Stahlfaser wird in Beton verwendet, um Risse zu kontrollieren und den Beton nach dem Reißen weniger spröde zu machen. Die Stahlfasern sitzen als verteiltes Netz in der Mischung. Dadurch erhält der Beton eine gewisse Tragfähigkeit nach einem Riss, insbesondere bei Platten und Spritzbeton. Bei vielen Projekten werden Stahlfasern eingesetzt, um die Verarbeitungszeit des Netzes zu verkürzen. Bei vielen Projekten werden Stahlfasern eingesetzt, um die Reparatur von Böden zu reduzieren. Diese Vorteile kommen vor allem bei Industrieböden, Gehwegen, Spritzbeton und Fertigteilen zum Tragen.
Was ist stahlfaserverstärkter Beton?
Stahlfaserbeton (SFRC) ist Beton, der kurze Stahlfasern enthält, die in die gesamte Charge eingemischt sind. Die Fasern wirken wie viele kleine Bewehrungselemente. Sie überbrücken Risse, wenn sich der Beton zu öffnen beginnt. Dies hilft, die Rissbreite zu kontrollieren. Je nach Art und Dosierung der Fasern kann die Platte auch nach dem ersten Riss weiter belastet werden.
ASTM C1116 ist die gemeinsame Lieferspezifikation für faserverstärkten Beton. Sie gilt für Faserbeton, der mit gleichmäßig gemischten Bestandteilen geliefert wird. Sie definiert außerdem Typ I stahlfaserverstärkter Beton und verknüpft sie mit den Anforderungen an Stahlfasern in ASTM A820/A820M.
Was sind die wichtigsten Verwendungszwecke von Stahlfasern in Beton?
Stahlfasern werden vor allem bei Platten- und Pflasterarbeiten eingesetzt. Die Concrete Society hebt Industrieböden und Gehwege als Hauptanwendungen hervor. Außerdem werden Spritzbeton, Verbundplatten auf Stahlbelägen und Fertigteile als wichtige Anwendungen genannt.
Sie können die Verwendungen in zwei praktische Gruppen einteilen:
- Pflasterung und Gehwege: Risskontrolle plus Nachrisskapazität
- Spritzbeton und Fertigteile: Zähigkeit und Widerstandsfähigkeit
Verwendung 1: Industrieböden und Platten auf dem Boden
In vielen Märkten sind Industrieböden der häufigste Anwendungsfall. Die Concrete Society stellt fest, dass Stahlfaserbeton in großem Umfang für Industriefußböden verwendet wird. Sie verweist auf typische Dosierungen im Bereich von 20 bis 50 kg/m³. Er stellt außerdem fest, dass die Fasern die Risskontrolle und die Restfestigkeit nach der Rissbildung gewährleisten, die vom Fasertyp und der Dosierung abhängen.
Dieser Anwendungsfall passt zu Projekten, die weniger Reparaturen erfordern:
- Logistikflächen mit Gabelstaplern
- Fabriken mit Punktlasten
- Distributionszentren mit hohem Verkehrsaufkommen an Knotenpunkten
Stahlfasern helfen bei Fugenrändern und -ecken, weil sie das Verhalten nach dem Riss verbessern. Außerdem verringert sie das Risiko eines plötzlichen Bruchs an lokalen Schwachstellen.
Verwendung 2: Gehwege und gepflasterte Außenflächen
Straßenbeläge sind wiederholten Radlasten ausgesetzt. Außerdem kommt es zu Rollneigung, Schwindungshemmung und Fugenbelastung. Stahlfaserbeton wird in gepflasterten Außenbereichen verwendet, da die Fasern die Rissbildung eindämmen. Außerdem tragen die Fasern dazu bei, dass die Platte nach der Rissbildung die Last tragen kann. Die Concrete Society führt Außenflächen und Gehwege als Hauptanwendungsgebiete für stahlfaserverstärkten Beton an.
Diese Option ist oft attraktiv, wenn der Eigentümer dies wünscht:
- längere Nutzungsdauer
- weniger Reparaturen
- bessere Schlag- und Abriebfestigkeit an der Oberfläche
Einsatz 3: Spritzbeton, Tunnelbau, Bergbau und Aushubunterstützung
Stahlfasern werden häufig in Spritzbeton verwendet, vor allem im Untertagebau. Der ACI-Bericht über faserverstärkten Beton listet die Verwendung von stahlfaserverstärktem Beton und Spritzbeton für Bodenplatten sowie für Anwendungen im Berg- und Tunnelbau auf.
Stahlfasern helfen dem Spritzbeton, weil sie die Zähigkeit nach Rissbildung erhöhen. Stahlfasern können auch den Bedarf an Matten in einigen Spritzbetonschichten reduzieren, je nach Design und Sicherheitsanforderungen. In der TRB-Literatur über Stahlfaserspritzbeton werden Dosier- und Mischverfahren für stahlfaserverstärkten Spritzbeton erörtert, was zeigt, dass es sich um eine ausgereifte Anwendung handelt.
Dieser Anwendungsfall passt:
- Tunnelverkleidungen
- Hangstabilisierung Spritzbeton
- unterirdische Tragschichten
Verwendung 4: Vorgefertigte Elemente und Produkte
Vorgefertigte Produkte weisen oft dünne Kanten, Hebepunkte und Transportvibrationen auf. Stahlfasern tragen dazu bei, die Rissbildung bei der Handhabung zu verringern. Stahlfasern verbessern auch die Zähigkeit, was das Risiko von Abplatzungen und Brüchen verringert.
Die Concrete Society führt Fertigteile als eine der Hauptanwendungsbereiche für faserverstärkten Beton an.
Der ACI-Bericht über Fasern umfasst auch Herstellungsverfahren und Anwendungen für alle Fasertypen, einschließlich stahlfaserverstärktem Beton.
Hersteller von Fertigteilen bevorzugen oft Stahlfasern, weil sie:
- verringert die Überlastung des Stahls in dünnen Abschnitten
- verbessert die Risskontrolle beim Entformen
- unterstützt die Haltbarkeit der Kanten im Betrieb
Anwendung 5: Verbundwerkstoffplatten auf Stahlbelag
Bei Verbunddeckplatten können Fasern eingesetzt werden, um das Schwinden und die Rissbildung zu kontrollieren. Die Concrete Society nennt Verbundplatten auf Stahldeckplatten als eine der wichtigsten Anwendungen für faserverstärkten Beton.
Für diesen Anwendungsfall sind noch statische Prüfungen erforderlich. Das Projektteam muss bestätigen, wie die Fasern mit den Anforderungen an die Schwindbewehrung und den örtlichen Vorschriften übereinstimmen.
Verwendung 6: Brückendecks und Brückendeckbeläge
Stahlfaserbeton wird bei der Herstellung von Brückendecks verwendet, weil die Risskontrolle die Dauerhaftigkeit schützt. In Forschungs- und Praxisberichten wird der Einsatz von faserverstärktem Beton in Brückendecks und -belägen beschrieben, wobei der Schwerpunkt auf der Kontrolle der Rissbildung und der Beständigkeit gegen das Eindringen aggressiver Lösungen liegt.
Dieser Anwendungsfall ist üblich, wenn der Eigentümer dies wünscht:
- eine dauerhafte Deckschicht mit kontrollierter Rissbildung
- verbesserter Schutz von eingebettetem Stahl
- reduzierte Wartungszyklen
Einige Agenturen bewerten auch Hochleistungsfasersysteme für Deckschichten und Reparaturen.
Welchen Nutzen bringen Stahlfasern in konkreten Projekten?
Stahlfasern bieten Vorteile, die die Besatzungen sehen können.
Risskontrolle
Fasern tragen dazu bei, die frühzeitige Rissbildung und die langfristige Schwindrissbildung in Platten zu kontrollieren. Die Concrete Society nennt die Risskontrolle als Hauptgrund für die Verwendung von Fasern in Fußböden.
Tragfähigkeit nach Riss
Fasern können die Restfestigkeit nach Rissbildung erhöhen. Dies ist einer der Hauptgründe für die Verwendung von Fasern in erdgestützten Platten.
Zähigkeit bei Stößen
Die Fasern tragen dazu bei, dass die Platte nach lokalen Schäden zusammenhält. Dies ist in Bereichen mit Gabelstaplerverkehr und in Fallzonen von Vorteil.
Weniger Stahlverarbeitung in einigen Brammen
Fasern können bei bestimmten Plattenkonstruktionen den Bedarf an geschweißten Matten verringern, sofern sie technisch akzeptiert werden. Dies kann das Arbeits- und Terminrisiko verringern.
Typische Dosierungsbereiche für Stahlfaserbeton
Die Dosierung hängt vom Ziel der Konstruktion ab. Die Dosierung hängt auch von der Fasergeometrie und der Plattendicke ab.
Ein praktischer Hinweis der Concrete Society ist eindeutig. Darin heißt es, dass bei industriellen, auf dem Boden gestützten Böden häufig 20-50 kg/m³ von Stahlfasern.
In anderen technischen Leitfäden und Planungsunterlagen werden häufig ähnliche Bereiche für Bodenanwendungen genannt, wobei die Dosierung bei fugenlosen Platten oder Sonderkonstruktionen höher ist.
Sie sollten auch die praktische Obergrenze für normale Mischungen kennen. Die CCAA weist darauf hin, dass in konventionellem Beton mit typischer grober Gesteinskörnung die Stahlfaserdosisleistung selten mehr als etwa 1% nach Volumen, die sie wie folgt beschreibt 80 kg/m³, aufgrund von Interferenzeffekten in der Mischung.
Die Regel für einen sicheren Kauf ist einfach:
- Verwenden Sie den Leitfaden des Lieferanten für das Faserprodukt.
- Verwenden Sie Projektprüfungen, wenn Fasern für strukturelle Beiträge verwendet werden.
Tipps zum Mischen, Platzieren und Fertigstellen
Stahlfaserbeton ist erfolgreich, wenn die Dispersion kontrolliert wird.
Praktische Schritte, die Probleme verringern:
- Die Besatzung fügt die Fasern nach und nach hinzu, nicht auf einen Schlag.
- Der Treiber mischt lange genug, um eine volle Streuung zu erreichen.
- Die Anlage steuert das Absacken mit Zusatzmitteln, nicht mit zusätzlichem Wasser.
- Der Finisher passt das Timing an, da Fasern die Oberflächenbeschaffenheit verändern können.
Die ASTM C1116 klärt auch eine wichtige Grenze. Sie bezieht sich auf die Lieferung von Faserbeton, der gleichmäßig gemischt geliefert wird. Sie deckt nicht den Einbau, die Verfestigung, die Aushärtung oder den Schutz nach der Lieferung ab. Diese Arbeiten verbleiben beim Auftragnehmer und der Spezifikation.
Grenzen: wenn die Stahlfasern nicht die Bewehrung ersetzen
Stahlfasern machen eine Tragwerksplanung nicht überflüssig. Sie ersetzen auch nicht die Bewehrung in den meisten Trägern, Stützen und abgehängten Platten.
Der ACI-Leitfaden für die Bemessung von Bauteilen sieht als konservativen Ansatz die Verwendung von Bewehrungsstäben zur Aufnahme der gesamten Zuglasten vor. Der Leitfaden weist auch darauf hin, dass Fasern in einigen Fällen die konventionelle Bewehrung ergänzen und reduzieren können.
Die Entscheidung sollte also dieser Logik folgen:
- Verwenden Sie Bewehrungsstäbe, wenn das Element strukturell und normgerecht ist.
- Verwenden Sie Stahlfasern, um die Rissbildung zu kontrollieren und die Zähigkeit zu verbessern.
- Verwenden Sie die Hybridbewehrung, wenn das Projekt beide Vorteile benötigt.
Normen und Prüfungen für Stahlfaserbeton
Normen sind wichtig, wenn es um zuverlässige Leistungsangaben geht.
Versorgung und Fasertyp
- ASTM C1116 deckt die Lieferung von faserverstärktem Beton ab, einschließlich Typ I stahlfaserverstärktem Beton.
Prüfung der Resttragfähigkeit
- BS EN 14651 wird üblicherweise für Metallfaserbeton zur Messung der Biegezugfestigkeit und der Restwerte verwendet. Die Concrete Society beschreibt diese Prüfmethode und weist darauf hin, dass sie einen gekerbten Balken unter einer zentralen Linienlast verwendet.
Dies ist die praktische Nachricht:
- Wenn Sie nur “Stahlfaser hinzufügen” angeben, erhalten Sie möglicherweise keine einheitlichen Ergebnisse.
- Wenn Sie Restfestigkeitsziele mit anerkannten Tests festlegen, kontrollieren Sie die Leistung.
Fachkundige Anleitung
Stahlfasern funktionieren am besten, wenn der Zweck klar ist.
Ein einfacher Entscheidungsablauf funktioniert:
- Der Eigentümer bestimmt den Schmerzpunkt. Der Schmerzpunkt sind oft Risse im Boden, Fugenschäden und Reparaturkosten.
- Der Ingenieur legt das Leistungsziel fest. Das Ziel kann nur die Risskontrolle oder die Restkapazität nach dem Riss sein.
- Der Auftragnehmer stimmt Fasertyp und Dosierung auf dieses Ziel ab. Das Team überprüft dies bei Bedarf mit Probeabgüssen oder Testdaten.
Ecocretefiber™ | Shandong Jianbang Chemical Fiber Co., Ltd.
Ecocretefiber™ unterstützt Faserverstärkungsprojekte zunächst mit allgemeinen Hinweisen und dann mit der Produktauswahl. Wir helfen den Kunden bei der Auswahl eines Fasertyps, legen einen Dosierungsplan fest und stimmen dann die Spezifikation mit den richtigen Normen und Prüfverfahren ab. Wir unterstützen auch die Angebotserstellung und die Zusammenarbeit mit Händlern.
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Schlussfolgerung
Stahlfasern werden in Beton verwendet, um die Rissbildung zu kontrollieren und die Zähigkeit nach dem Riss zu erhöhen. Sie werden vor allem in Industrieböden und Gehwegen verwendet. Sie werden auch in Spritzbeton, Verbunddeckplatten und Fertigteilen verwendet.
Bei einem guten Projekt werden Stahlfasern als konstruiertes Verstärkungssystem behandelt, nicht als allgemeiner Zusatzstoff. Das Team sollte die Dosierung mit den Zielvorgaben verknüpfen und die Leistung anhand anerkannter Normen wie ASTM C1116 für die Lieferung und EN 14651 für die Restbiegeprüfung überprüfen, wo dies relevant ist.
