PVA-Fasern sind Polyvinylalkohol-Fasern. Es handelt sich um synthetische Fasern, die zur Verstärkung dienen. Viele Beton- und Mörtelsysteme verwenden sie, weil sie sich gut mit Zement verbinden. Außerdem bieten sie eine hohe Zugfestigkeit und einen hohen Elastizitätsmodul im Vergleich zu vielen anderen synthetischen Fasern.
In Materialien auf Zementbasis, PVA-Fasern helfen bei der Kontrolle der Rissbildung. Sie können auch die Duktilität in hochduktilen Mischungen wie z. B. zementgebundenen Verbundwerkstoffen (ECC) unterstützen.
Woraus sind PVA-Fasern hergestellt?
PVA-Fasern werden aus einem Polymer namens Polyvinylalkohol. Die Fasern werden als hochfeste Filamente hergestellt und dann für den industriellen Einsatz in bestimmte Längen geschnitten. Viele Anbieter bieten auch spezielle Varianten an. Einige Varianten sind wasserlöslich für temporäre Funktionen. Einige Varianten sind flammhemmend für Schutzprodukte.
In Bezug auf Beton kommt es auf die Leistung an. In der ACI-Tabelle der Fasereigenschaften sind typische PVA-Fasern aufgeführt, die in Betonmaterialien verwendet werden. Sie gibt ein spezifisches Gewicht von etwa 1300 kg/m³ an. Die Zugfestigkeit liegt im Bereich von 900-1600 MPa. Es weist einen Elastizitätsmodul von 23-40 GPa. Es meldet eine Bruchdehnung um 7-8%.
Diese Zahlen erklären, warum viele Designer PVA als eine Option für synthetische Fasern mit hohem Bindungsgrad betrachten. Die Faser kann dem Ausreißen widerstehen. Die Faser kann auch kleine Risse überbrücken, ohne frühzeitig zu reißen.
Wie sehen PVA-Fasern in echten Produkten aus?
Die meisten PVA-Fasern für Zementsysteme werden als kurzgeschnittene Fasern. Die Fasern sehen wie saubere, weiße Fäden aus. Das Produkt kann monofil sein. Das Produkt kann auch in speziellen Formen für die industrielle Verarbeitung geliefert werden.
Ein großer Hersteller, Kuraray, führt mehrere PVA-Faservarianten auf. Das Unternehmen hebt die hohe Festigkeit, den hohen Modul und die hohe Alkali- und Witterungsbeständigkeit hervor. Das Unternehmen hebt auch die starke Haftung an Gummi und Zement hervor. Auf derselben Seite werden wasserlösliche PVA-Faservarianten aufgeführt, die sich bei unterschiedlichen Temperaturen auflösen.
Dies ist für die Käufer von Bedeutung, weil “PVA-Faser” nicht eine einzige SKU ist. Ein Einkäufer sollte den Fasertyp auf den Auftrag abstimmen. Ein Einkäufer sollte auch die Faserlänge auf die Größe des Aggregats und die Einbaumethode abstimmen.
Warum verbinden sich PVA-Fasern so gut mit Zement?
PVA-Fasern werden allgemein als stark haftend an zementhaltigen Matrizen beschrieben.
Diese Verbindung ist einer der Hauptgründe, warum sie in hochduktilen Zementverbundwerkstoffen verwendet werden.
Einfach ausgedrückt: Eine starke Bindung verändert das Rissverhalten. Die Faser überbrückt einen Riss. Die Faser widersteht dem Ausreißen. Die Rissbreite bleibt kleiner. Das Material kann viele feine Risse anstelle eines breiten Risses bilden.
In der ECC-Forschung wird häufig die Art der Faserbindung verglichen. Eine Studie beschreibt einen Hybridansatz, bei dem hydrophile PVA-Fasern mit hydrophoben Polypropylenfasern verwendet werden, wobei PVA die Festigkeit verbessert und die Rissbreite verringert.
Dies ist eine praktische Erkenntnis. Wenn das Projekt enge Rissbreiten erfordert, steht PVA oft in der engeren Wahl.
Was bewirken PVA-Fasern in Beton und Mörtel?
PVA-Fasern wirken als verteilte Bewehrung. Das Fasernetz breitet sich in der Mischung aus. Wenn Mikrorisse entstehen, überbrücken die Fasern diese Risse. Dadurch wird das Risswachstum reduziert. Es erhöht auch die Zähigkeit.
Dieser Effekt wird bei zementgebundenen Verbundwerkstoffen (Engineered Cementitious Composites, ECC) deutlicher sichtbar. Eine Übersicht in Nachhaltigkeit beschreibt, dass PVA-ECC aufgrund der hohen Zähigkeit und der schmalen Risse an Aufmerksamkeit gewinnt.
Eine umfangreiche experimentelle Studie über ECC-Mischungen mit PVA-Fasern berichtet, dass sich die Zug- und Biegefestigkeit durch die Zugabe von PVA-Fasern verbessern kann. Sie berichtet über die Leistungsergebnisse bei Faser-Volumenanteilen von 1%-2%.
Sie brauchen kein ECC, um von PVA-Fasern zu profitieren. Viele Reparaturmörtel verwenden PVA zur Risskontrolle. Viele dünne Zementüberzüge verwenden PVA aus demselben Grund. Die Fasern helfen, weil dünne Abschnitte leicht reißen.
Wo werden PVA-Fasern verwendet?
PVA-Fasern kommen im Bauwesen zum Einsatz, wenn ein Projekt eine bessere Risskontrolle und höhere Zähigkeit erfordert.
Häufige Anwendungsfälle im Bauwesen sind:
- ECC und hochduktile Zementverbundwerkstoffe für Deckschichten, Reparaturschichten und rissfeste Platten
- UHPC-bezogene Mischungen in einigen proprietären Systemen, bei denen Fasern das Zugverhalten und die Risskontrolle unterstützen (das Mischungsdesign hängt vom jeweiligen System ab)
- Baumaterialien jenseits von Beton, wie Geogitter und Abriebschutznetze, die von Kuraray in der Kategorie Baumaterialien aufgeführt werden
PVA-Fasern werden auch außerhalb des Bauwesens verwendet. Kuraray führt Seile, Nähgarn und andere industrielle Materialien auf.
Diese breitere Nutzung ist wichtig, weil sie stabile industrielle Lieferketten unterstützt.
Was ist eine typische Dosierung für PVA-Fasern in Zementmischungen?
Die Dosierung hängt vom Ziel ab. Die Dosierung hängt auch von der Fasergröße und der Basismischung ab.
Für die ECC-ähnliche Leistung verwenden viele Studien etwa 1% bis 2% nach Volumen von PVA-Fasern. In einem ECC-Versuchsprogramm aus dem Jahr 2023 wurden 1%, 1,5% und 2% PVA-Volumenanteil getestet. Es wurde berichtet, dass sich die Festigkeit und die Leistung zwischen diesen Fasern veränderten.
Für Reparaturmörtel oder Risskontrollmörtel können die Dosierungen niedriger sein. Die Empfehlungen der Anbieter variieren je nach Fasergeometrie und angestrebtem Risskontrollniveau. Der Käufer sollte die Dosierung als Leistungsparameter betrachten, nicht als feste Regel.
Ein praktischer Kaufansatz funktioniert gut:
- Verwenden Sie den vom Lieferanten empfohlenen Startbereich.
- Führen Sie eine kleine Probecharge durch.
- Prüfen Sie die Verarbeitbarkeit, die Faserverteilung und die Oberflächenqualität.
- Passen Sie die Dosierung an das Ziel der Risskontrolle an.
Was sind die Grenzen von PVA-Fasern?
PVA-Fasern verbessern die Risskontrolle und die Zähigkeit. PVA-Fasern machen eine konstruktive Gestaltung nicht überflüssig. Viele Bauteile benötigen immer noch Bewehrung. In vielen Regelwerken wird nach wie vor eine konventionelle Bewehrung für die primäre Zugfestigkeit gefordert.
PVA-Fasern können auch die Verarbeitbarkeit verändern. Die Mischung kann sich bei höheren Fasermengen “klebrig” anfühlen. Das Risiko des Faserballens steigt, wenn das Mischverfahren schwach ist. Das Risiko steigt auch, wenn die Mischung ein geringes Pastenvolumen oder eine schlechte Dispersionsenergie aufweist.
Die Kosten sind eine weitere Grenze. PVA-Fasern sind nicht die billigste Kunstfaseroption. Ein Käufer sollte sie verwenden, wenn der Wert klar ist. Die Kontrolle der Rissbreite ist ein starker Werttreiber. Ein weiterer Faktor ist die hohe Haltbarkeit von Deckschichten.
Die Tabelle der Fasereigenschaften des ACI zeigt auch, warum PVA oft teurer ist. Die Fasern liegen in einem höheren Leistungsbereich für Zugfestigkeit und Modul im Vergleich zu vielen gängigen Kunststoffen.
Wie Sie eine PVA-Faser für Ihr Projekt auswählen
Ein Käufer sollte PVA-Fasern anhand einer kurzen Checkliste auswählen.
1) Wählen Sie die richtige Geometrie
Die Faserlänge muss zur Größe der Zuschlagstoffe und zur Einbaumethode passen. Bei gepumpten Mischungen ist oft eine andere Geometrie erforderlich als bei von Hand aufgetragenen Reparaturmörteln.
2) Bestätigung der mechanischen Eigenschaften des Kerns
ACI berichtet von einer typischen PVA-Faser-Zugfestigkeit von 900-1600 MPa und einem Modul von 23-40 GPa für Fasern, die in Betonmaterialien verwendet werden.
Ein Käufer sollte ein Datenblatt anfordern, das der angestrebten Leistung entspricht.
3) Bestätigung der Alkalibeständigkeit und Zementhaftung
Kuraray hebt die Alkalibeständigkeit und die starke Haftung auf Zement als Schlüsseleigenschaften hervor.
Das ist wichtig für eine lange Lebensdauer.
4) Faserauswahl mit Rissbreitenziel abstimmen
Forschungsarbeiten über ECC zeigen, dass PVA-Fasern dazu beitragen, die Rissbreite in duktilen Zementverbundwerkstoffen gering zu halten.
5) Überprüfen Sie mit einer Versuchsmischung
Eine Probemischung ist billiger als ein misslungener Guss. Dieser Schritt schützt die Qualität der Oberfläche und die Produktivität.
Fachkundige Anleitung
Die meisten PVA-Faserprojekte sind erfolgreich, wenn sich das Team ein klares Ziel setzt. Die Kontrolle der Rissbreite ist das häufigste Ziel. Die Verbesserung der Zähigkeit ist ein weiteres Ziel. Das Team wählt dann die Fasergeometrie aus. Das Team wählt dann die Dosierung.
Ein praktisches Unterstützungspaket sollte Folgendes umfassen:
- Anpassung der Fasertypen für Mörtel, Beton oder ECC-Mischungen
- Dosierungsstartpunkte, die an das angestrebte Rissverhalten gebunden sind
- Mischungsschritte, die ein Verklumpen der Fasern verhindern
- Verarbeitungshinweise für glatte Oberflächen
- Unterstützung bei der Dokumentation von Beschaffung und Vertrieb
Ecocretefiber™ ist die Fasermarke von Shandong Jianbang Chemical Fiber Co., Ltd. Wir unterstützen Sie zunächst bei der allgemeinen Auswahl. Dann stimmen wir eine PVA-Faseroption auf Ihre Mischmethode, Ihr Rissziel und Ihr Kostenziel ab. Wir unterstützen Sie auch bei der Angebotserstellung und der Zusammenarbeit mit Händlern.
Verwandte Produkte
- PVA-Faser (hochbindige Kunstfaser für Zementverbundwerkstoffe)
- Polypropylen-Mikrofaser (Kontrolle der plastischen Schwindungsrisse)
- Polypropylen-Makro-Synthesefaser (Zähigkeit für Brammen)
- Alkalibeständige Glasfaser (GRC-Anwendungen)
- Stahlfaser (Industrieböden, Spritzbetonträger)
Schlussfolgerung
PVA-Fasern sind Polyvinylalkohol-Fasern, die zur Verstärkung verwendet werden. Sie zeichnen sich dadurch aus, dass sie eine hohe Zugfestigkeit mit einem hohen Modul und einer starken Bindung an den Zement kombinieren.
Diese Bindung unterstützt die Rissüberbrückung. Sie unterstützt enge Rissbreiten in duktilen Zementverbundwerkstoffen wie PVA-ECC.
Wenn Ihr Projekt eine Rissbreitenkontrolle benötigt, die über die Zeit stabil bleibt, sind PVA-Fasern ein praktisches Upgrade, das Sie in Betracht ziehen sollten.
