Basaltfasern und Glasfasern können in einem Datenblatt ähnlich aussehen. Bei beiden handelt es sich um anorganische Filamente, die gehackt, gewebt oder mit einem Harz kombiniert werden können. Beide können dazu beitragen, dass ein fertiges Material rissbeständig ist. Doch der Name allein sagt einem Käufer wenig über die Leistungsfähigkeit in Zement, Asphalt oder einem Polymerverbundwerkstoff aus.
Unter Shandong Jianbang Chemical Fiber Co., Ltd., … erhalten wir oft eine Variante derselben Frage: “Ist Basaltfaser besser als Glasfaser?” Eine aussagekräftige Antwort hängt zunächst von der Qualität und dem Endprodukt ab. Eine in Beton eingearbeitete Stapelfaser erfüllt eine andere Aufgabe als ein gewebtes Netz in einer dünnen Fassadenplatte. Eine für die elektrische Isolierung entwickelte Glasfaser unterscheidet sich von einer alkalibeständigen Glasfaser, die für Zement hergestellt wird.
Dieser Leitfaden vergleicht die Materialien hinsichtlich der für den Einkauf und die Konstruktion entscheidenden Aspekte: Rohstoffe, Herstellung, Zugfestigkeitseigenschaften, Alkalibeständigkeit, Temperatur, Produktform, Kosten und Prüfverfahren. Außerdem wird erläutert, wie man Ecocretefiber™-Basaltfaser und Ecocretefiber™ – alkalibeständige Glasfaser in einem echten Projekt.
Woraus bestehen die Fasern?
Endlos-Basaltfaser wird aus geschmolzenem Basaltgestein gezogen. Das Gestein enthält Siliziumdioxid, Aluminiumoxid, Eisenoxide, Kalzium, Magnesium und andere Oxide. Das Ausgangsgestein und die Schmelzbedingungen können das endgültige Filament beeinflussen. Ein Hersteller wählt daher geeignete Lagerstätten aus und steuert den Schmelz- und Ziehprozess. “Aus Gestein hergestellt” bedeutet nicht, dass jede Basaltfaser eine festgelegte chemische Zusammensetzung oder Festigkeit aufweist.
Glasfaser wird aus einer speziell zusammengestellten Mischung mineralischer Rohstoffe hergestellt. Quarzsand ist ein Hauptbestandteil, während andere Komponenten entsprechend der gewünschten Glaszusammensetzung ausgewählt werden. Diese Fähigkeit, verschiedene Gläser zu formulieren, ist von großer Bedeutung. E-Glas wird häufig in Polymerverbundwerkstoffen und elektrischen Anwendungen eingesetzt. AR-Glas weist eine andere Zusammensetzung auf, die speziell für zementäre Systeme entwickelt wurde. Sein Zirkonoxidgehalt ist ein entscheidender Faktor für seine Alkalibeständigkeit. Darüber hinaus gibt es weitere Glasfamilien, die jeweils unterschiedlichen Zwecken dienen.
Beide Fasertypen werden hergestellt, indem das Ausgangsmaterial geschmolzen und die Schmelze durch kleine Öffnungen zu Filamenten gezogen wird. Die Herstellungsbedingungen, der Filamentdurchmesser, die Beschichtung sowie die Schneide- oder Webschritte beeinflussen das Endprodukt. Ein Vergleich, bei dem Basalt als eine einzige natürliche Sorte und Glas als eine einzige generische Sorte betrachtet wird, lässt die wesentliche technische Entscheidung außer Acht.
Die Faserstruktur verändert die Anwendung
A Strangfasern wird in Beton, Mörtel oder Asphalt eingemischt. A Wandern oder Textilien kann in einer bestimmten Ebene platziert werden. Ein Stab aus faserverstärktem Kunststoff (FRP) ist ein eigenständiges Verbundprodukt, bei dem die Fasern durch Harz gebunden werden. Daten für eine Bauform lassen sich nicht auf eine andere übertragen. Die Zugfestigkeit eines einzelnen trockenen Filaments sagt nichts über die Restbiegefestigkeit von Faserbeton, die Tragfähigkeit eines Gewebes oder die Festigkeit eines fertigen FRP-Stabs aus.
Vergleich von Festigkeit und Steifigkeit nach Güteklasse
Die Zugfestigkeit und der Elastizitätsmodul der Fasern beeinflussen, wie ein Filament auf Dehnung reagiert. Dennoch ist ein allgemeiner Bereichswert für alle “Basalt”- oder “Glas”-Produkte selten aussagekräftig. Für einzelne Filamentprüfungen, Stränge, Gewebe und fertige Betonproben gelten unterschiedliche Prüfverfahren und Versagensarten. Faserdurchmesser, Beschädigungen bei der Handhabung, Feuchtigkeit, Appretur und Messlänge können die Messergebnisse ebenfalls beeinflussen.
Auf unseren aktuellen Ecocretefiber™-Produktseiten finden Sie eine Zugfestigkeit von mindestens 1.200 MPa und einen Elastizitätsmodul von mindestens 75 GPa für die aufgeführten Basalt-Schotter. Auf der Seite zu AR-Glas sind aufgeführt Zugfestigkeit von 1.000–1.700 MPa und Elastizitätsmodul von mehr als 72 GPa für das aufgeführte Produkt. Hierbei handelt es sich um Produktspezifikationen auf Seitenebene und nicht um eine allgemeine Rangliste, in der Basalt mit Glas verglichen wird. Überprüfen Sie die ausgewählte Artikelnummer, das Chargenzertifikat, das Prüfverfahren und die Prüfbedingungen, bevor die Angaben in einer Konstruktion verwendet werden. Andere Glassorten können andere Zugfestigkeitseigenschaften aufweisen.
In einer Betonmischung muss die Faser eine Rissstelle erreichen und die Last über diese hinweg übertragen. Ihr effektiver Beitrag hängt von der Faseranzahl, dem Längen-Breiten-Verhältnis, der Haftung, der Ausrichtung, der Dosierung und der Festigkeit der Matrix ab. Ein niedrigerer Zugfestigkeitswert im Produktdatenblatt kann dennoch zu einem brauchbaren Verbundergebnis führen, während ein höherer Wert eine schlechte Dispersion nicht ausgleichen kann. Wenn Post-Crack-Verhalten Falls erforderlich, legen Sie ein Leistungsziel für den fertigen Mix fest und testen Sie ihn.
| Vergleichspunkt | Basaltfaser | AR-Glasfaser für Zement |
| Futtermittel | Ausgewähltes Basaltgestein, geschmolzen und gezogen | Mineralgemisch mit Zirkonoxid, geschmolzen und gezogen |
| Gängige Produktformen von Zement | Geschnittene Fasern, ausgewählte Textilien und Verbundwerkstoff-Verstärkungen | Geschnittene Fasern, Vorgarne, Gewebe und GFRC-Systeme |
| Alkali-Qualifizierung | Überprüfen Sie die genaue Gesteinsqualität und führen Sie einen Zementfreilegungstest durch | Überprüfung der AR-Zusammensetzung, der geltenden Spezifikation und des Zement-Expositionstests |
| Auswahlfrage | Erfüllt die Gesteinssorte die Anforderungen hinsichtlich der Zielzusammensetzung und der Dauerhaftigkeitsprüfung? | Entspricht das AR-Produkt den Spezifikationen für das Paneel- oder Betonsystem? |
Diese Tabelle dient der Beschreibung der Materialauswahl und stellt keine Bewertung im Sinne von „bestanden“ oder „nicht bestanden“ dar. Erst durch ein Lieferantenzeugnis und eine repräsentative Verbundprüfung wird der Vergleich aussagekräftig.
Die Alkalibeständigkeit ist die entscheidende Frage beim Zement
Frische Portlandzementpaste weist eine stark alkalische Porenlösung auf. Dieses Milieu ist für viele Silikatfasern sehr aggressiv. Ein häufiger Fehler besteht darin, zu beschreiben, E-Glas als alkalibeständig, da sein Name manchmal mit “alkalifreies Glas” übersetzt wird. Der Name bezeichnet eine Glasfamilie; er ist kein Nachweis für die langfristige Beständigkeit in Zement. Das Bericht des American Concrete Institute über GFRC beschreibt den Festigkeitsverlust früherer Zementkomposite aus E-Glas und A-Glas und legt AR-Glas für die in seinem Bericht behandelten GFRC-Systeme fest.
AR-Glas wurde speziell für diese Umgebung entwickelt. ASTM C1666/C1666M-08(2023) behandelt die Mindestanforderungen für AR-Glasfasern, die für GFRC und andere zementäre Produkte bestimmt sind, einschließlich der physikalischen Eigenschaften und des Mindestgehalts an Zirkonoxid. Ecocretefiber™ listet auf 16,71 TP3T ZrO₂ für sein AR-Glas-Produkt. Käufer sollten das Zertifikat auf die jeweilige Charge und etwaige strengere Projektanforderungen überprüfen.
Auch Basaltfasern müssen genau unter die Lupe genommen werden. Ihre chemische Zusammensetzung und Oberflächenbehandlung variieren. Forschung zu einem alkalischen Bindemittel Es wurde festgestellt, dass Basalt und E-Glas unter bestimmten alkalischen Einwirkungsbedingungen mehr Festigkeit einbüßen können als AR-Glas. Dieses Ergebnis bedeutet nicht, dass jede Basalt-Sorte in jeder Portlandzementmischung versagt. Es zeigt jedoch, warum eine pauschale Behauptung, Basalt sei von Natur aus immun gegen Zementalkalität, eine unzureichende Grundlage für eine auf Langlebigkeit ausgelegte Konstruktion wäre. Fragen Sie nach Daten zur Restfestigkeit oder zur Verbundbeständigkeit unter den relevanten pH-Wert-, Temperatur-, Zeit- und Feuchtigkeitsbedingungen. Ein kurzer Säuretauchversuch kann die Frage nach der Zementalkalität nicht beantworten.
Das Einwirkmedium ist ebenso wichtig wie die Kennzeichnung. Meerwasser in der Umgebung eines Harzkomposits, alkalische Porenlösung im Beton und heißes, saures Prozesswasser sind unterschiedliche Umgebungen. Die Wahl des Harzes, die Beschichtung, die Matrixauslegung und die Rissbelastung können das Verhalten des fertigen Systems beeinflussen. Legen Sie zunächst die Einwirkbedingungen fest und vergleichen Sie dann die in Frage kommenden Systeme unter demselben Prüfprotokoll.
Für die Bewertung des Verhaltens bei Hitze und Feuer sind Systemtests erforderlich
Sowohl Basalt als auch Glas sind anorganisch und brennen nicht wie ein organisches Polymer. Der Begriff “nicht brennbare Faser” bedeutet jedoch nicht, dass ein Harzverbundwerkstoff, eine Beschichtung, eine Netzveredelung oder eine Baugruppe im Brandfall ihre Konstruktionsfestigkeit beibehält. Bei erhöhten Temperaturen kann eine Faser an Festigkeit verlieren, bevor sie erweicht, und eine Polymermatrix oder eine Appretur kann sich sogar noch früher zersetzen. Auch die Testdauer und die Belastung spielen eine Rolle.
Basalt kommt für Heißmischasphalt in Betracht, da er bei den für die Asphaltaufbereitung üblichen Temperaturen gemischt werden kann, sofern die ausgewählte Sorte geeignet ist. AR-Glas wird für Zementplatten und andere spezifizierte Produkte in Betracht gezogen. Keine der beiden Anwendungen stützt die pauschale Behauptung, dass eine bestimmte Faser bei 600 °C einen genau festgelegten Prozentsatz ihrer Festigkeit beibehält oder dass gewöhnliches Glas bei einer festgelegten Temperatur versagt. Für solche Aussagen sind die Angabe der jeweiligen Güteklasse, des Prüfverfahrens, der Einwirkzeit sowie die Messung der erhaltenen Eigenschaften erforderlich.
Wenn für ein Projekt Anforderungen hinsichtlich Feuerwiderstand oder Hochtemperaturbeständigkeit gelten, sollten Sie eine Prüfung der tatsächlichen Baugruppe verlangen. Ein Datenblatt zum Fasermaterial kann bei der Vorauswahl helfen, während eine zertifizierte Komponentenprüfung die Leistungsfähigkeit unter den projektbezogenen Bedingungen sicherstellt. Dies ist besonders wichtig für Fassadenplatten, Dämmsysteme, Bremskomponenten und Verbundwerkstoffe für tragende Konstruktionen.
Wo jede Faser ihren praktischen Sinn hat
AR-Glas für dünne Zementprodukte
GFRC-Fassaden, dekorative Formen, dünne Fertigteilhäute und viele Zementplatten erfordern ein Fasersystem, das sich in einem dünnen Querschnitt verteilen oder einbringen lässt. AR-Glas verfügt über langjährige Erfahrung bei dieser Art von Anwendungen. Das Material kann als geschnittene Fasern für die Vormischung, als Endlosfasern für das Aufspritzen oder als Gewebe für eine speziell konzipierte Bewehrungsschicht geliefert werden. Der ACI-Bericht beschreibt diese als unterschiedliche Herstellungsverfahren. Wählen Sie die Form und den Faseranteil für die Plattenkonstruktion aus, anstatt einfach eine Betonzusammensetzung von einer Produktseite zu übernehmen.
Auch ein in einem Wandputz verwendetes Glasgewebe erfordert eine kompatible Beschichtung, Gewebegeometrie und ein geeignetes Verlegesystem. Die Bezeichnung “Glasfasergewebe” allein gibt keinen Aufschluss darüber, ob es für eine Zement- oder Kalkmatrix geeignet ist. Fragen Sie nach den entsprechenden Prüfberichten für das Gewebe und das System.
Basalt für ausgewählte Beton- und Asphaltmischungen
Kurze Basaltfasern kann in Mörtel-, Beton- und Asphaltmischungen zur Risskontrolle und zur Verbesserung der Zähigkeit untersucht werden. Bei Asphalt hängt die Wirkung der Faser vom Bindemittelgehalt, der Korngrößenverteilung des Zuschlagstoffs, der Mischung und der Verdichtung ab. Bei Zement müssen das alkalische Milieu und die langfristig erhaltenen Eigenschaften überprüft werden. Ecocretefiber™ listet auf 3, 6, 9 und 12 mm Standard-Schnittlängen für sein Basaltprodukt mit indikativen Anwendungsempfehlungen für Asphalt und Beton. Die endgültige Länge und Dosierung sollten im Rahmen eines Versuchs mit der tatsächlichen Anlage und unter Berücksichtigung der Leistungsziele ermittelt werden.
Basalttextilien und Basalt-GFK-Stäbe gehören zu unterschiedlichen Auslegungskategorien. Sie können zwar im Rahmen eines technischen Bewehrungskonzepts in Betracht gezogen werden, ihre Produktqualifizierung erfolgt jedoch unabhängig von kurzgeschnittenen Fasern. ASTM D8448/D8448M-22 befasst sich mit Basaltsträngen, einschließlich Rovings und geschnittener Stränge. ASTM D8505/D8505M befasst sich mit Basalt- und Glas-GFK-Stäben. Die Norm für einen Stab kann nicht als Nachweis für das Verhalten von Beton mit geschnittenen Fasern herangezogen werden.
Polymerverbundwerkstoffe und elektrische Anwendungen
Glasfasern sind in vielen Polymerverbundwerkstoffen, Dämmsystemen und elektrischen Laminaten etabliert, doch die Glaszusammensetzung, die Appretur, das Harz und die Laminatkonstruktion bestimmen die Leistungsfähigkeit. Basalt kann ebenfalls für einen Harzverbundwerkstoff in Betracht gezogen werden, wenn ein Hersteller Wert auf ein bestimmtes Gleichgewicht zwischen Steifigkeit, Temperaturverhalten und Verarbeitbarkeit legt. Vergleichen Sie ein fertiges Laminat bei gleicher Dicke, gleichem Faservolumenanteil, gleichem Harzsystem und gleichen Prüfbedingungen. Leiten Sie aus der Bezeichnung der Faser allein keine Gewichtsersparnis oder elektrischen Vorteile ab.
Preis- und Umweltangaben benötigen eine klar definierte Grundlage
Die Glasherstellung verfügt über eine gut etablierte Lieferkette. Die Preise für Basalt- und AR-Glas können je nach Güteklasse, Region, Form, Auftragsvolumen und Zertifizierungspaket variieren. Ein historischer Preis pro Tonne sagt nichts über die heutigen Lieferkosten aus. Bei den Kosten pro Tonne bleiben zudem die Auswirkungen der erforderlichen Dosierung, der Verarbeitung, des Verschnitts, der Arbeitskosten, des Transports, der Prüfung und der Lebensdauer unberücksichtigt.
Vergleichen Kosten pro konformer Fertigbaueinheit. Bei einer GFRC-Platte könnte diese Einheit beispielsweise ein Quadratmeter bei der vorgegebenen Dicke und Festigkeit sein. Bei Beton kann es sich um einen Kubikmeter handeln, der die geforderten Eigenschaften im Frisch- und Aushärtungszustand erfüllt. Bei Asphalt kann es sich um eine Tonne handeln, die gemäß der angestrebten Mischungszusammensetzung eingebaut wird. Wenn eine Güteklasse mehr Fasern oder ein anderes Verfahren benötigt, um dieselbe Anforderung zu erfüllen, macht der ursprüngliche Faserpreis möglicherweise nur einen kleinen Teil der Differenz aus.
Das Basaltgestein als Rohstoff und die in Glas enthaltenen Mineralien allein sind noch kein Beweis für einen geringeren CO₂-Fußabdruck oder eine nahezu perfekte Recyclingfähigkeit. Das Schmelzen verbraucht in beiden Verfahren Energie. Der Abbau, die Brennstoff- oder Stromquelle, die Aufbereitung, die Abfallbehandlung, der Transport und die Nutzungsdauer des Endprodukts spielen ebenfalls eine Rolle. Fordern Sie eine produktspezifische Umweltproduktdeklaration oder eine transparente Ökobilanz mit derselben Funktionseinheit an, bevor Sie eine quantifizierte Nachhaltigkeitsaussage treffen.
Eine Checkliste für Käufer, die falsche Vergleiche verhindert
Senden Sie beiden Lieferanten die gleiche Anwendungsbeschreibung zu. Geben Sie an, ob die Faser in Beton eingearbeitet, in Asphalt eingemischt, zu einem Gewebe verwoben oder zu einem FRP-Produkt verarbeitet werden soll. Geben Sie außerdem das Bindemittel bzw. Harz, die Beanspruchung, die Einbauweise, die angestrebte Lebensdauer und die maßgebliche Prüfmethode an.
1. Bestimmen Sie die genaue Klasse und Form. Erfassen Sie Zusammensetzung, Länge oder Textilgeometrie, Durchmesser, Dimensionierung und Rückverfolgbarkeit der Charge.
2. Wählen Sie den richtigen Haltbarkeitstest aus. Bei Zement sollten Sie sich nach der Alkalieinwirkung und den erhaltenen Eigenschaften erkundigen. Bei Harzkompositen sollten Sie das ausgewählte Harz-Faser-System unter den tatsächlichen Einsatzbedingungen testen.
3. Führen Sie einen repräsentativen Produktionsversuch durch. Messen Sie die Streuung, den Durchfluss, das Pump- oder Sprühverhalten sowie die Oberflächenqualität mit den vorgesehenen Geräten.
4. Testen Sie das fertige Material. Legen Sie für beide Alternativen in derselben Prüfmethode die Kriterien für Biegefestigkeit, Zugfestigkeit, Schlagzähigkeit oder sonstige Kriterien fest. ASTM C1609/C1609M-24 ist ein anerkanntes Biegeberechnungsverfahren für faserverstärkte Betonträger.
5. Vergleichen Sie die Gesamtkosten des Projekts. Berücksichtigen Sie die für das Bestehen erforderliche Menge sowie Annahmen zu Produktionsausfällen, Prüfungen und Wartung, die durch Belege untermauert sind.
Wird vorgeschlagen, ein strukturelles Netz, Bewehrungsstahl oder ein anderes Bewehrungssystem durch Fasern zu ersetzen, muss der Projektingenieur die Planung und den entsprechenden Nachweispflegeplan genehmigen. Ein reiner Zugfestigkeitswert des Materials reicht nicht aus, um die Gleichwertigkeit nachzuweisen.
Arbeiten Sie mit Ecocretefiber™ am richtigen Kandidaten
Shandong Jianbang liefert beides Basaltfaser und AR-Glasfaser aus der Ecocretefiber™-Produktreihe. So können wir zunächst die Funktion erörtern, bevor wir ein Material auswählen. Eine dünne Zementfassade, eine Straßenbelagsmischung mit geschnittenen Fasern und ein korrosionsgefährdeter Verbundwerkstoff erfordern jeweils unterschiedliche technische Vorgaben.
Teilen Sie uns das Endprodukt, die Matrixchemie, die Faserform, die Abmessungen, die angestrebte Dosierung, die Prozessausrüstung, die Exposition und die Prüfnorm mit. Wir können Ihnen aktuelle Informationen zur Qualität sowie einen Kandidaten für einen Test zur Verfügung stellen. Die endgültige Auswahl sollte auf einer überprüfbaren Produktspezifikation und den Ergebnissen der tatsächlichen Mischung oder Komponente basieren.
Häufig gestellte Fragen
Ist Basalt immer fester als Glasfaser? Nein. Die Festigkeit variiert je nach Güteklasse und Prüfverfahren. AR-Glas, E-Glas und Spezialglas können nicht unter einer einzigen Kennzahl zusammengefasst werden. Vergleichen Sie zertifizierte Produkte unter Verwendung derselben Methode und bewerten Sie den fertigen Verbundwerkstoff.
Kann gewöhnliches E-Glas in Portlandzement eingemischt werden? Seine Alkalibeständigkeit erfordert eine sorgfältige Prüfung. AR-Glas ist die etablierte Glaswahl für GFRC, und seine Zusammensetzung sowie die entsprechenden Prüfungen sollten für das jeweilige Projekt überprüft werden.
Ist Basalt automatisch alkalibeständig, weil er aus Gestein stammt? Nein. Die chemische Zusammensetzung des Ausgangsmaterials, die Oberflächenbehandlung und die Zementumgebung beeinflussen die Dauerhaftigkeit. Fordern Sie entsprechende Daten zu den erhaltenen Eigenschaften und zu Verbundwerkstoffprüfungen an.
Kann ich ein Datenblatt für FRP-Stäbe verwenden, um geschnittene Fasern anzugeben? Nein. Ein Stab ist ein Faserverbundwerkstoff mit unterschiedlicher Geometrie und unterschiedlichen Prüfverfahren. Geben Sie geschnittene Fasern und deren konkrete Leistungsmerkmale separat an.
Welches Material ist günstiger? Dies hängt von der genauen Güteklasse, Form, Bestellung, dem Standort und der benötigten Menge ab, um die Spezifikationen für das Endprodukt zu erfüllen. Fragen Sie nach vergleichbaren Angeboten inklusive Lieferung und nach Testergebnissen.
Entscheiden Sie sich für das bewährte System
Basalt und Glas werden aus unterschiedlichen Ausgangsmaterialien hergestellt und können in sich überschneidenden Anwendungsbereichen eingesetzt werden. Für Zement ist die Unterscheidung zwischen einer bestimmten Basaltgüte und AR-Glas, entwickelt für Alkalizement, während gewöhnliches E-Glas für andere Anwendungsbereiche bestimmt ist. Form, Beschichtung, Matrix und Prüfverfahren entscheiden darüber, ob die eine oder die andere Option im Endprodukt zum Einsatz kommt.
Kontaktieren Sie Shandong Jianbang unter Berücksichtigung des Verwendungszwecks und der Leistungsziele. Ecocretefiber™ kann dabei helfen, die Auswahl einzugrenzen und einen Test zu unterstützen, der Ihrem Team eine fundierte Materialentscheidung ermöglicht.
