Auf einen Blick
- Basaltfasern (0,15 % Zugabe) steigern die Druckfestigkeit von Recyclingmörtel um 17,3 % bei 28-tägiger Aushärtung
- „Performance-Kompensation": Auch bei 30 % Recyclingmikropulver-Anteil bleibt die Druckfestigkeit stabil mit über 30 % Steigerung
- Fließfähigkeit sinkt bei Fasergehalt von 0,2 % um maximal 25,5 % – praktische Verarbeitbarkeit muss beachtet werden
- Frühfestigkeits-Vorhersagemodell erreicht Bestimmtheitsmaß von R² > 0,92 – präzise Prognosen für Baustellenpraxis möglich
- SEM-Analysen zeigen Rissüberbrückung und physikalische Verankerung als Verstärkungsmechanismen
Die Publikation von Li et al. (2026) untersucht systematisch, wie Basaltfasern die mechanischen Eigenschaften von Mörtel mit recyceltem Mikropulver (Recycled Powder, RP) verbessern können. Für Maurer ist diese Forschung hochrelevant, da sie konkrete Mischungsempfehlungen für nachhaltige Baustoffe liefert, die sowohl ökologische als auch bautechnische Anforderungen erfüllen. Die Studie verbindet experimentelle Laborergebnisse mit einem praxisnahen Vorhersagemodell für frühe Festigkeitsentwicklung.
Festigkeitssteigerung durch Basaltfasern: Quantitative Ergebnisse
Die Forscher testeten verschiedene Mischungsverhältnisse mit Basaltfaser-(BF-)Gehalten von 0 %, 0,1 %, 0,15 % und 0,2 % sowie Recyclingmikropulver-Ersatzraten von 10 % und 30 %. Nach 28-tägiger Aushärtung zeigte die Kombination aus 10 % RP und 0,15 % BF die besten Ergebnisse: Die Biegefestigkeit stieg um 9,7 %, die Druckfestigkeit um 17,3 %. Bemerkenswert ist der „Performance-Kompensationseffekt": Selbst bei 30 % RP-Anteil – normalerweise mit Festigkeitsverlusten verbunden – konnte die Druckfestigkeit durch BF-Zugabe um über 30 % gesteigert werden. Dies ermöglicht den Einsatz höherer Recyclinganteile ohne strukturelle Einbußen.
Verarbeitungseinschränkungen: Fließfähigkeit im Fokus
Die Zugabe von Basaltfasern verringert die Fließfähigkeit des Frischmörtels signifikant. Die Studie dokumentiert einen maximalen Rückgang von 25,5 % bei einem BF-Gehalt von 0,2 %. Für Maurer bedeutet dies praktische Anpassungen: entweder höhere Wassermengen (mit potenziellem Festigkeitsverlust), Verwendung von Fließmitteln oder Reduktion des Fasergehalts auf 0,15 %. Die Forschungsdaten zeigen, dass 0,15 % BF den besten Kompromiss zwischen Festigkeitsgewinn und Verarbeitbarkeit darstellt. Die verwandte Arbeit von Jiang et al. (2023) zur „Average Water Film Thickness" liefert zusätzliche Modellierungsansätze für die Frischbetoneigenschaften.
Mikrostrukturelle Verstärkungsmechanismen
Die rasterelektronenmikroskopische (SEM) Analyse enthüllt die physikalischen Mechanismen hinter den Festigkeitssteigerungen: Basaltfasern wirken durch zwei Prozesse – Rissüberbrückung und physikalische Verankerung in der Zementmatrix. Die Fasern verteilen sich gleichmäßig im Mörtelgefüge und bilden ein dreidimensionales Netzwerk, das Mikrorisse beim Aushärten überbrückt und deren Ausbreitung verhindert. Dies führt zu einer dichteren Matrix und verbesserten Grenzflächenbindung zwischen Faser und Matrix. Die Ergebnisse korrespondieren mit früheren Studien an Basaltfaser-verstärktem Beton (Jiang et al., 2014) und bestätigen die universelle Anwendbarkeit dieses Verstärkungsprinzips.
Transferpotenzial für Maurer
Für das Maurergewerk ergeben sich unmittelbare Anwendungsmöglichkeiten in nachhaltigen Bauprojekten. Die konkreten Mischungsverhältnisse (10 % RP, 0,15 % BF) ermöglichen die Herstellung von qualitativ hochwertigem Mörtel aus Baustellenabfällen, ohne Festigkeitseinbußen zu riskieren. Besonders relevant ist dies für:
- Nachhaltigkeitszertifizierungen: Einsatz von Recyclingmaterialien reduziert den ökologischen Fußabdruck und kann für BREEAM- oder DGNB-Zertifizierungen relevant sein
- Kostenoptimierung: Recyclingmikropulver ist günstiger als Primärzement; Basaltfasern sind kostengünstiger als Stahl- oder Glasfasern
- Bestandssanierungen: Bei Umbauten können Abfallmörtel direkt vor Ort wiederverwertet werden
- Vorhersagemodelle: Das entwickelte Modell (R² > 0,92) erlaubt präzise Prognosen der Frühfestigkeit – wichtig für Ausschalzeiten und Belastungsintervalle
Die praktische Umsetzung erfordert jedoch Qualitätskontrollen der Recyclingmaterialien (Korngrößenverteilung, Verunreinigungen) und eine angepasste Mischrezeptur unter Berücksichtigung der verringerten Fließfähigkeit.
Fazit
Die Studie liefert handfeste Belege für die Wirksamkeit von Basaltfasern als Verstärkungsmaterial in Recyclingmörtel. Mit optimierten 0,15 % Fasergehalt können Maurer nachhaltige Mörtel herstellen, die den Festigkeitsanforderungen des Mauerwerksbaus voll entsprechen – bei gleichzeitig reduziertem Ressourcenverbrauch. Die Kombination aus experimentellen Daten, mikroskopischer Analyse und prädiktivem Modell macht diese Forschung besonders wertvoll für die Praxisübertragung. Zukünftige Untersuchungen sollten sich auf Langzeitbeständigkeit und großmaßstäbliche Feldtests konzentrieren, um die TRL-Stufe weiter zu erhöhen.
Quellen
- Primär: Li, X. et al. (2026): Study on the Effect of Basalt Fiber on the Mechanical Properties of Recycled Micro Powder Mortar. https://doi.org/10.3390/ma19040764
- Sekundär: Jiang, C. et al. (2014): Experimental study on the mechanical properties and microstructure of chopped basalt fibre reinforced concrete. Materials & Design, 58, 187-193.
- Sekundär: Jiang, Y. et al. (2023): Experimental Study and Modelling of Fresh Behaviours of Basalt Fibre-Reinforced Mortar Based on Average Water Film Thickness and Fibre Factor. Construction and Building Materials.
- Sekundär: Li, W. et al. (2020): Mechanical properties and microstructure of basalt fibre and nano-silica reinforced recycled concrete after exposure to elevated temperatures. Journal of Cleaner Production.
- Sekundär: Zhao, Y. et al. (2022): Mechanical, Durability and Corrosion Properties of Basalt Fiber Concrete. Buildings.