Glossar: Mikrobewehrung
Mikrobewehrungen aus Stahl, Carbon-, Kunststoff- oder Glasfasergewebe

Das Rückgrat der DUCON Technologie.

Mikrobewehrungen sind Gewebematten aus Materialien wie Edelstahl, Schwarzstahl, Carbon, Kunststoff oder Glasfaser, die in Verbindung mit Ultrahochleistungsbeton einen Verbundwerkstoff mit einzigartigen Eigenschaften ergeben.

Bekannt ist der Verbundwerkstoff, bei dem die Gewebematten zunächst ausgelegt und anschließend mit Mörtel infiltriert werden, bereits seit über 100 Jahren. Der Vorteil dieses Verfahrens: Heute ermöglicht die darauf basierende DUCON Technologie über Variationen im Mattenaufbau unterschiedliche Materialverhalten wie eine hohe Tragfähigkeit, ein großes Plastifizierungsvermögen (Duktilität), Rissefreiheit, eine hohe Dauerhaftigkeit, eine große Energieabsorption und Dichtheit sowie eine hohe Schlagfestigkeit und Wärmeleitfähigkeit.

Seit wann werden Mikrobewehrungen verwendet?

So ungewöhnlich es auch klingen mag: Erstmalig kamen Mikrobewehrungen in Verbindung mit Beton im Schiffsbau zum Einsatz. Bereits vor über 100 Jahren experimentierte der Franzose Joseph Louis Lambot mit einem sogenannten Ferciment, der aus Beton und einem Drahtnetz bestand. Seine Idee: Der neuartige Verbundwerkstoff sollte als Holzaustauschwerkstoff im Schiffsbau Anwendung finden. Parallel dazu wurde auch in Amerika mit Mikrobewehrungen Forschung betrieben. Einige der ersten echten Produkte aus Eisenzement ließ sich dann aber Joseph Monier ab 1867 patentieren. Er entwickelte zunächst drahtbewehrte Blumenkübel aus Eisenbeton, später folgten Röhren, Behälter und sogar Treppen. Mitte der 1940er Jahre schließlich stellte Pier Luigi Nervi gespannte Flächentragwerke her und nannte den dafür verwendeten Baustoff aus Mikrobewehrung und Zement ganz passend Ferrocement.

Was ist Ferrocement?

Wie das Wort schon vermuten lässt, ist Ferrocement bzw. Ferrozement ein Verbundwerkstoff, der aus einer Bewehrung mit engmaschigen Drahtgittern (Ferro) und Mörtel (Cement) besteht. Häufig wurden diese engmaschigen Drahtgitter als Zulagebewehrung zur Betonstahlbewehrung eingesetzt. Im Prinzip ist Ferrocement also eine Art kombinierter Stahlbeton. Anders als bei herkömmlichem Beton sind bei Ferrocement mit Mikrobewehrungen in Kombination mit Spritzbeton keine Schalungen nötig. Doch es gibt ein Aber. Die nötigen Bewehrungsarbeiten sind extrem aufwändig und damit kostenintensiv. Dieser Umstand führte zu zahlreichen Weiterentwicklungen im Laufe der Jahre. Eine davon: Der Faserbeton, bei dem Fasern aus unterschiedlichen Materialien zunächst in die Schalung eingestreut und anschließend mit einem Mörtel infiltriert werden. Eine weitere: DUCON Hochleistungsbeton, der eine Weiterentwicklung des Faserbetons darstellt. Die seit 1999 international patentierte DUCON Technologie besteht aus einer räumlichen, mehrlagigen Mikrobewehrung aus Drahtgitter oder anderen Materialien, die mit einem Hochleistungsbeton (UHPC) verfüllt werden. Ihr Vorteil: Variationen im Mattenaufbau ermöglichen unterschiedliche Materialverhalten wie eine hohe Tragfähigkeit, ein großes Plastifizierungsvermögen, Rissefreiheit, eine hohe Dauerhaftigkeit, eine große Energieabsorption und Dichtheit sowie eine hohe Schlagfestigkeit und Wärmeleitfähigkeit. Diese Hochleistungseigenschaften werden bereits bei geringer Bauteildicke ab 25mm erzielt und unterscheiden sich somit deutlich vom herkömmlichen Stahlbeton, der mindestens die 3-fache Dicke und Gewicht aufweist.

Wo kommt DUCON Hochleistungsbeton mit Mikrobewehrungen zum Einsatz?

• Beim leichten Bauen – DUCON ist die ideale Lösung für Bauteile mit geringen Bauteildicken sowie für Bauteile bei denen eine freie Formbarkeit gewünscht ist.
• Beim dichten Bauen – DUCON lässt sich problemlos mit konventioneller Bewehrung kombinieren und kann auch als Schutzschicht eingesetzt werden.
• Beim duktilen Bauen – DUCON ermöglicht Bauteile mit hoher Verformbarkeit und hoher Energieabsorption sowie mit geringen Schichtstärken.
• Bei anspruchsvollen Oberflächen – Aufgrund einer sehr fein verteilten Rissbildung und nur geringen Rissbreiten eignet sich DUCON hervorragend als Sichtbeton höchster Qualität.
• Beim Bauen im Bestand – DUCON erlaubt dünne Verstärkungsschichten, eignet sich zur Verstärkung von Platten, Unterzügen und Stützen und bietet sich als Ersatz für dünne Fertigteile an.

Welche Materialien werden für DUCON Mikrobewehrungen verwendet?

Mikrobewehrungen aus nichtrostendem Stahl
Die Erfahrung hat gezeigt, dass sich Stahl weiterhin am besten als Mikrobewehrung eignet. Die Materialeigenschaften lassen sich optimal mit denen des DUCON-Mörtels kombinieren, sodass sich ein Verbundwerkstoff mit zahlreichen Vorteilen gegenüber klassischem Stahlbeton ergibt. Neben dem klassischen Schwarzstahl kommt seit 1999 zeitweise ergänzend oder ersatzweise ein legierter Chrom-Nickel-Stahl (Edelstahl) zum Einsatz.

Mikrobewehrungen aus Carbongewebe
Als tragendes Rückgrat des Ultrahochleistungsbetons kommen hierbei statt klassischem Stahl Kohlefasergewebe zum Einsatz. DUCON mit mehrlagigen Carbongeweben kam bereits 2008 zum Einsatz und mündete ebenfalls in einen Patentschutz (Dt. GM: DE20 2008 009 564 U1). Die Anwendung war im Vergleich zu den Stahlgeweben aus wirtschaftlichen und technischen Gründen allerdings begrenzt.

Mikrobewehrungen aus Kunststoff- oder Glasfasergewebe
Eine weitere Alternative zu Stahlbewehrungen: leichte und im Vergleich zu Carbon preiswertere Mikrobewehrungen aus Kunststoff- bzw. Glasfasergewebe. Dabei ist aufgrund der hohen Alkalität des Betons die Verwendung eines speziellen alkaliresistenten AR-Glases erforderlich, dessen Dauerhaftigkeit jedoch leider auch begrenzt ist. Die Kunststoffgewebe haben den Nachteil eines geringen E-Moduls, der meist niedriger als der von Beton ist und sich somit bei tragenden Bauteilen zu elastisch verhält. Die Folge: Der Beton reißt, bevor die Tragfähigkeit der Bewehrung anspringt.