Der Einfluss von Glasfasern auf die Erosionsbeständigkeit von Recyclingbeton (hergestellt aus recycelten Betonzuschlagstoffen) ist ein Thema von großem Interesse in der Materialwissenschaft und im Bauingenieurwesen. Recyclingbeton bietet zwar Vorteile hinsichtlich Umweltverträglichkeit und Ressourcenschonung, seine mechanischen Eigenschaften und seine Dauerhaftigkeit (z. B. Erosionsbeständigkeit) sind jedoch oft geringer als die von herkömmlichem Beton. Glasfasern, als …VerstärkungsmaterialDie Eigenschaften von Recyclingbeton können durch physikalische und chemische Mechanismen verbessert werden. Hier eine detaillierte Analyse:
1. Eigenschaften und Funktionen vonFiberglas
Fiberglas, ein anorganischer, nichtmetallischer Werkstoff, weist folgende Eigenschaften auf:
Hohe Zugfestigkeit: Gleicht die geringe Zugfestigkeit von Beton aus.
Korrosionsbeständigkeit: Widersteht chemischen Angriffen (z. B. Chloridionen, Sulfaten).
Erhöhung der Zähigkeit und Rissbeständigkeit**: Überbrückt Mikrorisse, um die Rissausbreitung zu verzögern und die Durchlässigkeit zu verringern.
2. Schwächen der Haltbarkeit von Recyclingbeton
Recycelte Zuschlagstoffe mit porösem Restzementleim auf der Oberfläche führen zu:
Schwache Grenzflächenübergangszone (ITZ): Schlechte Haftung zwischen recycelten Zuschlagstoffen und neuem Zementleim, wodurch durchlässige Wege entstehen.
Geringe Wasserundurchlässigkeit: Erosive Substanzen (z. B. Cl⁻, SO₄²⁻) dringen leicht ein und verursachen Stahlkorrosion oder Ausdehnungsschäden.
Schlechte Frost-Tau-Beständigkeit: Die Ausdehnung des Eises in den Poren führt zu Rissbildung und Abplatzungen.
3. Wirkungsmechanismen von Glasfaser zur Verbesserung der Erosionsbeständigkeit
(1) Auswirkungen physikalischer Barrieren
Risshemmung: Gleichmäßig verteilte Fasern überbrücken Mikrorisse, verhindern deren Wachstum und reduzieren die Eintrittspforten für erosive Einflüsse.
Verbesserte Kompaktheit: Die Fasern füllen die Poren, verringern so die Porosität und verlangsamen die Diffusion schädlicher Substanzen.
(2) Chemische Stabilität
Alkalibeständiges Fiberglas(z. B. AR-Glas): Oberflächenbehandelte Fasern bleiben auch in stark alkalischen Umgebungen stabil und vermeiden so eine Zersetzung.
Grenzflächenverstärkung: Eine starke Faser-Matrix-Bindung minimiert Defekte in der Übergangszone und verringert so das Risiko lokaler Erosion.
(3) Beständigkeit gegenüber spezifischen Erosionsarten
Chloridionenbeständigkeit: Die verringerte Rissbildung verlangsamt das Eindringen von Cl⁻ und verzögert so die Stahlkorrosion.
Beständigkeit gegen Sulfatangriffe: Unterdrücktes Risswachstum mindert Schäden durch Sulfatkristallisation und -ausdehnung.
Frostbeständigkeit: Die Flexibilität der Fasern absorbiert die durch die Eisbildung entstehende Spannung und minimiert so das Abplatzen der Oberfläche.
4. Wichtigste Einflussfaktoren
Faserdosierung: Der optimale Bereich liegt bei 0,5–2 % (Volumenprozent); ein Überschuss an Fasern führt zu Verklumpungen und verringerter Kompaktheit.
Faserlänge und -verteilung: Längere Fasern (12–24 mm) verbessern die Zähigkeit, erfordern jedoch eine gleichmäßige Verteilung.
Qualität der recycelten Zuschlagstoffe: Eine hohe Wasseraufnahme oder ein hoher Restmörtelgehalt schwächen die Faser-Matrix-Bindung.
5. Forschungsergebnisse und praktische Schlussfolgerungen
Positive Effekte: Die meisten Studien zeigen, dass angemesseneFiberglasDie Zugabe von Glasfasern verbessert die Undurchlässigkeit, Chloridbeständigkeit und Sulfatbeständigkeit deutlich. Beispielsweise kann ein Glasfaseranteil von 1 % die Chloriddiffusionskoeffizienten um 20–30 % reduzieren.
Langzeitleistung: Die Beständigkeit von Fasern in alkalischen Umgebungen erfordert besondere Aufmerksamkeit. Alkalibeständige Beschichtungen oder Hybridfasern (z. B. mit Polypropylen) verbessern die Lebensdauer.
Einschränkungen: Minderwertige Recyclingzuschlagstoffe (z. B. hohe Porosität, Verunreinigungen) können die Vorteile der Fasern mindern.
6. Anwendungsempfehlungen
Geeignete Anwendungsbereiche: Marine Umgebungen, salzhaltige Böden oder Bauwerke, die hochbeständigen Recyclingbeton erfordern.
Mischungsoptimierung: Testen Sie die Faserdosierung, das Verhältnis von Recyclingzuschlagstoffen zum Ersatz und Synergien mit Zusatzstoffen (z. B. Silicastaub).
Qualitätskontrolle: Gleichmäßige Faserverteilung sicherstellen, um Verklumpungen beim Mischen zu vermeiden.
Zusammenfassung
Glasfasern verbessern die Erosionsbeständigkeit von Recyclingbeton durch physikalische Verstärkung und chemische Stabilisierung. Ihre Wirksamkeit hängt von der Faserart, der Dosierung und der Qualität des recycelten Zuschlagstoffs ab. Zukünftige Forschung sollte sich auf die Langzeitbeständigkeit und kosteneffiziente Produktionsmethoden konzentrieren, um großflächige Anwendungen zu ermöglichen.
Veröffentlichungsdatum: 28. Februar 2025
