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Glasfaserbeton und Textilbeton

Rank und schlank
Glasfaserbeton und Textilbeton

Die verschiedenen Faserbetone wurden zunächst vor allem als technische Lösung zur gezielten Beeinflussung bestimmter Betoneigenschaften verstanden. Glasfaserbeton und Textilbeton eröffnen im Fassadenbau jedoch mit dünnen und teilweise dreidimensionalen Bekleidungen inzwischen auch neue architektonische Perspektiven.

Markus Hoeft

Fasern können je nach Faserart und Dosierung verschiedene mechanische Eigenschaften von Beton verbessern, etwa die Zugfestigkeit, die Schlagfestigkeit oder das Riss- und Verformungsverhalten. Das ist für Betontechnologen spannend und im Tief- oder Ingenieurbau von Vorteil – aber es verändert zunächst nicht unbedingt die Architektur. Für die freie Formbarkeit von Beton und dessen kreative Gestaltung spielen zwei andere durch Fasern beeinflussbare Problemkreise eine wichtigere Rolle: einerseits die Korrosionsanfälligkeit der Stahlbewehrung und die daraus resultierende erforderliche Mindestbetondeckung sowie andererseits die begrenzte Feingliedrigkeit einer traditionellen Stabbewehrung.

Herkömmlicher Stahlbeton benötigt im Sinne des Korrosionsschutzes der Bewehrung eine Mindestüberdeckung des Betons über der Bewehrung. Selbst relativ gering belastete Bauteile oder nur sich selbst tragende Schmuckelemente aus Stahlbeton können eine gewisse Mindestdicke nicht unterschreiten. Eleganten Formgebungen mit dünnen Strukturen oder Flächen sind deshalb durch die Stahlbewehrung bestimmte Grenzen gesetzt. Sie lassen sich jedoch mit einem nichtrostenden Bewehrungsmaterial überwinden, wie sie beispielsweise Fasern aus Carbon oder alkaliresistentem (AR-)Glas darstellen.

Zwei praxisreife Faserbauweisen

Es ist aber nicht nur die korrosionssichere Stofflichkeit der Fasern, die neue Freiheiten in der Bauteilgestaltung ermöglicht, sondern auch deren Geometrie, die feingliedrige und filigrane Strukturen nachvollziehen kann. Damit entfallen die Einschränkungen, die sich bisher aus der Biegefähigkeit und Formbarkeit der klassischen Bewehrung mit Stahlstäben ergeben. Stattdessen lassen sich mit Fasern detailreiche und ungewöhnliche Bauteilformen verwirklichen. Weil die nicht korrodierende Faserbewehrung unmittelbar an der Oberfläche liegen darf, entstehen besonders gefügedichte und beständige, bei Bedarf auch fein strukturierbare Ansichtsflächen.

Mit den genannten Chancen und Möglichkeiten verlässt das Thema der Fasern im Beton das Gebiet der reinen Verbesserung von traditionellem (Stahl-)Beton. Dialektisch gesprochen schlägt der quantitative Fortschritt der Betontechnologie in eine qualitativ neue Architektur um. Allerdings nicht sofort und (noch?) nicht in vollem Umfang: Konstruktiver Beton ohne primäre Betonstahlbewehrung, der also seine tragende Wirkung allein einer Faserbewehrung verdankt, ist noch Zukunftsmusik und wird dies wohl für die nächste Zeit auch bleiben.

Mit Glasfaserbeton und textilbewehrtem Beton stehen jedoch schon heute zwei Bauweisen zur Verfügung, die für bestimmte Anwendungen und Bauteile die Vorteile einer nichtkorrodierenden Faserbewehrung nutzen können. Beide Baustoffe sind zwar nicht absolut neu, aber doch jung, so dass Bemessungsnormen oder allgemeine bauaufsichtliche Zulassungen für Bauteile in vielen Fällen noch fehlen.

Jede Anwendung dürfte dadurch für den Bauplaner ein gewisses Maß an technischer Pionierarbeit erfordern. Im Gegenzug erlauben die innovativen Materialien jedoch Lösungen mit neuer, bisher sicher noch nicht ausgeschöpfter Architektur und Formensprache.

Glasfaserbeton

Glasfaserbeton ist ein Verbundwerkstoff aus speziellem Feinbeton und in der Matrix verteilten alkaliresistenten (AR-)Glasfasern. Normales Glas wird im alkalischen Milieu des Betons angegriffen und geschädigt, weshalb erst mit der Entwicklung der AR-Glasfasern vor etwa 30 Jahren dauerhafter Glasfaserbeton möglich wurde. Verwendet werden geschnittene (Kurz-)Fasern in Konzentrationen von 2,5 bis 5 Vol.-%. Die AR-Glasfasern übernehmen die Funktion einer statisch wirksamen Bewehrung. Sofern keine weitere metallische Bewehrung verwendet wird, ist eine Mindestbetondeckung nicht erforderlich.

Eine architektonisch spannende Anwendung von Glasfaserbeton sind vorgehängte Fassaden, denn die Bekleidung kann hier konventionell als dünne ebene Platte, aber auch in dreidimensionaler Form geplant werden. Dadurch erhält die Fassade eine räumliche Tiefe und Struktur. Gleichzeitig stehen viele der vom Beton bekannten Möglichkeiten der Farb- und Strukturgebung zur Verfügung, die mit einer gefügedichten, lunkerfreien und dadurch glatten Oberfläche verwirklicht werden können.

Ebene Fassadenbekleidungen aus Glasfaserbeton von nur 13 mm Dicke produziert beispielsweise der österreichische Betonspezialist Rieder unter den Bezeichnungen Öko Skin und fibreC. Öko Skin assoziiert mit dem handlichen Plattenformat von 1 800 x 147 mm eine Holzlattenverkleidung, weist jedoch die Beständigkeit und den Brandschutz von Beton auf. Flächenelemente aus dem gleichen Material werden bis 3 600 x 1 200 mm als fibreC in verschiedenen Farben und Oberflächen angeboten.

Neben der Anwendung für moderne Montagefassaden ist mit Glasfaserbeton auch die Wiederherstellung historischer Fassaden möglich. Beschädigte Schmuckelemente lassen sich mit Glasfaserbeton abformen oder fehlende nach Bild- und Zeichnungsvorlagen rekonstruieren. Die Schmuckformen können so fein und filigran wie mit Gips- oder Kalkstuck ausgearbeitet werden, sind aber so witterungsfest wie Beton, weshalb auf eine Überblechung meist verzichtet werden kann. Fassadenrekonstruktionen, aber auch Elemente für Neubaufassaden bietet z.B. HFB Engineering aus Leipzig an.

Textilbeton: Tragfähigkeit steigern

Die Tragfähigkeit des Betons lässt sich auch steigern, indem Fasern in Form von zwei- oder auch dreidimensionalen Matten, Gelegen oder Geweben in die Betonfläche eingebracht werden.

Eine solche textile Bewehrung kann sehr lagegenau auf die Belastungszonen und –richtungen im Beton abgestimmt werden, es muss also nicht der gesamte Querschnitt des Bauteils faserbewehrt sein. Zum Einsatz kommen industriell hergestellte Gewebe und Gelege aus AR-Glasfasern oder Carbonfasern bzw. Gemischen daraus, die sich wegen ihrer Korrosionssicherheit auch oberflächennah einbauen lassen.

Eine dünnwandige Platte aus Textilbeton für Fassaden bietet beispielsweise die Firma Hering Bau unter dem Namen betoShell an. Die Dicken betragen je nach Format 20 bis 40 mm. Für Abmessungen bis 2 400 x 1 200 mm liegt eine bauaufsichtliche Zulassung vor, für größere Platten betoShell XXL ist die Zulassung beantragt. Diese bis zu 15 m² großen und 35 mm dicken Platten erlauben eine Reduzierung der Aufhängungen und damit des Montageaufwands, in architektonischer Hinsicht eröffnet außerdem der verringerte Fugenanteil variable Gestaltungsmöglichkeiten.

Wie Glasfaserbeton kann auch Textilbeton in der Bauwerkserhaltung eingesetzt werden: als Spritzbeton für die Verstärkung vorhandener Stahlbetonbauteile den z.B. die Firma Torkret ausführt. Da die Zugfestigkeit der verwendeten Carbonfasern extrem hoch und der verwendete Feinbeton optimal auf dem Verbund der Fasern abgestimmt ist, reichen geringe Schichtdicken aus, um die Tragfähigkeit eines Stahlbetonbauteils nachträglich zu erhöhen.

Der Feinbeton wird als Spritzbeton aufgetragen und in den frischen Beton eine Lage der textilen Bewehrung eingelegt. Je nach Anforderung können so vier bis sechs Lagen der textilen Bewehrung in Textilbeton mit einer Gesamtschichtdicke von weniger als 2 cm eingebracht werden.

Auf diese Weise lassen sich filigrane oder flächige Bauteile wie Decken und Wände mit geringer Eigengewichtszunahme verstärken und an der Oberfläche optisch gestalten. Speziell bei runden Bauformen, etwa Schalendächern oder Tonnengewölben, zeigt die Technologie exemplarisch, was die zunächst technisch verstandenen Glasfaser- und Textilbetone architektonisch zu leisten vermögen: Die korrosionsgeschützte oberflächennahe Bewehrung von filigran oder unregelmäßig geformten Bauteilen mit besonders gefügedichten und ggf. auch gestalteten Oberflächen.


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