DE102011087367A1

DE102011087367A1 - Faserverstärkter Beton

Info

Publication number: DE102011087367A1
Application number: DE201110087367
Authority: DE
Inventors: Bernhard Plaggenborg; Ralf Goller; Horst Peters; Reinhard Winzer; Marlen Klische; Carsten Geisenhanslüke
Original assignee: SGL Carbon SE; Dyckerhoff GmbH
Current assignee: SGL Carbon SE; Dyckerhoff GmbH
Priority date: 2011-11-29
Filing date: 2011-11-29
Publication date: 2013-05-29
Also published as: WO2013079482A1

Abstract

Mischung von hochfestem Beton (HFB), insbesondere von ultrahochfestem Beton (UHFB) und Verstärkungsfasern, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsfasern als vereinzelte Bündel im ultrahochfesten Beton derart vorliegen, dass die Bündel im Wesentlichen allseitig vom Beton umgeben sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Mischung von hochfestem Beton (HFB), insbesondere von ultrahochfestem Beton (UHFB) und Verstärkungsfasern, sowie ein verfestigtes Betonbauteil aus einer solchen Mischung, wie auch ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Mischung.
Hochfeste Betone zeichnen sich nach Verfestigung durch ein dichtes und homogenes Mineralgefüge aus, wobei dieses Gefüge einen geringen Kapillarporenanteil aufweist. Die Betonrezeptur eines hochfesten Betons unterscheidet sie sich von der eines Normalbetons vor allem durch einen geringeren Wasserzementwert, w/z-Wert, welcher dem Masseverhältnis von erforderlicher Wassermenge zur Zementmenge entspricht, um eine vollständige Hydratation zu erreichen. Bei normalfesten Betonen beträgt die Wasserzugabe in der Regel das 0,5 bis 0,7-fache der Zementmasse. Diese Relation ist bei hochfesten Betonen auf Werte zwischen 0,35 und 0,25 reduziert. Bei ultrahochfesten Betonen werden typischerweise auch Werte zwischen 0,25 und 0,20 erreicht. Damit ist in einem hochfesten bzw. ultrahochfesten Beton nach der vollständigen Aushärtung auch nur wenig ungebundenes Wasser vorhanden, das die Bildung von Kapillarporen hervorrufen kann und folglich den Kapillarporenanteil im Beton erhöhen könnte.
Für eine technisch vorteilhafte Verarbeitbarkeit dieser Betone sind die niedrigen Wasserzementwerte nur mit Hilfe des Einsatzes von Fließmitteln zu erreichen. Die Wirkung der Fließmittel beruht auf einer Verteilung von Zementagglomeraten, wobei eine vorteilhafte Verteilung der Zementanteile in dem Beton durch ihr verbessertes Fließverhalten erreicht wird.
Die höheren Betonfestigkeiten der beschriebenen hochfesten Betonsorten werden neben dem niedrigen w/z-Wert vor allem auch durch die Beimengung feiner Zuschlagstoffe erzielt. Typischerweise wird bei der Herstellung von hochfesten Betonen feinkörniger Silikastaub einer Mischung zugegeben. Die Körngröße dieses Silikastaubs kann bis zu 100 Mal und darüber hinaus geringer sein kann, als die Korngröße des Zementgesteins. Aufgrund ihrer geringen Größe sind die Silikapartikel deshalb auch in der Lage, einen Teil des Porenraumes zwischen den Zementgesteinskörnern auszufüllen. Damit wird aufgrund der durch die dispergierende Wirkung des Fließmittels bewirkte Gefügeverdichtung die Dichte des ausgehärteten Betons noch einmal deutlich gesteigert (Mikrofüllereffekt). Weiter kommt es auch zur chemischen Bildung von Calciumsilikathydrat CSH, das gegenüber den Ausgangsstoffen eine höhere Festigkeit aufweist. Ein weiterer festigkeitssteigernder Vorteil ergibt sich auch aus einer deutlichen Verbesserung der Mikrostruktur in der Verbundzone zwischen Zementgestein und den Zuschlagsstoffen.
Entsprechend dem Regelwerk DIN EN 206-1/DIN 1045-2 gilt Beton einer Festigkeitsklasse von über C50/60 als hochfest. Als „ultrahochfest” werden Betone bezeichnet, die Druckfestigkeiten oberhalb der in DIN EN 206-1 definierten Festigkeitsklasse C100/115, insbesondere über 150 N/mm² erreichen. Diese Festigkeitsklassen betreffen verfestigten bzw. ausgehärteten Beton. Ausgehärteter Beton soll hier im Sinne einer vollständigen Verfestigung verstanden werden.
Im Sinne einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist hochfester Beton bzw. ultrahochfester Beton als Gemisch aus Zement, einer Gesteinskörnung, Fließmittel und Anmachwasser zu verstehen, wobei der Beton verfestigt oder noch in fließfähigem Zustand vorliegen kann. Der Beton kann außerdem Betonzusatzstoffe und Betonzusatzmittel, wie etwa feinen Quarzsand und/oder Silikapulver enthalten, welche erlauben, die Eigenschaften des Betons gezielt einzustellen. Ungeachtet dessen soll hochfester bzw. ultrachochfester Beton jedoch vorliegend in seiner breitesten technischen Bedeutung beansprucht werden.
Nachteilig an hochfesten, verfestigten Betonen ist eine relativ geringe Duktilität, d. h. deren Vermögen, sich bei Überbelastung plastisch zu verformen, bevor der Beton versagt und es zu einem Bruch kommt. In anderen Worten erweisen sich hochfeste verfestigte Betone typischerweise als sehr spröde. Gerade aber im Bauwesen kann sich die Werkstoffduktilität als überaus wichtig erweisen, da etwa ein Tragwerk aus Beton bei zu großen Spannungen sein Versagen gut sichtbar werden lassen kann, bevor es für den Gebrauch untauglich wird und teilweise oder sogar vollständig einstürzt.
Um hochfeste verfestigte Betone mit einer verbesserten Duktilität zu versehen, werden oft zwischen 1 und 3 Vol.-% feine, hochfeste Stahlfasern zu der Betonmischung hinzugegeben. Dadurch wird die im Bauwesen sehr erwünschte Duktilität und ein ”gutmütiges” Versagen bei verfestigtem Beton erreicht. Mit einer ausreichenden Fasermenge kann die Biegezugfestigkeit durchaus bis zu 40 N/mm² gesteigert werden, also auf etwa das Zehnfache von Normalbeton erhöht werden.
Gemäß der Offenbarung der DE19654502A1 kann eine verbesserte Duktilität zudem auch dadurch erreicht werden, dass dem hochfesten Beton maximal 200 kg/m³ einer ausreichend verankerungsfähigen anorganischen Faser, insbesondere einer Stahlfaser, und mindestens 1 kg/m³ einer organischen Faser, insbesondere einer Polypropylenfaser, mit geringem Elastizitätsmodul, zugefügt wird. Um eine vorteilhafte Einbringung der Fasern in den Beton zu erreichen, werden die Fasern dem Beton etwa während des Mischvorgangs des noch fließfähigen Betons zugefügt und eingerührt. Ein ausschließlicher Einsatz von Polypropylenfasern zur Verstärkung wird jedoch in der DE19654502A1 ausgeschlossen.
Nachteilig an dem Einsatz von Stahlfasern ist jedoch einerseits die verringerte Korrosionsbeständigkeit entweder bei Einsatz in aggressiven Umgebungen, oder bei langzeitigem Einsatz unter Kontakt mit Wasser bzw. Luftfeuchtigkeit. So werden etwa duktilitätssteigernde Stahlfasern nach Kontakt mit Wasser und Luftsauerstoff aufgrund des nicht zu vermeidenden Eisenanteils korrodiert und erzeugen nach Oxidation des Eisens rötlich-braune Farbablagerungen, welche das gesamte äußere Erscheinungsbild des Betons stark beeinträchtigen können. Zudem bewirkt die beschriebene Korrosion eine volumenmäßige Expansion des korrodierten Stahls im Vergleich zum nicht korrodierten Stahl und kann damit zum Absprengen von Betonteilen an dem verfestigten Beton führen. Als weiterer Nachteil ist auch eine erhöhte Verletzungsgefahr anzuführen, welcher sich das Personal aussetzen muss, das die betreffenden Betonmischungen bzw. Betonbauteile herstellt, da die Stahlfasern nur mit geeigneter Schutzkleidung gehandhabt werden können.
Um diese Nachteile zu vermeiden, soll vorliegend eine Mischung aus hochfestem Beton und einer Verstärkungsfaser vorgeschlagen werden, welche dem Beton ausreichende Duktilität verleiht, jedoch gegenüber Korrosion weitgehend resistent ist. Weiter ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Mischung vorzuschlagen, welche auf den Einsatz von Stahlfasern weitgehend verzichten kann. Ferner ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein verfestigtes Betonbauteil vorzuschlagen, welches aus einer solchen Mischung aus Beton und Verstärkungsfasern erhältlich ist. Weiterhin soll er Aufgabe der vorliegenden Erfindung sein, ein Herstellungsverfahren für eine solche Mischung anzugeben.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Mischung nach Patentanspruch 1 gelöst, bzw. mit einem verfestigten Betonbauteil nach Patentanspruch 16, einem Herstellungsverfahren nach Patentanspruch 19 und einem Betonmaterial gemäß Anspruch 21.
Insbesondere wird diese Aufgabe durch eine Mischung von hochfestem Beton (HFB), insbesondere ultrahochfestem Beton (UHFB) und Verstärkungsfasern gelöst, wobei die Verstärkungsfasern als vereinzelte Bündel im hochfesten Beton bzw. ultrahochfestem Beton derart vorliegen, dass die Bündel im Wesentlichen allseitig vom Beton umgeben sind.
Nachfolgend soll die Unterscheidung zwischen hochfesten und ultrahochfesten Beton nicht mehr explizit vorgenommen werden. Insofern sollen nachfolgend beide Sorten des Betons durch den einheitlichen Begriff „hochfester Beton” beschrieben werden. Beide Sorten von Beton werden nicht weiter unterschieden, soweit nicht explizit auf eine Sorte hingewiesen wird.
Der Begriff Verstärkungsfasern soll in seinem breitesten Bedeutungsumfang verstanden werden. Im Sinne der vorliegenden Beschreibung sollen Verstärkungsfasern Verstärkungselemente sein, deren Längenausdehnung größer ist als deren Breiten- und Dickenausdehnung, mit im Wesentlichen einheitlicher Materialzusammensetzung. In Abgrenzung vom Stand der Technik sollen jedoch keine metallischen Verstärkungsfasern, insbesondere keine Stahlfasern mit umfasst sein. Insbesondere sind die Verstärkungsfasern organische oder anorganische, nicht-metallische Verstärkungsfasern. Dies schließt jedoch nicht die Möglichkeit aus, dass derartige Fasern mit Metallen, Legierungen, deren Lösungen und/oder Dämpfe behandelt werden, um sie etwa zu funktionalisieren.
Die Verstärkungsfasern verlaufen im Sinne der Erfindung in einem Bündel wenigstens bereichsweise parallel zueinander, wobei sich die Verstärkungsfasern entweder in direktem Kontakt miteinander befinden oder aber durch ein weiteres Verbindungsmaterial bzw. einer Matrix, welche typischerweise nicht mit dem Beton identisch ist, indirekt miteinander in Kontakt stehen können. Die parallele Ausrichtung der Verstärkungsfasern muss nicht bei allen von einem Bündel umfassten Verstärkungsfasern vorliegen. Es ist bereits ausreichend, wenn ein Teil der Verstärkungsfasern bereichsweise eine parallele Ausrichtung zueinander aufweist. Damit sind sowohl vollständig zueinander parallel ausgerichtete Verstärkungsfasern von der Definition mit umfasst, wie auch etwa Bündel, die endständig eine geordnete wie auch ungeordnete Auffächerung aufweisen. Eine parallele Anordnung der Verstärkungsfasern ist gemäß der anzuwendenden technischen Genauigkeit als im Wesentlichen parallel zu verstehen.
Erfindungsgemäß sind die Bündel an Verstärkungsfasern im Wesentlichen allseitig vom Beton umgeben, d. h. sie sind im Wesentlichen vollständig in den Beton eingebettet. Dies bedeutet jedoch nicht, dass einige Bündel nicht auch an Begrenzungsflächen eines verfestigten Betonbauteils hervorstehen können, bzw. teilweise nicht von Beton überdeckt sind.
Weiter wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe dadurch gelöst, dass ein verfestigtes Betonbauteil vorgeschlagen wird, welches aus einer vorher beschriebenen Mischung von hochfestem Beton (HFB), bzw. ultrahochfestem Beton (UHFB) und Verstärkungsfasern nach einem Schritt des Verfestigens der fließfähigen Mischung erhältlich ist.
Weiter wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung einer Mischung von hochfestem Beton (HFB) bzw. ultrahochfestem Beton (UHFB) und Verstärkungsfasern gelöst, wobei der Schritt der Zugabe der Verstärkungsfasern als Bündel zu fließfähigem Zementleim umfasst ist.
Zementleim ist hier derart zu verstehen, dass Zementleim ein Gemisch aus Zement und Anmachwasser zur Herstellung von hochfestem Beton ist. Zementleim kann zudem auch bereits Fließmittel aufweisen. Damit wird gewährleistet, dass während eines Rührprozesses bzw. Mischprozesses die Bündel nicht übermäßig mechanisch belastet werden. Da weder Zuschlagstoffe noch Gesteinskörnung in dem Zementleim vorhanden sein, erfolgt die Mischung der Bündel in dem Zementleim relativ behutsam. Folglich kann eine Beschädigung oder sogar Zerstörung der Bündel verhindert werden.
Vorteilhaft an der erfindungsgemäßen Mischung ist zunächst eine gute Fließfähigkeit, soweit die Mischung in einer noch nicht verfestigten Form vorliegt. Die Fließfähigkeit unterscheidet sich vorteilhaft von der Fließfähigkeit eines mit der selben Menge an vereinzelten Fasern versetzten Betons, der damit auch verstärkt viskos erscheint, soweit er noch fließfähig und noch nicht verfestigt ist. Folglich läst sich die erfindungsgemäße Mischung gut verarbeiten. Insbesondere lässt sich die Mischung in vorteilhafter Weise in Formen vergießen.
Ist die Mischung jedoch bereits verfestigt bzw. sogar ausgehärtet, ist die Duktilität des erfindungsgemäßen Betons deutlich gesteigert im Vergleich zu einem ausgehärteten Beton, der nicht mit den Bündeln an Verstärkungsfasern versehen ist. Die Steigerung der Duktilität erklärt sich damit, dass die Bündel selbst bei Bruch des verfestigten Betons vollständig oder wenigstens teilweise intakt bleiben und die Verankerung der Bündel in dem Beton ausreichend fest ist, um ein Ausreißen der Bündel aus dem Beton zu verhindern. Die Verstärkungsfasern verhindern aufgrund der ihnen eigenen Zugfestigkeit ein Auseinanderbrechen des Betons. Hierbei können die Verstärkungsfasern sowohl auf Zug wie auch auf Biegespannung belastet werden. Im realen Fall des Bruchs eines verfestigten Betonbauteils werden die Faserbündel zudem auch mit Scherkräften bzw. mit Schubkräften beaufschlagt, die teilweise ebenso von den Faserbündeln aufgenommen werden können. Durch eine geeignete Verteilung der Fasern in dem Beton, insbesondere durch eine weitgehend gleichmäßige Verteilung, d. h. einer in Bezug auf einzelne Volumenabschnitte des Betons weitgehend konstanten Dichteverteilung der Bündel, wird die Duktilität des verfestigten Betons vorteilhaft erhöht.
Weiterhin als vorteilhaft erweist sich die gute Korrosionsbeständigkeit der Verstärkungsfasern im Vergleich zu Stahlfasern. Dies ist insbesondere für Verstärkungsfasern festzustellen, welche Kohlenstofffasern umfassen. Kohlenstofffasern sind gegen viele chemisch aggressive Substanzen weitgehend innert, so dass eine Korrosion der Verstärkungsfasern in den meisten Einsatzumgebungen nicht zu befürchten steht. Dies ist insbesondere auch vorteilhaft bei Einsatz in nassen und feuchten Umgebungen, in welchen die Kohlenstofffasern nicht weiter chemisch angegriffen werden. Vor allem, wenn der Beton zum Einsatz in Wasser, etwa in Meerwasser, vorgesehen ist, muss keine Qualitätsverminderung des Betons im Laufe der Zeit befürchtet werden. Im Vergleich hierzu ist ein mit Stahlfasern verstärkter Beton für den Einsatz unter Wasser, vor allem in Meerwasser nicht geeignet.
Weiterhin kann der Einsatz von Verstärkungsfasern auch ein korrosionsbedingtes Abplatzen bzw. Aufbrechen des Betons vermeiden, da die Verstärkungsfasern, anders als metallische Fasern sich nicht in ihrer geometrischen Ausdehnung verändern.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist auch darin zu sehen, dass die erfindungsgemäßen Verstärkungsfasern in einem Bündel ausreichend nachgiebig sind, um eine Verletzung der Personen zu vermeiden, die erfindungsgemäße Mischung von Beton und Verstärkungsfasern handhaben müssen.
Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass zusätzlich vereinzelte Verstärkungsfasern im ultrahochfestem Beton vorliegen. Diese Verstärkungsfasern können zur weiteren Einstellung der Eigenschaften des Betons vorgesehen sein, insbesondere zur Verbesserung der Zugfestigkeit. Die vereinzelten Verstärkungsfasern sind insbesondere länger als die Verstärkungsfasern, welche in den Bündeln vorliegen. Bevorzugt sind die vereinzelten Verstärkungsfasern aus einem anderen Grundmaterial als die Verstärkungsfasern, welche in den Bündeln vorliegen.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann auch vorgesehen sein, dass die Bündel verfestigt vorliegen und eine verfestigte faserverbindende Matrix, insbesondere eine duromere Harzmatrix und/oder thermoplastische Matrix, aufweisen. Die Verfestigung gewährleistet, dass die Bündel gegenüber mechanischen Einwirkungen stabil vorliegen können. Hierbei sind die Verstärkungsfasern insbesondere in einer Harzmatrix eingebettet, welche dem Bündel zum Teil seine Festigkeit verleiht. Eine duromere Harzmatrix und/oder eine thermoplastische Harzmatrix ermöglicht zudem eine geeignete Anbindung an den mineralischen Beton, so dass eine Verankerung mit ausreichender Festigkeit erreicht werden kann. Als duromere Harze eignen sich insbesondere Phenol-, Epoxid, Cyanatester-, Polyester-, Vinylester-, Benzoxazinharz oder Mischungen dieser Harze. Als thermoplastische Harze eignen sich thermoplastische Stoffe wie Polyimiden, Polyetherimiden, Polyamiden, Polyketonen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die verfestigte faserverbindende Matrix zumindest teilweise pyrolysiert, bevorzugt vollständig pyrolysiert. Die verfestigten Kohlenstofffaserbündel werden dazu unter Sauerstoffausschluss erhitzt, sodass das Matrixmaterial überwiegend zu Kohlenstoff umgesetzt wird, wodurch ein kohlenstofffaserverstärkter Kohlenstoff erzeugt wird. Die Pyrolyse und Pyrolyseverfahren sind in der Literatur bekannt.
Zudem ist auch der Einsatz von präkeramischen Polymeren als Matrixmaterial denkbar. Solche präkeramischen Polymere stabilisieren im gehärteten Zustand die Bündel, wobei sie durch thermische Behandlung in eine keramische Phase überführt werden können. Insbesondere eignen sich hierzu Polysilazane, Polyborsilazane, Polycarbosilazane, und Polyborcarbosilazane, die durch eine thermische Behandlung in Siliciumnitrid, Siliciumbornitrid, Siliciumcarbonitrid, und Siliciumborcarbonitrid überführt werden können.
Eine Verfestigung mittels einer faserverbindenden Matrix erlaubt weiterhin, die Verstärkungsfasern dosiert in dem Beton zu verteilen, ohne jedoch befürchten zu müssen, dass im Laufe der Herstellung der Mischung die Verstärkungsfasern agglomerieren, also die Homogenität des Betons nicht gewährleistet werden kann. Weiter kann durch die Verfestigung erreicht werden, dass die Verstärkungsfasern auch bei dem Verfahren zur Herstellung der ausführungsgemäßen Mischung während des Mischvorgangs nicht vereinzelt werden. Gerade aber aufgrund der Bündelung der Verstärkungsfasern erhält der verfestigte oder ausgehärtete Beton seine verbesserte Duktilität, so dass das Vorliegen der Verstärkungsfasern in Bündeln wesentlich ist. Dadurch erhält der Beton, besonders jedoch der ultrahochfeste Beton ein pseodoplastisches Bruchverhalten. Dieses Bruchverhalten ist in 1 veranschaulicht dargestellt.
1 zeigt einen Vergleich zweier Biegespannungsmessungen, welche in den Beispielen näher erläutert werden. Messkurve B stellt dabei die Biegespannungskurve einer verfestigten Mischung aus Beton und Bündel aus Kohlenstofffasern dar (Mischung B), während Messkurve A mit einer Mischung aus Beton und vereinzelten Kohlenstofffasern erhalten wurde (Mischung A). Der Versuch zeigt, dass ab einem gewissen Verformungsgrad, die Biegspannung der Mischung A sprunghaft auf Null absinkt, das heisst, der Beton bricht auseinander. Bei Mischung B jedoch, ist für eine weitere Verformung des Betons, weiterhin ein Kraftaufwand nötig. Dies stellt einen großen Vorteil, beispielsweise im Hinblick auf die Sicherheit von Gebäuden dar.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist daher ein Kohlenstofffaserverstärkter ultrahochfester Beton (UHFB), der ein pseudoplastisches Bruchverhalten aufweist.
Entsprechend einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Bündel eine äußere Oberflächenstruktur mit Vorsprüngen und/oder Aussparungen, welche als mechanische Ankerstrukturen für den hochfesten Beton dienen können, nachdem dieser verfestigt ist, aufweisen. Die Aussparungen sind vorteilhaft als Rillierung, Riefen oder Nuten ausgebildet. Die Vorsprünge sind vorteilhaft als Wulste, Kanten, Zacken, Dorne, Ecken oder Spitzen ausgebildet. Gemäß einer weitergehenden Ausführungsform können die Aussparungen auch als Materialporen ausgeformt sein, wobei die Materialporen jedoch ausreichend groß sein müssen, um ein Eindringen von fließfähigem Beton zu erlauben, so dass eine Verankerung erreicht ist, wenn der Beton anschließend verfestigt oder ausgehärtet ist. Das Vorsehen von Vorsprüngen und/oder Aussparungen erlaubt eine verbesserte Verankerung in dem Beton mit der Folge, dass die Kräfte im Falle eines Betonbruches verbessert auf die Bündel aus Verstärkungsfasern übertragen werden können.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann auch vorgesehen sein, dass die Verstärkungsfasern in den Bündeln mit einem Polymer beschlichtet sind. Insbesondere sind solche Polymere derart funktionalisiert, dass eine verbesserte Anbindung an die mineralischen Stoffe in dem Beton ermöglicht werden kann. Besonders eignen sich hierzu silikatbasierte Polymerverbindungen.
Entsprechend einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass die Verstärkungsfasern in den Bündeln synthetische Fasern, wie beispielsweise Kohlenstofffasern, Aramidfasern, Glasfasern und/oder hochfeste Polyethylenfasern sind. Synthetische Verstärkungsfasern sind insbesondere solche Fasern, welche nicht in der natürlichen Umgebung vorkommen oder aus dieser abgetrennt und gewonnen werden können. Kohlenstofffasern sind aufgrund ihrer hohen Steifigkeit bevorzugt.
Ebenso können die Verstärkungsfasern auch aus keramischen Materialien wie Siliciumcarbid, Siliciumnitrid, Siliciumcarbonitrid, Silicium-Bor-Carbonitrid, die durch Pyrolyse von siliciumorganischen Polymeren, aus aromatischen Polyamiden (Aramiden), aus thermotropen flüssigkristallinen Polymeren, insbesondere aromatischen Copolyestern auf Basis von Hydroxybenzoesäure oder Hydroxynaphthoesäure sein.
Gemäß einer weiter führenden Ausführungsform kann auch vorgesehen sein, dass die Verstärkungsfasern in den Bündeln recycelte Fasern oder Fasern aus Produktionsabfällen oder Verschnitt, insbesondere recycelte Kohlenstofffasern oder Kohlenstofffasern aus Produktionsabfällen oder Verschnitt aufweisen. Recycelte Fasern betreffen hierbei Fasern, welche bereits in einem Bauteil vorgesehen waren und durch einen Recyclingschritt aus diesem wieder vereinzelt oder in Bündeln zurück gewonnen wurden. Der Einsatz von recycelten Verstärkungsfasern verringert typischerweise die Kostenanforderungen im Vergleich zu Originalfasern. Fasern aus Produktionsabfällen sind Fasern die nach der Produktion aus verschiedenen Gründen nicht weiter verarbeitet werden. Verschnitt entsteht, wenn beispielsweise ein Gewebe von Fasern in eine gewünschte Form zugeschnitten wird.
Fernerhin kann entsprechend einer weiteren Ausführungsform vorgesehen sein, dass die Bündel eine Längenausdehnung parallel zur mittleren Fasererstreckungsrichtung von 2 mm bis 40 mm, bevorzugt von 8 mm bis 12 mm aufweisen. Diese Längen ermöglichen einerseits eine ausreichende Verankerung der Bündel in dem Beton und andererseits vermeiden Sie einen übermäßigen Materialeinsatz an Verstärkungsfasern, welcher keinen wesentlichen Zugewinn an Festigkeit erlauben würde. Weiter erlauben die Bündel dieser ausführungsgemäßen Längenausdehnungen eine gute Mischfähigkeit als auch eine vorteilhafte Schüttfähigkeit. Diese Vorteile sind insbesondere bei der Herstellung der Mischung aus hochfestem Beton und Verstärkungsfasern vorteilhaft. Hinsichtlich der Verarbeitbarkeit stünde zu befürchten, dass Verstärkungsfasern mit einer größeren als der ausführungsgemäßen Längenausdehnung bei Herstellung der Mischung agglomerieren und damit die Herstellungszeiten deutlich verlängern.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Bündel eine Breitenausdehnung senkrecht zur mittleren Fasererstreckungsrichtung von 0,1 mm bis 5 mm, bevorzugt von 0,8 mm bis 1,2 mm, und/oder eine Dickenausdehnung senkrecht zur mittleren Fasererstreckungsrichtung und senkrecht zur Breitenerstreckungsrichtung von 0,1 mm bis 2 mm, bevorzugt von 0,2 mm bis 0,4 mm aufweisen. Die Breite entspricht hierbei der größten Ausdehnung der Bündel senkrecht zur Fasererstreckungsrichtung. Die Breite unterscheidet sich damit zur Dicke, welche sich sowohl senkrecht zur Fasererstreckungsrichtung erstreckt als auch senkrecht zur Breitenerstreckungsrichtung orientiert ist. Alle Werte sind Mittelwerte entsprechend der jeweiligen Orientierungen, gemittelt über die Gesamtheit aller Verstärkungsfasern in dem jeweiligen Bündel. Diese Ausdehnungen, verleihen den Bündeln eine geeignete Schutt- und Mischfähigkeit, die sich vor allem bei der Herstellung der Mischung vorteilhaft darstellt. Weiter erweisen sich diese Maße als vorteilhaft in Bezug auf die Verankerungsfähigkeit der Bündel im verfestigten bzw. ausgehärteten Beton.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Bündel einen relativen Volumengehalt von 0,05 Vol.-% bis 5 Vol.-%, bevorzugt von 1 Vol.-% bis 2 Vol.-% in der Mischung einnehmen. Damit bleibt einerseits die Mischung fließfähig und kann ohne Probleme weiter verarbeitet werden. Andererseits ist der Volumengehalt an Bündeln ausreichend, um die Duktilität des Betons im verfestigten bzw. ausgehärteten Zustand merklich zu erhöhen.
Entsprechend einer weiteren Ausführungsform kann auch vorgesehen sein, dass die Bündel eine flächenbezogene Masse von 100 g/m² bis 500 g/m², bevorzugt von 200 g/m² bis 300 g/m² aufweisen. Derartige Bündel lassen sich leicht aus industrieüblichen Textilstrukturen herstellen, ohne dass spezialisierte Herstellungsverfahren angewandt werden müssen.
Ebenso ist es gemäß einer weiteren Ausführungsform möglich, dass die Bündel einen volumenbezogenen Anteil von Fasern von 8% bis 95%, bevorzugt von 15% bis 60% aufweisen. Dementsprechend wird der restliche Anteil von der verbindenden Matrix eingenommen. Bei pyrolysierten verfestigten Bündeln ist der Anteil von Fasern entsprechend höher als bei nicht pyrolysierten, da durch die Pyrolyse ein Masseverlust einhergeht. Die relativen Anteile ermöglichen eine vorteilhafte Kraftübertragung von der Matrix auf die Verstärkungsfasern, welche die Kräfte aufnehmen, mit welchen das Bündel beaufschlagt sein kann. Weiter kann damit eine vorteilhafte Anbindung der Bündel an den Beton erfolgen, welcher sich bevorzugt an der Matrix über physikalische und chemische Wechselwirkungen anbindet.
Eine weiter bevorzugte Ausführungsform stellen pyrolysierte oder nicht pyrolysierte, mit einer Matrix verfestigte Bündel dar, welche recycelte oder aus Verschnitt gewonnene Kohlenstofffasern enthalten.
Um die Anbindung der mineralische Betonbestandteile an die Matrix noch weiter zu verbessern, kann auch vorgesehen sein, dass die verfestigte faserverbindende Matrix einen keramischen und/oder mineralischen Füllstoff aufweist, welcher in den verfestigten Bündeln definierte, nach außen weisende Oberflächen zur Verfügung stellt, über welche eine Anbindung, insbesondere eine chemische Anbindung an den ultrahochfestem Beton in der Mischung erreicht werden kann. So kann etwa in die Matrix Quarz- und/oder Silikapulver eingebracht werden, dessen Pulverkörner teilweise in der Matrix eingebettet sind, die freien Flächen jedoch weiterhin mineralische Anbindungsflächen für die Anbindung zu Bestandteilen in dem Beton bereit stellen.
Ausführungsgemäß kann der hochfeste Beton eine maximale Korngröße von höchstens 20 mm, bevorzugt von höchstens 1 mm aufweisen. Bevorzugt weist die Korngröße nicht mehr als 0,8 mm auf. Hierbei wird die Korngröße durch die Korngröße der Zuschlagstoffe, insbesondere durch der Mischung zugegebenen Quarzsand bestimmt.
Gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen verfestigten Betonbauteils kann vorgesehen sein, dass es eine Druckfestigkeit [gemessen nach DIN EN 196-1] von wenigstens 120 N/mm², bevorzugt von wenigstens 180 N/mm² aufweist. Damit entspricht die Druckfestigkeit der von ultrahochfestem Beton (UHFB).
Entsprechend einer weiteren Ausführungsform kann auch vorgesehen sein, dass das verfestigte Betonbauteil eine Biegezugfestigkeit [gemessen nach DIN EN 196-1] von 10 bis 100 N/mm², insbesondere 24 bis 30 N/mm² aufweist. Damit entspricht die Biegezugfestigkeit der von mit Stahlfasern verstärktem Beton und kann im Wesentlichen für vergleichbare Anwendungen vorgesehen werden. Im Vergleich zu mit Stahlfasern verstärkter Beton ist jedoch der ausführungsgemäße faserverstärkte Beton auch leichter, da die Verstärkungsfasern typischerweise eine wesentlich geringere Dichte aufweisen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass das verfestigte Betonbauteil eine Bruchdehnung [gemessen nach DIN EN 196-1] von 2,0 bis 8,0‰, bevorzugt von 3,0 bis 6,0‰ aufweist. Auch diese Bruchdehnungswerte entsprechen im Wesentlichen denen von mit Stahlfasern verstärktem Beton.
Weiterhin kann gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung der Mischung vorgesehen sein, dass nach dem Schritt der Zugabe von Verstärkungsfasern als Bündel zu dem fließfähigen Zementleim ein Schritt des Rührens für wenigstens 3 min, bevorzugt von wenigstens 8 min vorgesehen ist. Die Rührzeit erlaubt eine im Wesentlichen homogene Verteilung der Bündel an Verstärkungsfasern in dem noch fließfähigen Beton. Weiter hat es sich gezeigt, dass die ausführungsgemäßen Rührzeiten die Mischung in einen fließfähigen Zustand überführen kann. Kürzere Rührzeiten erlauben mitunter keine ausreichend homogene Verteilung der Bündel in dem Beton und verringern damit auch die Fließfähigkeit, d. h. erhöhen die Viskosität des noch fließfähigen Betons.
Nachfolgend soll anhand einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Mischung von Verstärkungsfasern und Beton die Erfindung im Detail erklärt werden. Die dargestellte Ausführungsform stellt hinsichtlich der Allgemeinheit der beanspruchten Erfindung keine Einschränkung dar. Insbesondere werden die nachfolgend beanspruchten Merkmale in Alleinstellung wie auch in Zusammensicht mit den vorab beschriebenen Merkmalen jeweils beansprucht. Folglich wird vorliegend jede technisch mögliche sowie in Sinne der vorliegenden Erfindung geeignete Kombination an Merkmalen beansprucht.
Ausführungsbeispiel:
Zur Herstellung einer Mischung von Beton und Verstärkungsfasern wurde ein Massenanteil Zement (CEM I 42.5 R HS), 0,18 Massenanteile Silikastaub, 0,54 Massenanteile Quarzmehl, 1,3 Massenanteile Quarzsand mit einer Körnung von 0,3 bis 0,8 mm sowie 0,044 Massenanteile FM ViscoCrete – 20 Gold als Fließmittel bereit gestellt.
Die trockenen Substanzen wurden in einem handelsüblichen Rührer zunächst für etwa 120 s trocken bei mittlerer Rührintensität gemischt. Zu der trockenen Mischung wurde Wasser zugesetzt und für weitere 510 s gemischt. In dem Wasser wurde vor der Zugabe zu der Trockenmischung das Fließmittel aufgelöst. Nach Insgesamt 630 s des Rührens wurden die Bündel an Kohlstofffasern zugegeben und ebenfalls mit dem Rührer in den nun fließfähigen Beton eingemischt. Die gesamte Mischdauer zum Einmischen der Bündel an Kohlenstofffasern in den Beton betrug 600 s bei normaler Rührintensität.
Die Bündel an Kohlenstofffasern wiesen eine Breite von 1,25 mm sowie eine Länge von 9 mm auf. Die Dicke der Bündel aus Kohlenstofffasern betrug 0,125 mm. Ein Bündel bestand aus einer Vielzahl an Kohlenstoffeinzelfilamenten (= Kohlenstofffasern) mit einem Filamentdurchmesser von ca. 7 μm, welche mittels Epoxyharz als Matrix zu einem Bündel zusammen gefasst wurden. Die Bündelgeometrie wurde durch Schneiden auf die gewünschte Länge und Breite eines mit Epoxyharz behandelten UD-Kohlenstofffaser-Tapes hergestellt. Das angewandte Herstellungsverfahren zur Herstellung der Bündel gleicht im Wesentlichen dem, welches in der EP 1 645 671 B1 offenbart ist. Aus diesem Grund soll das Herstellungsverfahren zur Herstellung der Bündel an Kohlenstofffasern gemäß der EP 1 645 671 B1 auch explizit in die vorliegende Beschreibung mit einbezogen sein.
Nach Herstellung der Mischung aus Beton und gebündelten Verstärkungsfasern betrug der Faservolumengehalt etwa 1,75 Vol.-%. Der w/z-Wert betrugt 0,25, wobei das Volumenverhältnis von Leim und Gestein in dem Beton etwa 0,64 betrug.
Aus dieser Mischung von Beton und Bündel an Verstärkungsfasern wurden Prismen von 4 cm × 4 cm × 16 cm geformt, wobei nach anschließender Verfestigung ein Bruchtest, sowie daran anschließend eine Biegezugprüfung für die Ermittlung der Druckfestigkeit vorgenommen wurden. Die Formung der Prismen erfolgte mittels eines Rütteltisches, welcher zur Formgebung ca. 30 s betrieben wurde. Nach 24 h der Härtung zur Verfestigung wurde der Versuchskörper aus der Form entnommen und in Wasser bei 20°C bis zum Versuchszeitpunkt gelagert. Die Versuche wurden etwa 28 Tage danach durchgeführt.
Die Biegezugprüfung erfolgte als Dreipunktbiegezugprüfung (10 cm Spannweite zwischen den Auflagerpunkten) an einer weggesteuerten 50 kN Shimadzu AG-50 kNG Prüfanlage. Die Druckprüfung erfolgte an einem der normalerweise zwei verbleibenden Bruchstücken mit einer kraftgesteuerten Prüfmaschine des Herstellers Toni Technik.
Hierbei hat sich ergeben, dass die Ergebnisse der Druckprüfung des ausführungsgemäßen Versuchkörpers sich im Wesentlichen nicht unterscheiden, von Ergebnissen eines Vergleichskörpers, welcher entsprechend dem Versuchskörper hergestellt wurde, dem jedoch keine Verstärkungsfasern zugesetzt wurden. In anderen Worten hat die Druckprüfung ergeben, dass es unerheblich ist, ob dem Beton Bündel an Verstärkungsfasern oder auch vereinzelte Verstärkungsfasern zugesetzt werden oder nicht.
Zu einem anderen Ergebnis gelangte jedoch die Auswertung der Biegezugprüfung. Hier hat sich eine deutliche Duktilitätsverbesserung eingestellt, welche sich auch anhand der nachfolgend im Einzelnen erklärten 1 nachvollziehen lässt.
1 zeigt einen Vergleich von Biegespannungsmesswerte, welche bei Ausführen einer entsprechend der obigen Darstellung ausgeführten Biegezugprüfung gewonnen wurden. Hierbei wurde ein Prisma einer verfestigten Mischung aus Beton und Bündel aus Kohlenstofffasern (Messkurve B) getestet, wie auch eine Mischung aus Beton und vereinzelten Kohlenstofffasern, welche nicht in Bündel gefasst waren (Messkurve A). Der Volumenanteil der Kohlenstofffasern betrug etwa 1,75%.
Wie sich leicht nachvollziehen lässt, nimmt die Verformung anfänglich bei zunehmender Biegebelastung gemäß dem Biegespannungsdiagramm linear zu. Die Zunahme erfolgt bis zu einer Biegebelastung von etwa 13 bis 15 MPa. Anschließend erfolgt ein spontaner Bruch, welcher ein Versagen des Versuchskörpers zur Folge hat. Der Unterschied der einzelnen Biegespannungsmaxima von Messkurve A und B liegt im Bereich der versuchstechnischen Schwankungen.
Im Falle des Versuchskörpers, welcher lediglich durch vereinzelte Kohlenstofffasern verstärkt wurde (Messkurve A), erfolgt das Versagen vollständig, d. h. der Bruch führt zu einer Zerstörung des Materials und eine weitere Verformung tritt nicht mehr ein. Vielmehr bricht der Versuchskörpers typischerweise in zwei Bruchstücke, die voneinander separiert werden können. Dies erfolgt entsprechend dem vorliegenden Diagram bei etwa 0,3 mm Verformungsweg.
Im Falle des Versuchskörpers, welcher durch gebündelte Kohlenstofffasern verstärkt ist, erfolgt das Versagen nur teilweilweise, so dass nun die Bündel an Kohlenstofffasern ein vollständiges Versagen des Betons verhindern.
Dementsprechend wird ein Teil der Biegespannungsbelastung von den Bündeln an Kohlenstofffasern aufgenommen, bzw. von dem Beton über die Matrix auf die Kohlenstofffasern geleitet. Selbst bei Überschreiten von etwa 0,3 mm Verformungsweg kann so der Versuchskörper weiterhin eine Biegespannungsbelastung aufnehmen. Die Biegespannungskurve flacht anschließend nach durchlaufen einer „Schulter” zunehmend ab und nähert sich asymptotisch einem Biegespannungswert von 0 MPa an.
Wie die Messkurve A zeigt, ist das Biegespannungsverhalten eines Versuchskörpers mit vereinzelten Kohlenstofffasern in dem Beton kaum unterschiedlich von dem Verhalten von einem Beton, welcher keine Verstärkungsfasern aufweist. Der Grund ist nach ersten Erkenntnissen darin zu sehen, dass die Kohlenstofffasern bei Scherbeanspruchung im Vergleich zu Zugbeanspruchungen relativ leichter brechen. Mikroskopische Untersuchungen der Bruchstellen haben gezeigt, dass die Kohlenstofffasern weiterhin in dem Beton eingebettet waren, jedoch auf dem Niveau der Bruchfläche des Betons auch einen Faserbruch aufwiesen. Dies lässt den Schluss zu, dass die Kohlenstofffasern die auftretenden Quer- bzw. Scherkräfte nicht ausreichend aufnehmen konnten und durch Bruch versagten.
Anders verhält sich das Biegespannungsverhalten des Versuchskörpers, welcher Kohlenstofffaserbündel zur Verstärkung aufweist (Messkurve B). Dort sind die verfestigten Bündel aus Kohlenstofffasern ausreichend in der Lage, die auftretenden Querkräfte aufzunehmen, so dass ein Faserbruch über den gesamten Querschnitt des Bündels nicht eintritt. Ein Versagen des Versuchskörpers über seinen gesamten Querschnitt war damit ausgeschlossen. Bei weiterhin zunehmender Biegespannungsbelastung werden nun teilweise die Verbindungen zwischen dem Beton und der Matrix einzelner Bündel gelöst, wobei ein bereichsweises Ausreißen des Bündels erfolgt. Gleichzeit sind jedoch auch Brüche einzelner Verstärkungsfasern möglich, welche zu einer zunehmenden Schwächung einzelner Bündel beitragen. Weiterhin ist auch ein Lösen der Fasern aus dem Matrixverbund möglich. Diese Prozesse sind im Wesentlichen dafür verantwortlich, dass der Versuchskörper bei weiterer Verformung zunehmend eine geringere Biegespannung aufnehmen kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19654502 A1 [0009, 0009]
EP 1645671 B1 [0053, 0053]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN EN 206-1 [0005]
DIN 1045-2 [0005]
DIN EN 206-1 [0005]
DIN EN 196-1 [0046]
DIN EN 196-1 [0047]
DIN EN 196-1 [0048]

Claims

Mischung von hochfestem Beton (HFB), insbesondere von ultrahochfestem Beton (UHFB) und Verstärkungsfasern, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsfasern als vereinzelte Bündel im ultrahochfesten Beton derart vorliegen, dass die Bündel im Wesentlichen allseitig vom Beton umgeben sind.
Mischung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich vereinzelte Verstärkungsfasern im ultrahochfestem Beton vorliegen
Mischung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bündel verfestigt vorliegen und eine verfestigte faserverbindende Matrix, insbesondere eine duromere Harzmatrix und/oder thermoplastische Matrix, aufweisen.
Mischung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bündel eine äußere Oberflächenstruktur mit Vorsprüngen und/oder Aussparungen aufweisen, welche als mechanische Ankerstrukturen für den Beton dienen können, nachdem dieser verfestigt ist.
Mischung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsfasern in den Bündeln mit einem Polymer beschlichtet sind, welches insbesondere die Anbindung zum Beton erhöht.
Mischung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsfasern in den Bündeln synthetische Fasern, insbesondere Kohlenstofffasern, Aramidfasern, Glasfasern und/oder hochfeste Polyethylenfasern aufweisen bzw. aus diesen bestehen.
Mischung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsfasern in den Bündeln recycelte Fasern oder Fasern aus Produktionsabfällen oder Verschnitt, insbesondere recycelte Kohlenstofffasern oder Kohlenstofffasern aus Produktionsabfällen oder Verschnitt aufweisen.
Mischung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bündel eine Längenausdehnung parallel zur mittleren Fasererstreckungsrichtung von 2 mm bis 40 mm, bevorzugt von 8 mm bis 12 mm aufweisen.
Mischung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bündel eine Breitenausdehnung senkrecht zur mittleren Fasererstreckungsrichtung von 0,1 mm bis 5 mm, bevorzugt von 0,8 mm bis 1,2 mm, und/oder eine Dickenausdehnung senkrecht zur mittleren Fasererstreckungsrichtung und senkrecht zur Breitenerstreckungsrichtung von 0,1 mm bis 2 mm, bevorzugt von 0,2 mm bis 0,4 mm aufweisen.
Mischung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bündel einen relativen Volumengehalt von 0,05 Vol.-% bis 5 Vol.-%, bevorzugt von 1 Vol.-% bis 2 Vol.-% in der Mischung einnehmen.
Mischung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Bündel einen volumenbezogenen Anteil von Fasern von 8% bis 95%, bevorzugt von 15% bis 60% im Vergleich zum Volumenanteil einer Matrix aufweisen.
Mischung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die verfestigte faserverbindende Matrix einen keramischen und/oder mineralischen Füllstoff aufweist, welcher in den verfestigten Bündeln definierte, nach außen weisende Oberflächen zur Verfügung stellt, über welche eine Anbindung, insbesondere eine chemische Anbindung an den Beton in der Mischung erreicht werden kann.
Mischung nach einem der Ansprüche 3 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die verfestigte faserverbindende Matrix zumindest teilweise pyrolysiert ist.
Mischung nach einem der Ansprüche 3 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die verfestigte faserverbindende Matrix vollständig pyrolysiert ist.
Mischung nach einem der Ansprüche 3 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrix Pech und/oder partikulären Kohlenstoff aufweist.
Verfestigtes Betonbauteil, dadurch gekennzeichnet, dass es aus einer Mischung von hochfestem Beton (HFB) bzw. ultrahochfestem Beton (UHFB) und Verstärkungsfasern nach einem der vorhergehenden Ansprüche nach einem Schritt des Verfestigens der fließfähigen Mischung erhältlich ist.
Verfestigtes Betonbauteil nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Druckfestigkeit, gemessen nach DIN EN 196-1, von wenigstens 120 N/mm², bevorzugt von wenigstens 180 N/mm² aufweist.
Verfestigtes Betonbauteil nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Biegezugfestigkeit, gemessen nach DIN EN 196-1, von 10 bis 100 N/mm², insbesondere von 24 bis 30 N/mm² aufweist.
Verfahren zur Herstellung einer Mischung von hochfestem Beton (HFB) bzw. ultrahochfestem Beton (UHFB) und Verstärkungsfasern, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt der Zugabe von Verstärkungsfasern als Bündel zu fließfähigem Zementleim umfasst ist,
Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Schritt der Zugabe von Verstärkungsfasern als Bündel zu dem fließfähigen Zementleim ein Schritt des Rührens für wenigstens 3 min, bevorzugt von wenigstens 8 min vorgesehen ist.
Kohlenstofffaserverstärkter ultrahochfester Beton (UHFB), dadurch gekennzeichnet, dass er ein pseudoplastisches Bruchverhalten aufweist.