein verfügbarer und kostengünstiger Rohstoff. Der Einsatz von Basaltfasern im Betonbau ist jedoch in der EU aufgrund unzureichender Forschungsergebnisse und der geringen Verfügbarkeit von Fertigungsstätten nicht sehr verbreitet.

Projektziel

Das Forschungsprojekt „Basaltfaser“ soll den Einfluss derartiger Fasern – in Anlehnung an die Glasfaserbetontechnik – auf die Betoneigenschaften untersuchen und die Dauerhaftigkeit der Basaltfasern sowie des Faserverbundwerkstoffes beurteilen.

Bild REM Aufnahme Korrosion im basischen Milieu

REM Aufnahme Korrosion im basischen Milieu

Im Ergebnis vertiefender Untersuchungen zum Stand der Faser- und insbesondere der Glasfaserbetontechnik konnten geeignete Modelle hinsichtlich des Tragverhaltens und des Feuchtetransporte definiert werden. Verschiedene Versuchsreihen, die die günstige Wirkung der Basaltfaser auf die Festigkeit und Dichtigkeit des Betons aufzeigen, wurden durchgeführt. Der positive Einfluss der Fasern kann infolge des chemischen Angriffs, bedingt durch die Alkalität der Porenlösung im Zementstein, verloren gehen. Deshalb müssen die Alkalibeständigkeit des Basalts selbst und die Beständigkeit der Schlichte gewährleistet werden.

Bild REM Aufnahme Korrosion im basischen Milieu

REM Aufnahme Korrosion im basischen Milieu

Gegenwärtig steht eine geeignete Modifizierung der Basaltfasern hinsichtlich Dauerhaftigkeit, Leistungsvermögen und Verarbeitungseigenschaften im Mittelpunkt der gemeinsamen Arbeit mit einem Faserhersteller und weiteren Forschungseinrichtungen.