DE10010664B4 - Verstärkungsfasern für zementgebundene Betonelemente - Google Patents

Abstract

Verwendung von Fasern aus einer mit ZrO₂ angereicherten Steinschmelze als Verstärkungsfasern für zementgebundene Betonelemente, wobei der ZrO₂-Gehalt der Fasern mehr als 10 und höchstens 20 Gew.-% beträgt.

Description

• Die Erfindung betrifft die Verwendung von Verstärkungsfasern für zementgebundene Betonelemente.
• Asbestfasern zeichnen sich durch eine sehr gute Haftung und Beständigkeit im Zementstein aus und besitzen eine für Verstärkungsfasern ausreichende Zugfestigkeit. Als kanzerogenes Material dürfen Asbestfasern jedoch nicht mehr eingesetzt werden. Substitute aus Stahl, Kohlenstoff und Kunststoffen haben eine vergleichsweise deutlich schlechtere Haftung im Zementstein und besitzen zumindest teilweise auch schlechtere Zugfestigkeiten. Bekannt sind schließlich Glasfasern aus einem alkalibeständigen AR-Glas zur Kurzfaserbewehrung von Betonbauteilen. Hierbei handelt es sich um Natrium-Zirkon-Silikat-Glasfasern, deren Alkalibeständigkeit maßgeblich durch den Zirkongehalt ZrO₂ des Glases bestimmt wird. Glasfasern aus E-Glas oder A-Glas sind als Verstärkungsfasern für Betonbauteile ungeeignet. Ihre Festigkeitswerte gehen in einer Zementsuspension innerhalb kurzer Zeit gegen null.
• Die DE 695 06 277 T2 , von der die Erfindung ausgeht, beschreibt ein Verfahren zur Herstellung künstlicher glasartiger Faser-Produkte. Dabei lassen sich die Fasern aus einer glasartigen Schmelze, wie z. B. Gesteinsschmelze, herstellen. Als Hauptbestandteil der Fasern, welche unter anderem als Verstärkungsfasern für zementgebundene Produkte verwendet werden sollen, kommt Siliciumdioxid (SiO₂) zum Einsatz. Daneben werden insbesondere noch Aluminiumoxid (Al₂O₃) sowie Calciumoxid (CaO) eingesetzt. Durch diese spezielle Zusammensetzung werden Fasern mit einer Auflösungsgeschwindigkeit von mindestens 20 nm pro Tag bei einem pH-Wert von 4,5 zur Verfügung gestellt. Hierdurch hofft man, die biologische Abbaubarkeit zu fördern, die bei entsprechenden pH-Werten in der Lunge durch Phagozyten begünstigt wird. Neben der Nennung von Beimengungen in Form von MgO, FeO, Na₂O + K₂O sowie TiO₂ wird auch angemerkt, dass in der Zusammensetzung eine Vielzahl anderer Elemente in einer beliebigen Menge vorhanden sein kann, welche die gewünschten Eigenschaften nicht beeinträchtigt und 8% nicht überschreitet. Beispiele für andere Elemente, die eingeschlossen sein können, sind P₂O₅, B₂O₃, BaO, ZrO₂, MnO, ZnO und V₂O₅.
• Gegenstand der DE 690 07 917 T2 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Gemisches auf der Grundlage von Verstärkungsfasern enthaltendem Zement. Die Fasern können gemäß einem Fluidziehverfahren hergestellt werden und entsprechen zirkoniumoxidhaltigen alkalibeständigen Gläsern. Alkalibeständige, synthetische Mineralfasern werden in der DE 28 56 206 C2 angesprochen. Auch in diesem Fall sind Siliciumdioxid sowie Alumininiumoxid sowie Hauptbestandteile. Im Zusammenhang mit der in dieser Druckschrift gewürdigten DE 17 96 213 B2 , die sich mit der Herstellung von alkalibeständigen Glasfasern befasst, wird neben anderen Zusätzen eine Beimengung von bis zu 10 Gewichts-% ZrO₂ angesprochen.
• Schließlich beschäftigt sich die DE 42 04 583 C2 mit einem Verbundstoff aus einem Verstärkungsmaterial und einem feindispersen mineralischen Füllstoff.
• Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, Verstärkungsfasern für zementgebundene Betonelemente anzugeben, die im Vergleich zu alkalibeständigem AR-Glas aus einem weniger hochwertigen, preiswerteren Material bestehen, sich durch gute mechanische Eigenschaften, gute Haftung und ausreichende Beständigkeit im Zementstein auszeichnen.
• Gegenstand der Erfindung und Lösung dieser Aufgabe ist die Verwendung von Fasern aus einer mit ZrO₂ angereicherten Steinschmelze als Verstärkungsfasern für zementgebundene Betonelemente, wobei der ZrO₂-Gehalt der Fasern mehr als 10 und höchstens 20 Gew.-% beträgt.
• Für die erfindungsgemäße Verwendung eignen sich besonders Fasern aus endlos gezogenen Filamenten. Bevorzugt sind Basaltfasern, die erfindungsgemäße Zusätze von ZrO₂ enthalten.
• Die erfindungsgemäßen Verstärkungsfasern zeichnen sich durch eine gute Alkalibeständigkeit aus und eignen sich für die Verstärkung von Betonelementen, die mit Portlandzement oder einer Portlandzement enthaltenen Zementmischung hergestellt werden.

Claims (4)

1. Verwendung von Fasern aus einer mit ZrO₂ angereicherten Steinschmelze als Verstärkungsfasern für zementgebundene Betonelemente, wobei der ZrO₂-Gehalt der Fasern mehr als 10 und höchstens 20 Gew.-% beträgt.
2. Verwendung von Fasern nach Anspruch 1, mit der Maßgabe, dass die Fasern aus endlos gezogenen Filamenten bestehen.
3. Verwendung von Fasern nach Anspruch 1 oder 2, mit der Maßgabe, dass die Fasern aus Balsaltfasern bestehen, die Zusätze von ZrO₂ enthalten.
4. Verwendung von Fasern nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit der Maßgabe, dass die Fasern zur Verstärkung von Betonelementen eingesetzt werden, die mit Portlandzement oder einer Portlandzement enthaltenen Zementmischung hergestellt werden.