Wirkungsweise
Wirkungsweise

Wirkungsweise der Stahlfasern


Stahlfasern übertragen einen Teil der im Bauteil auftretenden Zugspannungen bzw. Zugkräfte. Dies ist jedoch nur dann gewährleistet, wenn die Fasern einen ausreichenden Verbund in der Betonmatrix haben; andernfalls werden sie bei Beanspruchung auf Zug aus der Betonmatrix ausgezogen und können keine Kräfte übertragen. Stahlfaserbeton ist deshalb als Verbundbaustoff zu verstehen.

Es können zwei unterschiedliche Wirkmechanismen der Stahlfasern im Verbund unterschieden werden:

1. Verringerung der Rissneigung

Durch Schwindprozesse und Hydratationswärme entstehen im Bauteil Zwangsspannungen.

Jene Zwangsspannungen rufen im jungen Beton zunächst noch keine "bauteilschädigende" Mikrorisse hervor. Während des weiteren Erhärtungsverlaufs wachsen die Mikrorisse weiter an und führen zu größeren Rissen.

Dieser Prozess kann dazu führen, dass der Querschnitt eines Bauteils vollständig gerissen ist, d. h. es liegen Trennrisse vor. Diese Trennrisse sind für das Auge sichtbar, man spricht deshalb auch von Makrorissen.

Sie können in Abhängigkeit der vorgesehenen Nutzung des Bauteils erhebliche Einschränkungen der Gebrauchsfähigkeit zur Folge haben: z. B. wasserführende Trennrisse in der Bodenplatte eines wasserundurchlässigen Kellers.

Im Stahlfaserbeton wachsen die anfänglichen Mikrorisse nur solange an bis sie auf eine, der im Beton homogen verteilten Stahlfasern treffen. Das weitere Risswachstum ist dann gestoppt. Stahlfaserbeton führt also zu einer wesentlich weniger durch Risse gestörten Betonmatrix.

2. Übertragung der Zugkräfte im Riss

Im Gebrauchszustand entstehen durch die planmäßige Belastung in der Zugzone von auf Biegung beanspruchter Bauteils sog. Biegerisse. Ist die Zugzone vollständig gerissen, kann der Beton-Querschnitt alleine keine weiteren Zuspannungen mehr aufnehmen und das Bauteil aus "Normalbeton" versagt.

Im Stahlfaserbeton können die vorhandenen Zugkräfte durch die feste Verankerung der Stahlfasern zwischen den Rissufern übertragen werden. Diese Eigenschaft des Stahlfaserbetons wird als "Nachrisszugfestigkeit" bezeichnet.

Durch diese Eigenschaft kann die Faserwirkung statisch angesetzt werden.

Aus zahlreichen Untersuchungen geht hervor, dass insbesondere Drahtfasern in Verbindung mit optimierten Betonrezepturen hierfür besonders gut geeignet sind.

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