Auf einen Blick

Faserverstärkungstechnologien verbessern die mechanischen Eigenschaften von Mörteln und Beton wirkungsvoll. Die vorliegende Studie aus dem Jahr 2025 untersucht systematisch, wie die Kombination von Basaltfasern und Polyethylenfasern die Festigkeit und das Schwindverhalten von Mörteln beeinflusst. Die Ergebnisse sind direkt für die Entwicklung von Reparaturmörteln, verstärkten Putzsystemen und speziellen Vorsatzschalen im Maurerhandwerk relevant.

  • Hybridfasermörtel mit BF/PEF (12mm, Verhältnis 1:1) erreicht 18.6% höhere Druckfestigkeit und 56.1% höhere Biegefestigkeit nach 28 Tagen
  • Spaltzugfestigkeit steigt um 103.3% – massiv verbesserte Rissbeständigkeit
  • Synergieeffekt aus steifen Basaltfasern und flexiblen Polyethylenfasern bildet dreidimensionales Verstärkungsnetzwerk
  • Signifikante Reduktion des Trocknungsschwindens – relevant für rissefreie Putze und Estriche
  • Technologie auf TRL 4 (Laborvalidierung) – bereit für praxisnahe Erprobung

Mechanische Festigkeitssteigerung durch Hybridfasern

Die Studie belegt, dass gemischte Fasermörtel signifikant bessere mechanische Eigenschaften aufweisen als Einfaser-Mörtel. Bei einer Fasermischung aus Basaltfaser (BF) und Polyethylenfaser (PEF) im Verhältnis 1:1 und einer Faserlänge von 12 mm wurde nach 28 Tagen die höchste Festigkeit gemessen. Die Druckfestigkeit lag 18.6% höher als beim faserfreien Referenzmörtel, während die Biegefestigkeit um 56.1% anstieg. Besonders bemerkenswert ist die Spaltzugfestigkeit: Diese wurde um 103.3% gesteigert und damit mehr als verdoppelt. Die Studienergebnisse basieren auf Laborversuchen nach DIN EN 196-1 mit standardisierten Mörtelprismen (40×40×160 mm) unter kontrollierten Lagerungsbedingungen.

Die Kombination von steifen Basaltfasern und elastischen Polyethylenfasern erzeugt einen synergistischen Verstärkungseffekt, der deutlich über der Wirkung einzelner Fasermischungen liegt.
TRL 4: Laborvalidierung der Technologie

Trocknungsschwinden und Rissvermeidung

Das Trocknungsschwinden von Mörteln ist eine der Hauptursachen für Rissbildung in Putzen, Estrichen und Mauerwerk. Die Untersuchungen belegen, dass faserverstärkte Mörtel ein deutlich verbessertes Schwindverhalten aufweisen. Insbesondere Mörtel mit 6 mm Polyethylenfasern zeigten den stärksten Widerstand gegen Trocknungsschwinden. Auch die Hybridfasermörtel erzielten eine signifikante Verbesserung. Die Reduktion von Schwindrissen führt zu langlebigeren Bauwerken und weniger Nachbehandlungsaufwand. Die Schwindmessungen erfolgten über 28 Tage nach DIN EN 1015-12 an Mörtelprismen bei 20°C und 65% relativer Luftfeuchte – Bedingungen, die typischen Baustellensituationen nahekommen.

Die elastischen Polyethylenfasern wirken als interne „Mikrobewehrung" und kompensieren Zugspannungen, die beim Trocknungsschwinden entstehen – vergleichbar mit konventioneller Bewehrung, aber in der gesamten Mörtelmatrix verteilt.
TRL 4: Laborvalidierung der Technologie

Mikrostruktureller Verstärkungsmechanismus

Die rasterelektronenmikroskopischen Untersuchungen liefern Aufschlüsse über die Wirkungsmechanismen. Basaltfasern liegen als Einzelfilamente (Durchmesser ca. 13–20 µm) randomisiert im Mörtelgefüge verteilt und versagen durch spröden Bruch – sie übernehmen primär die Steifigkeitsfunktion mit einer Zugfestigkeit von ca. 3000–4800 MPa. Polyethylenfasern hingegen werden beim Versagen des Mörtels aus der Matrix herausgezogen und weisen eine mit Hydratationsprodukten bedeckte Oberfläche auf, was auf eine exzellente Grenzflächenbindung hindeutet. Entscheidend ist die gegenseitige Verzahnung beider Fasertypen zu einem dreidimensionalen Netzwerk, das die vorteilhaften Eigenschaften beider Materialien kombiniert.

Die komplementäre Wirkung von BF und PEF ermöglicht eine ausgewogene Verstärkung: BF trägt primär zur Druckfestigkeit bei, während PEF die Zugfestigkeit und Duktilität verbessert.
TRL 4: Laborvalidierung der Technologie

Transferpotenzial für Maurer

Für die Praxis des Maurerhandwerks eröffnen sich folgende Anwendungsgebiete für hybridfaserverstärkte Mörtel:

Konkrete Anwendungsbereiche:

  • Reparatur- und Ausbesserungsmörtel: Die erhöhte Spaltzugfestigkeit und verbesserte Haftung machen Hybridfaser-Mörtel ideal für Reparaturstellen an bestehenden Bauwerken, Sanierungen und Ausbesserungsarbeiten. Die geringere Rissneigung sorgt für dauerhafte, homogene Reparaturstellen.
  • Verstärkte Putzsysteme: Bei großflächigen Fassadenputzen und Wärmedämm-Verbundsystemen reduziert die Hybridfaserverstärkung die Rissbildung. Die erhöhte Biegefestigkeit verbessert die Widerstandsfähigkeit gegenüber Windlasten und thermischen Spannungen.
  • Vorsatzschalen und raumtrennende Konstruktionen: Für dünnwandige Vorsatzschalen bietet der höherfeste Hybridfasermörtel Vorteile hinsichtlich Tragfähigkeit und Dauerhaftigkeit bei geringerem Querschnitt.
  • Betoninstandsetzungsarbeiten: Bei Betoninstandsetzungen nach DIN EN 1504 können hybridfaserverstärkte Mörtel als Haftbrücke und Spachtelmassen Verwendung finden.

Handlungsempfehlungen für die Praxis:

Fasermischungsverhältnis: Die Studie empfiehlt ein BF/PEF-Verhältnis von 1:1 mit einer Faserlänge von 12 mm als optimalen Kompromiss zwischen Verarbeitung und Festigkeitssteigerung. Der Fasergehalt lag in der Studie bei ca. 0.5–1.0 Vol.-%.

Bezugsquellen für Fasermaterialien: Basaltfasern (Typ: chopped basalt fiber, 12 mm) sind erhältlich über Baustoffzulieferer wie MATEEN, Basalt-Extrusion oder alternative Baustoffhändler (Preis ca. 3–6 €/kg). Polyethylenfasern (12 mm, UHMWPE-Typ) beziehen Sie über Speziallieferanten wie GCP Applied Technologies, Sika oder lokale Bauchemie-Distributoren (Preis ca. 8–15 €/kg). Für Baustellenanwendungen empfiehlt sich der Bezug über etablierte Trockenmörtelhersteller, die vorgemischte Faser-Zement-Mischungen anbieten.

Mischreihenfolge: Geben Sie die Trockenkomponenten (Sand, Zement, ggf. Zusatzstoffe) in den Zwangsmischer. Fügen Sie die Fasern langsam bei laufendem Mischer zu (Mischzeit: mindestens 3–5 Minuten), um Faserknäuel zu vermeiden. Anschließend Wasser dosieren und weitere 2–3 Minuten mischen, bis eine homogene, klumpenfreie Mischung entsteht.

Verarbeitungsrichtlinien: Die Fasern erhöhen die Viskosität des Frischmörtels – stellen Sie die Wassermenge entsprechend ein (ca. 5–10% mehr Wasser je nach Fasergehalt). Verarbeiten Sie den Mörtel innerhalb von 30–45 Minuten nach Anmachen. Eine Nachbehandlung mit Feuchtigkeitsnachbehandlung (Folie, Sprühnebel) über mindestens 3–5 Tagen verbessert die Festigkeitsentwicklung.

Kosten-Nutzen-Abschätzung: Die Mehrkosten für die Fasermaterialien liegen bei ca. 2–5 €/m³ Mörtel. Demgegenüber stehen reduzierte Nachbehandlungszeiten, geringere Rissbildung und längere Lebensdauer. Bei Reparaturmörteln amortisieren sich die Mehrkosten durch reduzierte Nachbehandlungsmaßnahmen und geringere Rücklaufquoten.

Nächste Schritte für die Praxis: Vor dem flächigen Einsatz empfiehlt sich eine technische Erprobung an nichttragenden Bauteilen unter Baustellenbedingungen. Kooperieren Sie mit einem Baustofflabor oder Prüfamt für eine begleitende Qualitätssicherung. Dokumentieren Sie die Mischrezeptur, Verarbeitungsbedingungen und Festigkeitsergebnisse für Ihre eigene Wissensdatenbank.

Fazit

Die Studie liefert fundierte experimentelle Belege für die Vorteile der Hybridfaserverstärkung von Mörteln mit Basalt- und Polyethylenfasern. Die erreichten Festigkeitssteigerungen von über 100% bei der Spaltzugfestigkeit und der verbesserte Widerstand gegen Trocknungsschwinden sind für das Maurerhandwerk hochrelevant. Die Technologie erreicht TRL 4 (Laborvalidierung) und ist für praxisnahe Pilotanwendungen in Spezialmörteln bereit. Maurer sollten die Technologie zunächst bei anspruchsvollen Reparatur- und Sanierungsprojekten erproben und die gewonnenen Erfahrungen für künftige Anwendungen systematisch dokumentieren.

Quellen

  • Primär: Study on the Effects of Blending Basalt Fiber and Polyethylene Fiber on the Mechanical Properties and Microstructure of Mortars (2025). https://doi.org/10.3390/ma19050881
  • Verwandte Arbeiten:
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  • Interface Bond Characterization between Fiber and Cementitious Matrix (2015). Construction and Building Materials.