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Faser- undtextilbasierte Lichtleitung in Betonbauteilen - Lichtleitender Beton

Roye, Andreas / Barle, Marijan / Janetzko, Steffen / Gries, Thomas

Lichtleitender Beton ist ein Material, bei dem lichtleitende Fasern in Beton eingearbeitet werden, so dass daraus hergestellte Betonelemente transluzent werden. Die naturgemäß hochpreisigen Lichtbetonelemente finden aufgrund ihrer Ästhetik in der Architektur und Innenarchitektur insbesondere als gestalterischer Akzent Verwendung. Es lassen sich aber auch Energiespareffekte mit Lichtbeton erzielen, indem das Einschalten der künstlichen Beleuchtung hinausgezögert wird. Wichtig ist bei Außenwänden dabei natürlich eine transparente Wärmedämmung (TWD), um das Licht durch die Dämmung bis zum Lichtbeton zu leiten. Die Nutzung des Tageslichts wird selbst in innen liegenden Räumen mit Lichtbeton möglich. Durch die fein verteilten Fasern im Beton kommt es auch zu einem sehr angenehmen Lichteinfall, der aufgrund der geringen optischen Flächenanteile von rund 5% etwa mit einer sehr matten Milchglasscheibe vergleichbar ist. Beschrieben werden Grundstoffe und Herstellverfahren von Lichtbeton, mit Schwerpunkt auf den lichtleitenden Faserwerkstoffen. Eingesetzt werden sowohl organische Fasern (Kunststofffasern) aus PMMA (Polymethylmethacrylat, auch bekannt als Plexiglas), PC (Polycarbonat), PS (Polystyrol) sowie unter bestimmten Voraussetzungen (kurze Übertragungsstrecken, dünne Betonelemente) auch PET (Polyethylenterephthalat) als auch anorganische Fasern (Glasfasern), die meist aus Kieselglas beziehungsweise Quarzglas (reines Siliciumdioxid (SiO2)) bestehen. Moderne textile Flächengebilde vereinfachen und beschleunigen die Herstellung der Lichtbetonelemente. Für die Herstellung kleinerer Chargen ist allerdings auch eine direkte Verarbeitung loser Faserbündel möglich. Als Betonmatrices werden typischerweise gießfähige, selbstverdichtende Feinbetone eingesetzt. Die Korngrößen der Zuschläge liegen zwischen 0,1 mm und 6 mm. Größere Korndurchmesser werden nicht verwendet, da sonst die lichtleitenden Fasern um die Zuschlagskörner herumgeführt werden müssten. Es werden beliebige helle oder farbige, gerundete oder gebrochene Zuschläge verwendet. Um in einem Betonbauteil gleichmäßig verteilte lichtleitende Fasern anzuordnen, müssen die Fasern während des Betoniervorgangs positioniert werden, idealerweise durch einen lagenweisen Aufbau. Anschließend werden die Bauelemente ausgesägt und zur Erzielung optimaler Lichtleitung beidseitig an den Oberflächen geschliffen und poliert. Diese lichtleitenden Betonplatten können beliebige Wandstärken aufweisen. Ein Nachteil des Verfahrens liegt darin, dass keine statisch tragende Bewehrung in die Betonblöcke eingebracht werden kann. Oftmals müssen Lichtbetonplatten dicker sein, als wenn der Einsatz einer Bewehrung möglich wäre. Insbesondere durch moderne 3D-Textilien lassen sich bewehrte und gleichzeitig lichtleitende Betonbauteile herstellen. Das Institut für Textiltechnik der RWTH Aachen veröffentlicht Anfang 2009 eine umfassende Studie zum Thema Lichtleitender Beton. Dabei werden neben den hier beschriebenen Fertigungsverfahren systematisch alle in der Literatur beschriebenen Fertigungsverfahren miteinander verglichen.