Faserbeton Einleitung

Ähnliche Dokumente
Merkblatt Industrieböden

Fasern für Beton, Mörtel und Estriche. Innovation & Consistency. since 1910

Schwinden von Beton. Frank Jacobs, Fritz Hunkeler, Lorenzo Carmine, André Germann und Thomas Hirschi

Industrieböden aus Stahlfaserbeton

Normative Neuigkeiten und Interpretationen aus dem Bereich Betontechnologie

Traglasten. Traglasten. Seite 1 von 7

Faserbeton. Modeerscheinung oder doch mehr?

Ultrahochfester Beton im Transportbetonwerk. Ein Baustoff mit Zukunft?

Harald S. Müller, Michael Haist, Astrid Hirsch, Vladislav Kvitsel KIT Karlsruhe Rolf Silbereisen, Carsten Becker CEMEX Deutschland AG

Hinweise zu Betonkonsistenz 2016

Vorbeugung Von Schäden durch AlkAli-AggregAt-reAktion (AAr)

Herstellung und Eigenschaften von Faserbeton

Akkreditierungsumfang der Prüfstelle (EN ISO/IEC 17025:2005) Bautechnische Prüf- und Versuchsanstalt Gesellschaft m.b.h. / (Ident.Nr.

Zielsichere Herstellung von Luftporenbeton-Empfehlungen für die Praxis

Kranhäuser Rheinauhafen, Köln BRT Architekten, Hamburg und Linster Architekten, Trier HOCHFESTER BETON. Druckfest. Stark. Widerstandsfähig.

Kleines Beton-Lexikon

Eine Checkliste gibt Sicherheit

Praktische Erfahrungen mit den neuen Betonnormen

Betonieren im Winter Qualitätssicherung

Waschvlies BöttcherTex Optima BöttcherTex Primera BöttcherTex Impress

NATURFASERBETON. Fakultät für Bauingenieurwesen Institut für Hochbau und Technologie Forschungsbereich - Hochbaukonstruktion und Gebäudeerhaltung

Fundament erstellen in 8 Schritten Schritt-für-Schritt-Anleitung

Distribution Solutions WireSolutions. Stahlfasern Industriefußböden

GEBRÜDER BRAWAND AG KIESWERK GRYTH GRINDELWALD FRISCHBETON PREISLISTE Telefon Fax Grindelwald

Tragwerksentwurf II. Kursübersicht. 6. Material und Dimensionierung. 2. Gleichgewicht & grafische Statik. 18. Biegung

Betonieren bei kaltem Wetter. Holcim (Deutschland) AG

Hinweise zur. Bauausführung. Technische Merkblätter. Verband deutscher Stahlfaserhersteller e. V. Postfach Datteln

Neuer Nationaler Anhang: Gesteinskörnungen für Beton. IMP Bautest AG, Bereichsleiter Mineralstoffe / Erdbau Geologe (MSc)

Regelgerechter Beton für Bodenplatten genügt das?

Bautechnische Versuchs- und Forschungsanstalt Salzburg Seite 1/8 akkreditierte Prüf,- Überwachungs- und Kalibrierstelle

Erläuterungen zum Verfahren V3

Vorbereiten des Betonierens


Anlage zur Akkreditierungsurkunde D-PL nach DIN EN ISO/IEC 17025:2005

!$W)." DIN Betonstahl Betonstabstahl. Reinforcing steels Reinforcing steel bars Aciers pour béton armé Aciers en barres droites

Zugversuch - Versuchsprotokoll

Prof. Dr. Martina Zimmermann Schadensanalyse MB. Vorlesung Schadensanalyse. Risse und Fraktographie Teil 1

ich hoffe Sie hatten ein angenehmes Wochenende und wir können unser kleines Interview starten, hier nun meine Fragen:

Verzerrungen und Festigkeiten

Experimente Anweisungen und Beschriebe

Beton - Teil 1: Festlegung, Eigenschaften, Herstellung und Konformität

Tendenzen bei der Herstellung von Normzementen- Auswirkungen auf Estriche und Industrieböden. Dipl.-Ing. Werner Rothenbacher SCHWENK Zement KG

Bemessung von Industriefußböden

EXPERTENFORUM. Industriefußböden Monolithische Bodenplatte

Aktiv wirkender Hilfsrahmen. Beschreibung PGRT

Spritzbeton. Neue Norm aus Sicht des Projektierenden

Einführung in die Betontechnologie

Nagelverbindungen. Geregelt in Abschnitt 12.5 der DIN 1052 Nagelform und Materialien geregelt in DIN EN

Technischer Bericht 041 / 2006

Schrägdach- system MSP-PR Technische Daten

Richtlinie Dekorationsstoffe und Gardinen - Prüfverfahren und Spezifikation

Qualitätssicherungsprogramm (PAQ) für Betonbauwerke Kanton Wallis

Produktdatenblatt - Stahlbetonhohldielen

Helligkeit. Selbstverdichtender Beton mit. erhöhter Brandbeständigkeit und. Self-compacting concrete with increased brightness.

Stahldrahtfasern. zur Betonbewehrung. Die Alternative

Moderate Betontemperatur.

Lieferverzeichnis. Gültig ab 1. Februar 2015

NUTZUNG LOKALER EFFEKTE VON SCHWEIßNÄHTEN BEI LASERBASIERTEN FÜGEKONZEPTEN FÜR HOCHFESTE LASTÜBERTRAGENDE STRUKTURMODULE

Projektprüfung und Zustandskontrolle von Jauchegruben

DESY PETRA III Stahlfaserbeton für die längste monolithische Bodenplatte der Welt

RigiProfil. Das starke Trockenbauprofil.

Festigkeit und Härte

Ausführung des Hilfsrahmens. Allgemeines. Der Hilfsrahmen besitzt eine Reihe von möglichen Anwendungen:

Praktische Erfahrungen mit der DIN EN ISO Metallzugversuch bei Raum- und erhöhter Temperatur

Sichern Prüfverfahren Eigenschaften von Mischbindemitteln? SCHWENK Spezialbaustoffe GmbH & Co. KG Dr. Klaus Raiber

Praktikum Materialwissenschaft II. Zugversuch

2.4 Frischbetondruck. 2.4 Frischbetondruck 33

Flüssigboden. Waiblinger Betonforum Krieger Beton-Technologiezentrum. Ralf Lieber

1. BETON 1.1 ZEMENT 1.2 GESTEINSKÖRNUNGEN 1.3 ZUSATZMITTEL UND ZUSATZSTOFFE 1.4 WASSER. Sieblinie. Zusatzmittel Zusatzstoffe

Zementestrich nach DIN EN und DIN 18560

EF Asphalt 2011/HE. Ergänzende Festlegungen Asphalt 2011 / Hessen. zur ZTV Asphalt-StB 07

Toolbox TB-BXW: Brandschutz für Wände und Stützen. FRILO Software GmbH Stand:

Handbuch Plattenherstellung

Die neue Betonnorm ÖNORM B

Selbstverdichtender Beton auf der Basis von AALBORG WHITE

ca. 00,00 qm CONCRETE Stahlbeton-Industrieboden auf bauseits hergestellter Bewehrung einbauen:

Transportbeton Festlegung, Bestellung, Lieferung, Abnahme

Beuth Hochschule für Technik Berlin

Fassung: Mai Seite 1 von 5

Vorlesung Baustoffkunde

LEISTUNGSVERZEICHNIS - Langtext

Hinweis 3: Verwenden Sie FKM X-Ringe mit minimaler Dehnung, da FKM X-Ringe einen geringeren Toleranzbereich als NBR X-Ringe haben.

Hydratationsvorgänge und Strukturentwicklung im Beton 15

Tech-News Nr. 2013/04 (Stand )

Statische Berechnung

Technische Regeln für die Verwendung von absturzsichernden Verglasungen

Betonieren bei kaltem Wetter.

Kupfer & Kupferlegierungen CuZn33Pb1,5AlAs (OF 2279) EN Werkstoff Nr: CW626N

Fachartikel. Telezentrische Objektive für Kameras größer 1 Zoll

LEISTUNGSVERZEICHNIS - Langtext

JB-GIT TERTRÄGER «STATISCHE BETONTRÄGER» FÜR DEN SPRITZBETONBEREICH

Warme Kante für Fenster und Fassade

Betonböden für Industriehallen

Das ungestörte, natürliche Erdmagnetfeld. Mit der Glasfaserbewehrung Schöck ComBAR.

Neues Beiblatt 2 zu DIN 4108

Tunnelbau Строительство туннеля

Podestlager-System ISOMODUL-28-45

3 Mauerwerksbau. 3.1 Was ist Mauerwerk? 3.2 Der Mauermörtel 3.3 Die Maßordnung 3.4 Die Mauersteine 3.5 Herstellen von Mauerwerk

SN EN 206-1:2000 BETON

Transkript:

Faserbeton Einleitung Ein Faserbeton ist ein Beton, dem bei der Herstellung zur Verbesserung der Tragfähigkeit und der Gebrauchstauglichkeit Fasern, hauptsächlich Stahl- oder Kunststofffasern, zugesetzt werden (siehe Zusatzstoffe). Die Fasern sind im Zementstein eingebettet und wirken dort als Bewehrung. In besonderen Fällen werden Fasern zur Verbesserung der Frischbetoneigenschaften, z. B. Grünstandfestigkeit oder Erhöhung des Brandwiderstandes, zugegeben. Der Begriff Faserbeton wird auch benutzt, wenn das Grösstkorn kleiner als 4 mm ist. Ultrahochleistungs-Faserbeton (UHFB) wird gesondert behandelt. Die folgenden Ausführungen beschränken sich auf Kurzfasern mit einer Länge von maximal 50 mm. Je nach Verarbeitungsbedingungen können die Fasern im erhärteten Beton verteilt sein: nach Lage und Richtung räumlich gleichmässig im gesamten Betonvolumen, inklusive Oberflächen, Kanten und Ecken mit unterschiedlicher Richtung vorwiegend in einer Ebene (Faserspritzbeton) Die Zugabe von Fasern kann die Rissausbreitung hemmen und eine Aufteilung in viele sehr feine und in der Regel unschädliche Risse bewirken. Damit wird der Rissfortschritt erheblich behindert (Abb. 5.3.1). Ist ein Erstriss im Beton entstanden, können Fasern Spannungen und Kräfte auch im Rissbereich übertragen. Sind sie ausreichend im Zementstein eingebunden, vernähen sie die beiden Rissufer miteinander und behindern die Ausbreitung des Risses. Sie wirken somit als Rissbremse (Abb. 5.3.2). Risse im Beton können unterschiedliche Ursachen haben. Eine Massnahme zur Vermeidung von Rissen kann die Zugabe von Fasern sein. In Tabelle 5.3.1 wird eine Zuordnung der in der Praxis am meisten verwendeten Fasern zu Ursachen für die Rissbildung vorgenommen.

Abb. 5.3.2: Querschnitt eines gerissenen, unbewehrten und eines faserbewehrten Betons mit dem Bereich der Spannungsübertragung bei einem Erstriss.

Abb. 5.3.1: Risshemmende und rissverteilende Wirkung von Fasern im Vergleich zu Beton ohne Fasern.

Tab. 5.3.1: Anwendungsgebiete für Faserbeton. Normative Anforderungen Faserbeton muss grundsätzlich die Anforderungen der Norm SN EN 206-1 erfüllen. Zusätzlich sind die Regelungen zum Stahlfaserbeton in der Empfehlung SIA 162/ 6 Stahlfaserbeton zu beachten. Als zusätzliche Anforderung sind der Fasertyp (Länge, Durchmesser, Geometrie, Zugfestigkeit) und die Faserdosierung oder die

geforderten mechanischen Eigenschaften wie z. B. die wirksame Biegezugfestigkeit fctf bzw. die Bruchenergie Gf anzugeben. Beide Kenngrössen sind nach der Empfehlung SIA 162/6 experimentell an einer Quadratoder Kreisplatte aus Stahlfaserbeton zu bestimmen (Abb. 5.3.3). Alternativ kann die wirksame Biegezugfestigkeit auch an einem Biegebalken (EN 14651 Prüfbalken für Stahlfasern) ermittelt werden. Der Nachweis der Tragsicherheit von faserbewehrtem Beton erfolgt über die Bestimmung des Querschnittwiderstands. Vereinfachend wird der Beitrag der Fasern zur Kraftübertragung mit einem Spannungsblock auf der Zugseite berücksichtigt (Abb. 5.3.4). Abb. 5.3.3 Quadrat- und Kreisplatte aus Stahlfaserbeton nach der Prüfung nach SIA 162/6.

Abb. 5.3.4: Spannungsverteilung für die Ermittlung des Querschnittwiderstands gemäss SIA 162/6. Es wird empfohlen, Faserbetone mit Makrokunststofffasern analog zu bemessen, bis eine neue normative Regelung in der Schweiz eingeführt ist. Faserverstärkter Spritzbeton besitzt gemäss der Norm SN EN 14487-1 zusätzliche und/ oder ergänzende Eigenschaften: Klassifizierung der Restfestigkeit Klassifizierung des Energieabsorptionsvermögens Die Restfestigkeit, auch Nachrissfestigkeit genannt, ist eine berechnete Spannung in faserverstärktem Beton in Abhängigkeit von der Durchbiegung eines Probekörpers in einem Biegeversuch. Das Energieabsorptionsvermögen gibt an, wieviel Energie beim Belasten einer faserverstärkten Betonplatte aufgenommen wird (Fläche unter Spannungs- Dehnungs-Linie, Abb. 5.3.9 unter Tragverhalten). Betontechnologie Allgemeines Die Betonzusammensetzung von Faserbetonen entspricht im Allgemeinen der Betonzusammensetzung von Pumpbetonen (siehe Pumpbeton). Faserbetone

weisen einen höheren Zementleimbedarf auf, um die Fasern ausreichend zu umhüllen und einen Oberflächenschluss erzielen zu können. Die Sieblinie der Gesteinskörnung ist sandreicher als bei Beton ohne Fasern. Sie werden in der Regel mit weicher Konsistenz eingebaut. Stahlfaserbetone für bewehrte Industriefussböden weisen Stahlfasergehalte von bis zu 35 kg/m3 auf. Höhere Faserdosierungen von 35 80 kg/m3 werden in der Praxis nur für spezielle Anwendungen eingesetzt, z. B. wenn ein grosser Teil der Mindestbewehrung durch Stahlfasern ersetzt wird. Übliche Dosierungen von Mikrokunststofffasern liegen bei 0.5 2 kg/m3 zur Begrenzung des plastischen Schwindens und bei 2 4 kg/m3 zu Erhöhung des Brandwiderstands. Makrokunststofffasern werden mit 3 10 kg/m3 zur Erhöhung des Tragwiderstands zugegeben. Zement Grundsätzlich sind alle freigegebenen Zementarten gemäss Norm SN EN 206-1 für die Herstellung von Faserbeton geeignet. Gesteinskörnung Das Grösstkorn der Gesteinskörnung kann die Verteilung und Orientierung der Fasern beeinflussen. Wenn die Faserlänge bezogen auf das Grösstkorn zu gering ist, werden die Fasern vom Gesteinskorn verdrängt und die Länge ist nicht ausreichend, um Risse zwischen den Grösstkörnern wirksam zu überbrücken (Abb. 5.3.5). Es muss daher auf die Faserlänge abgestimmt sein. Bei faserbewehrtem Spritzbeton wird es häufig auf 8 mm begrenzt. Faserbeton für Industrieböden und Verkehrsflächen hingegen kann mit einem Grösstkorn von 32 mm hergestellt werden (übliche Länge der Stahlfasern 60 mm). Im Allgemeinen sollte die Faserlänge mindestens das 2-fache des Grösstkorndurchmessers betragen. Gebrochene Gesteinskörnungen und Ausfallkörnungen in Verbindung mit hohen Fasergehalten können die Verarbeitbarkeit beinflussen.

Abb. 5.3.5: Einfluss des Grösstkorns auf die Faserverteilung: links homogene Durchmischung von Fasern und Gesteinskörnung, rechts Verdrängung der Fasern durch ein zu gross gewähltes Grösstkorn der Gesteinskörnung. Mischen Die Fasern werden beim Mischprozess dem Frischbeton zugegeben. Dabei ist besonders auf die Vereinzelung der Fasern und ihre homogene Verteilung im Frischbeton zu achten. Es wird empfohlen, erst den Ausgangsbeton herzustellen und dann die Fasern zuzugeben. Die Nassmischzeit erhöht sich bei Stahlfasern nicht. Das Zudosieren der Fasern im Hauptmischer des Betonwerks sichert eine optimale Verteilung der Fasern. Fasern können auch im Fahrmischer zugegeben werden. Die Trommel sollte sich dabei mit hoher Geschwindigkeit während 5 Minuten drehen. Fasern für tragende Zwecke sollten beim Mischen weder beschädigt, geknickt noch verbogen werden. Mit zunehmender Schlankheit der Fasern (Verhältnis von Länge zu Durchmesser) nimmt die Verarbeitbarkeit ab und die Neigung zur Igelbildung der Fasern zu (Abb. 5.3.7). In der Praxis werden Faserschlankheiten von 50 80 eingesetzt. Grössere Fasermengen lassen sich am besten mit automatisierten Förder- und Dosiereinrichtungen (Abb. 5.3.8), die eine grosse Arbeitserleichterung und Zeitersparnis bieten, zugeben. Fasern werden auch als Bündel verklebt, welche sich im Frischbeton auflösen, oder in wasserlöslichen Beuteln, die die Dosierung erleichtern, angeboten.

Abb. 5.3.6: Stahlfaserbeton im Frischbetonzustand.

Abb. 5.3.7: Faserigel, die durch unzureichende Vereinzelung der Fasern bei der Zugabe in den Mischer und eine nicht angepasste Rezeptur entstehen können.

Abb. 5.3.8: Dosierspirale für Stahlfasern. Einbau Der Einbau eines Faserbetons erfolgt im Wesentlichen wie beim Normalbeton. Der Baugrund muss frostfrei und ausreichend tragfähig sein. Zwischen dem verdichteten Baugrund und der Bodenplatte werden Plastikfolien als Trennlage verlegt, der Einbau einer Sauberkeitsschicht erübrigt sich in den meisten Fällen. Im Wohnungsbau wird die Bodenplatte aus Stahlfaserbeton in einem Arbeitsgang eingebracht. Da üblicher Weise auf die zweilagige Bewehrung verzichtet werden kann, wird der Beton direkt aus dem Fahrmischer in die Bodenplatte eingebaut. Zusätzlich kann durch die Wahl grösserer Plattenabmessungen bei der Verwendung von Faserbetonen die Einbauleistung erhöht werden. Soll der Stahlfaserbeton gepumpt werden, wird das Grösstkorn i. d. R. auf 16 mm beschränkt. Es ist für eine genügend grosse Förderleitung (Durchmesser: 120 mm) zu sorgen und auf Bögen sollte wegen einer möglichen Verstopfung verzichtet werden.

Verdichten Faserbetone benötigen mehr Verdichtungsenergie als faserfreie Betone. Die erforderliche Verdichtungsenergie nimmt mit steigendem Fasergehalt zu. Übliche Geräte wie Innenrüttler, Rüttelbohlen und Flügelglätter können verwendet werden. Hinweise für das Planen von Faserbeton Tragverhalten von Faserbeton Beton ohne Fasern bricht unter Zugbeanspruchung beim Erreichen der Zugfestigkeit nahezu schlagartig (Abb. 5.3.9, blaue Kurve). Die Tragwirkung von Faserbeton beruht auf dem Ausziehen der Fasern aus dem Zementstein. Das Herausziehen wird durch den Reibverbund der Fasern mit dem Zementstein behindert. Die Reibungskräfte verzehren Energie. Deshalb haben Faserbetone ein hohes Arbeitsvermögen und zeigen ein quasi-zähes, sogenanntes duktiles, Verhalten. Das Tragverhalten von Faserbeton wird durch die Nachrissfestigkeit charakterisiert. Im Gegensatz zu Beton ohne Fasern fällt die Zugfestigkeit bei Zug- oder Biegebelastung nach dem Erreichen der Erstrissfestigkeit nicht schlagartig auf Null, sondern auf die Nachrissfestigkeit ab (Abb. 5.3.9, rote Kurve). Nach dem Erstriss werden die Fasern, die die Risse überbrücken, aus dem Zementstein gezogen. Der Verlauf der Kraft-Verformungslinie, auch Arbeitslinie genannt, wird nach Überschreiten der Erstrissfestigkeit neben dem Ausziehverhalten der Faser auch vom Fasergehalt stark beeinflusst. Die Nachrissfestigkeit ist in der Regel geringer als die Erstrissfestigkeit des Betons, wenn der Fasergehalt gering bis mittel und kleiner als der sogenannte kritische Fasergehalt ist. Bei sehr hohen Fasergehalten mit einem überkritischen Fasergehalt, z. B. bei Ultrahochleistungsbeton, kann die Nachrissfestigkeit die Festigkeit bei der Bildung des ersten Risses übersteigen. Auf dieses Verhalten wird unter Ultrahochleistungs-Faserbeton eingegangen. Die Einflüsse der Fasern auf die Nachrissfestigkeit sind sehr vielfältig (Tab. 5.3.2).

Abb. 5.3.9: Kraft-Verformungsdiagramm für Faserbeton und Beton ohne Fasern. Betonzusammensetzung In Tabelle 5.3.3 sind die Betonzusammensetzungen und die wirksame Biegezugfestigkeit fctf für unterschiedliche Stahlfaserbetone angegeben.

Tab.5.3.2 : Einfluss der Fasern auf die Nachrissfestigkeit. Mechanische Kennwerte Durch Zugabe von Stahl- und Makrokunststofffasern kann die Druckfestigkeit erhöht, die

Zugfestigkeit mehr als verdoppelt und die Schlagfestigkeit sowie die Energieaufnahme um ein Vielfaches erhöht werden, während der E-Modul kaum verändert wird. Wirksame Biegezugfestigkeit fctf In Abbildung 5.3.10 sind die Bereiche der wirksamen Biegezugfestigkeit fctf gemäss SIA 162/6 in Abhängigkeit von der Faserdosierung für Stahlfasern und Makrokunststofffasern dargestellt. Es wird ersichtlich, dass Makrokunststofffasern mit einer Dosierung von ca. 10 kg/m3 etwa die gleiche wirksame Biegezugfestigkeit wie Stahlfasern mit einer Dosierung von ca. 25 kg/m3 haben. Im Gegensatz zu Stahfaserbeton können höhere Biegezugwerte mit Makrokunststofffasern auch mit höherer Dosierung nicht erreicht werden. Abb. 5.3.10: Zugfestigkeit fctf nach SIA 162/6 unterschiedlicher Fasertypen in Abhängigkeit von der Dosierung.

Tab. 5.3.3: Beispiele für den Mischungsentwurf eines Faserbetons für unterschiedliche wirksame Biegezugfestigkeiten.

Abb. 5.3.11: Bruchfläche von Stahlfaserbeton.

Abb. 5.3.12: Bodenplatten Stahlfaserbeton. (Quelle: Bekaert (Schweiz) AG).