Auf einen Blick

  • Innovation: Handgehaltenes Magnetgerät zur gezielten Ausrichtung von Mikrostahlfasern in selbstverdichtendem Beton (Self-Compacting Concrete)
  • Vorteil: Fasern werden entlang der Hauptzugrichtung ausgerichtet – maximale Wirkung bei minimalem Materialaufwand
  • Praxistauglichkeit: Einfache Handhabung während des Betonierens ohne aufwendige Zusatzgeräte
  • Wissenschaftliche Basis: Aufbauend auf Forschungsarbeiten seit 2015 zur magnetischen Faserausrichtung
  • Relevanz: Besonders geeignet für einseitig gespannte Bauteile wie Deckenplatten und Unterzüge

Magnetische Faserausrichtung: Neues Verfahren für die Baupraxis

Die Publikation „A novel approach using a hand-held magnetic device to align micro steel fibers in self-compacting concrete one-way slabs" beschreibt einen Durchbruch in der Verarbeitung von stahlfaserverstärktem, selbstverdichtendem Beton. Bisher war die Faserausrichtung in der Praxis kaum kontrollierbar – Fasern orientieren sich meist zufällig oder folgen dem Betonfluss. Das neue Magnetgerät ermöglicht Maurern, die Fasern gezielt in Hauptzugrichtung auszurichten und damit die Tragfähigkeit signifikant zu steigern. Die Arbeit baut auf vorherige Forschungen zur magnetischen Faserausrichtung seit 2015 auf und überträgt diese erstmals in eine praktikable, handgehaltene Anwendung.

Das handgehaltene Gerät macht die Faserausrichtung erstmals direkt auf der Baustelle einsetzbar – ein entscheidender Schritt vom Labor in die Praxis.
TRL 5–6: Technologie im relevanten Umfeld validiert – Labor- und Pilotversuche an Platten erfolgreich

Funktionsweise und Prozessintegration

Das entwickelte handgehaltene Magnetgerät basiert auf elektromagnetischen Feldern, die während oder unmittelbar nach dem Einbringen des selbstverdichtenden Betons auf die Mikrostahlfasern wirken. Die Fasern – typischerweise mit Längen von 6 bis 13 mm und Durchmessern von 0,15 bis 0,20 mm – richten sich entlang der magnetischen Feldlinien aus. Das Gerät wird während des Betonierens oberhalb der Schalung geführt. Die Behandlung dauert nur wenige Minuten pro Quadratmeter, bevor der Beton zu erstarrt beginnt. Die Magnetfeldstärke und Expositionszeit wurden so optimiert, dass praktikable Arbeitszeiten auf der Baustelle eingehalten werden können – ein entscheidender Vorteil gegenüber stationären Laboranordnungen aus früheren Forschungsarbeiten.

Die Handhabung ähnelt herkömmlichen Rüttelgeräten – Maurer können das Verfahren mit kurzer Einarbeitung erlernen und in bestehende Arbeitsabläufe integrieren.
TRL 5–6: Technologie im relevanten Umfeld validiert – Labor- und Pilotversuche an Platten erfolgreich

Leistungssteigerung und Materialersparnis

Die gezielte Ausrichtung der Fasern entlang der Hauptzugrichtung führt zu signifikanten Verbesserungen der mechanischen Eigenschaften. In vergleichenden Versuchen mit einseitig gespannten Platten zeigten sich bis zu 40 % höhere Biegezugfestigkeiten gegenüber zufällig orientierten Fasern. Gleichzeitig steigt die Duktilität und das Nachbruchverhalten verbessert sich wesentlich. Die Rissbreitenkontrolle – besonders relevant für Expositionsklassen mit Korrosionsanforderungen – wird durch die ausgerichteten Fasern signifikant verbessert. Bemerkenswert ist, dass dieser Effekt bereits bei geringeren Fasergehalten eintritt. Statt einer üblichen Dosierung von 40–60 kg/m³ können bei gezielter Ausrichtung bereits 20–30 kg/m³ ähnliche Leistungswerte erzielen. Das reduziert Materialkosten und erleichtert die Verarbeitung des selbstverdichtenden Betons.

Die Faserausrichtung erzielt einen doppelten Nutzen: höhere Tragfähigkeit bei weniger Materialaufwand – ein klarer ökonomischer und ökologischer Vorteil für Bauprojekte.
TRL 5–6: Technologie im relevanten Umfeld validiert – Labor- und Pilotversuche an Platten erfolgreich

Transferpotenzial für Maurer

Für das Maurerhandwerk eröffnet diese Technologie konkrete Anwendungsfelder in der qualitätssteigerten Betonverarbeitung:

Praktische Anwendung auf der Baustelle

Das handgehaltene Gerät lässt sich ohne große Umrüstung in bestehende Arbeitsabläufe integrieren. Nach dem Einbringen und Verteilen des stahlfaserverstärkten, selbstverdichtenden Betons wird das Magnetgerät über die frische Betonoberfläche geführt. Die Expositionszeit von einigen Minuten pro Quadratmeter lässt sich gut in den Betoniervorgang einplanen. Eine kurze Einweisung reicht aus – die Bedienung ist intuitiv und erfordert keine spezialisierte Ausbildung.

Geeignete Bauteile und Einsatzbereiche

Besonders geeignet sind einseitig gespannte Platten wie Decken, Dächer und Fundamentplatten, bei denen die Hauptzugrichtung klar definiert ist. Auch Unterzüge und Balken profitieren von der gezielten Faserausrichtung längs der Zugzone. Für filigrane Bauteile im Bestandsbau und bei Sanierungsprojekten bietet das Verfahren besondere Vorteile: dünnere Querschnitte bei gleicher Tragfähigkeit reduzieren das Eigengewicht und erweitern die gestalterischen Möglichkeiten.

Wirtschaftlicher Nutzen

Die Reduktion des Fasergehalts bei gleicher oder höherer Leistung senkt die Materialkosten messbar. Geringere Fasergehalte verbessern zudem die Verarbeitbarkeit des Betons und reduzieren Verschleiß an Pumpen und Förderanlagen. Die Investition in ein Magnetgerät amortisiert sich durch die Materialeinsparung über typische Projektlaufszenarien.

Überwindungsstrategien für Transferbarrieren

Die Technologie befindet sich aktuell noch in der Forschungs- und frühen Pilotphase. Für eine breite Einführung sollten Maurerbetriebe folgende Schritte prüfen: Kooperationen mit Forschungseinrichtungen oder Baumaterialienherstellern für Pilotprojekte, Schulung des Personals in der Handhabung magnetischer Geräte sowie Abstimmung mit Bauherrn und Planern bezüglich der neuen Ausführungsqualitäten und Leistungsnachweise.

Fazit

Das handgehaltene Magnetgerät zur Faserausrichtung stellt einen wichtigen Schritt zur Beherrschung stahlfaserverstärkter Betone in der Praxis dar. Die praxisnahe Auslegung des Geräts ermöglicht Maurern, die Vorteile gezielter Faserausrichtung ohne komplexe Zusatztechnik zu nutzen. Mit TRL 5–6 ist die Technologie reif für erste Feldanwendungen – besonders bei Deckenplatten, Fundamenten und Unterzügen. Die Kombination aus Leistungssteigerung und Materialersparnis bietet eine klare ökonomische Perspektive für innovative Maurerbetriebe. Kooperationen mit Forschungseinrichtungen können die Marktreife beschleunigen und erste Referenzprojekte schaffen.

Quellen