PAN-Faser (Marke Michem) übertrifft Stahlgitterbewehrungen bei Spritzbetonanwendungen, da es den mit Stahlfasern verbundenen Rückprallverlust beseitigt – bei Stahlgitter beträgt der Rückprall 15–30%, bei PAN-Fasern hingegen weniger als 5% — bietet eine gleichmäßige dreidimensionale Risskontrolle ohne den arbeitsintensiven Einbau von geschweißtem Drahtgeflecht und gewährleistet die strukturelle Integrität bei Temperaturen über 200 °C. Dies ist entscheidend für Brandfälle in Tunneln, bei denen Stahlgitter unter thermischer Belastung korrodieren und PP-Fasern, die bereits bei 160 °C schmelzen, ihre Bewehrungsfähigkeit katastrophal verlieren.
PAN-Fasern (Polyacrylnitril) fungieren als Mikroverstärkungssystem, das sich während des Misch- und Spritzvorgangs gleichmäßig in der Spritzbetonmatrix verteilt. Im Gegensatz zu Stahlfasern, die zur Verklumpung neigen und spezielle Dosieranlagen erfordern, lassen sich PAN-Fasern nahtlos durch herkömmliche Spritzbetonpumpen und Düsensysteme leiten. Die Millionen einzelner Filamente pro Kubikmeter bilden ein dreidimensionales, risshemmendes Netzwerk, das bereits im Mikrorissstadium wirksam wird – lange bevor Risse sichtbar oder baulich relevant werden. Diese Risskontrolle im Frühstadium ist besonders wertvoll bei Spritzbetonanwendungen, bei denen sich innerhalb der ersten 24 Stunden nach dem Einbau plastische Schwindung und thermische Spannungen entwickeln. Darüber hinaus gewährleistet die inhärente Alkalibeständigkeit der PAN-Faser – insbesondere bei der beschichteten, alkalibeständigen Sorte von Michem – eine langfristige Haltbarkeit in feuchten Tunnelumgebungen, in denen die Chemie des Grundwassers herkömmliche Bewehrungen über Jahrzehnte hinweg zersetzen kann.
Spritzbeton ist einer der am häufigsten verwendeten Baustoffe für die Bodenstützung in Tunneln, die Hangstabilisierung, den Bergbau und die unterirdische Infrastruktur. Die weltweiten Ausgaben für den Tunnelbau belaufen sich jährlich auf über $130 Milliarden, und die Qualität der Faserverstärkung bestimmt unmittelbar die strukturelle Sicherheit, die Wartungsintervalle und die Gesamtkosten über den gesamten Projektlebenszyklus. Die Wahl eines ungeeigneten Verstärkungssystems führt zu vorzeitiger Rissbildung, Wassereintritt, korrosionsbedingtem Abplatzen und – im schlimmsten Fall – zu einem katastrophalen Versagen der Auskleidung.
Der herkömmliche Ansatz der Bewehrung mit geschweißten Drahtgittern bringt ein grundlegendes Problem mit sich: Das Gitter ist eine zweidimensionale Bewehrungsebene, die zwischen den Schichten unbewehrte Bereiche hinterlässt, bei der Verlegung auf gekrümmten Tunnelprofilen einen hohen Arbeitsaufwand erfordert und beim Spritzbetonieren einen Schatteneffekt erzeugt, der Hohlräume hinter der Bewehrung verursacht. Stahlfasern wurden eingeführt, um einige dieser Probleme zu lösen, bringen jedoch ihre eigenen Probleme mit sich – hohe Rückprallraten, die 15–30% Material verschwenden, Verschleiß an Pumpe und Düse durch abrasive Stahlfasern sowie das Risiko langfristiger Korrosion in aggressiven Grundwasserumgebungen.
Die PAN-Faser von Michem behebt all diese Versagensarten gleichzeitig. Durch die dreidimensionale Mikroverstärkung, die sich gleichmäßig in der Spritzbetonmatrix verteilt, beseitigt sie die ebenen Einschränkungen von Gewebe und den Rückprallverlust bei Stahlfasern. Für Bauherren, beratende Ingenieure und Bauunternehmer, die eine Spritzbetonbewehrung für Tunnel, Hangbefestigungen und Untertagebau vorsehen, wirkt sich die Wahl der Faser direkt auf die Baugeschwindigkeit, die Materialkosten, die strukturelle Dauerhaftigkeit und – was am wichtigsten ist – auf das Brandschutzverhalten in der Betriebsphase aus.
PAN-Faser Die Integration beginnt bereits bei der Dosierung, wo die geringe Dichte (~1,18 g/cm³) und die Filamentgeometrie eine gleichmäßige Verteilung ermöglichen, ohne dass es zu den bei Stahlfasern auftretenden Verklumpungsproblemen kommt. Das Seitenverhältnis – je nach Länge zwischen 200:1 und 1.200:1 – sorgt für ein Gleichgewicht zwischen Dispersionsqualität und mechanischer Verankerung in der Zementmatrix. Beim Pumpen richten sich die PAN-Filamente teilweise in Strömungsrichtung aus, wodurch die Rohrreibung im Vergleich zu starren Stahlfasern verringert wird, die sich über den Querschnitt des Schlauchs spannen und Verstopfungen verursachen. Die flexiblen Filamente bewältigen turbulente Strömungen mit hoher Geschwindigkeit, ohne den abrasiven Pumpenverschleiß zu verursachen, den Stahlfasern an Rotoren, Statoren und Förderrohren zufügen.
An der Düse unterscheidet sich PAN aufgrund der physikalischen Eigenschaften beim Aufprall grundlegend von Stahlfasern. Stahlfasern bringen aufgrund ihrer hohen Dichte (7,85 g/cm³) und Steifigkeit bei einer Düsengeschwindigkeit von 30–40 m/s erhebliche kinetische Energie in die Aufprallzone ein. Ein großer Teil dieser Energie wird elastisch zurückgegeben – die Fasern prallen ab, anstatt sich einzubetten –, was zu der für Stahlfaser-Spritzbeton charakteristischen Rückprallrate von 15–30% führt. PAN-Faserfilamente, die jeweils nur Bruchteile eines Milligramms wiegen, bringen um Größenordnungen weniger kinetische Energie mit. In Kombination mit der Flexibilität der Filamente, die eine Anpassung an die Oberflächenstruktur des frischen Spritzbetons ermöglicht, liegt die Einbettungswahrscheinlichkeit bei über 95%. Die Rückprallrate von unter 5% führt zu direkten Einsparungen bei den Materialkosten, dem Reinigungsaufwand und der Abfallentsorgung auf der Baustelle.
Der Brandschutz in Tunneln wird durch Normen wie die Brandkurve des Rijkswaterstaat (RWS) geregelt, die einen raschen Temperaturanstieg auf 1.200 °C innerhalb weniger Minuten vorsieht, der bis zu zwei Stunden anhält. Unter diesen Bedingungen treten bei herkömmlichen Bewehrungsmaterialien bestimmte Versagensarten auf:
Eigentum | PAN-Faser (Michem) | Stahlfaser | PP-Faser (TenaBrix®) |
Dichte (g/cm³) | ~1.18 | 7.85 | ~0.91 |
Zugfestigkeit (MPa) | ≥500 (HM: ≥800) | 800–1,200 | ≥500 |
Elastizitätsmodul (MPa) | ≥ 4.000 (HM: ≥ 8.000) | 200,000 | 3,500–4,000 |
Absprungrate | <5% | 15–30% | <5% |
Hitzebeständigkeit | ≥ 200 °C | ~1.400 °C (schmilzt) | 160 °C (schmilzt) |
Korrosionsbeständigkeit | Inert (alkalibeständig) | Korrosionsanfällig | Inert |
Verschleiß der Pumpe | Niedrig | Hoch | Niedrig |
3D-Vertrieb | Ausgezeichnet | Gut (bei sorgfältiger Handhabung) | Ausgezeichnet |
Dosierung (kg/m³) | 0.9–1.8 | 25–40 | 0.9–1.8 |
Der Vergleich zeigt, dass PAN-Fasern eine einzigartige Position einnehmen: Sie vereinen die einfache Handhabung und den geringen Rückprall von PP-Fasern mit einer deutlich überlegenen thermischen Leistungsfähigkeit und kommen hinsichtlich ihres mechanischen Beitrags den Stahlfasern nahe, ohne dabei das Korrosionsrisiko und die Komplexität der Einbringung mit sich zu bringen. Bei Spritzbetonanwendungen in Tunneln, bei denen Brandschutz unverzichtbar ist, bieten PAN-Fasern die beste Balance zwischen mechanischer Leistungsfähigkeit, Langlebigkeit und passivem Brandschutz.
Unterirdische Spritzbetonauskleidungen sind Grundwasser ausgesetzt, das Sulfate, Chloride und schwankende pH-Werte enthält. Stahl korrodiert durch elektrochemische Prozesse, wobei die Korrosionsprodukte das 2- bis 6-fache des ursprünglichen Volumens einnehmen – wodurch ein Innendruck entsteht, der die Betonüberdeckung abplatzen lässt. PAN-Fasern sind als chemisch inertes Polymer immun gegen elektrochemische Korrosion. Die alkalibeständige PAN-Faser von Michem verfügt über eine firmeneigene Beschichtung, die der Zementporenlösung mit hohem pH-Wert (pH 12,5–13,5) standhält und die Fasereigenschaften über die gesamte Lebensdauer des Bauwerks hinweg bewahrt.
PAN-Faser – Marke Michem
Parameter | Spezifikation |
Material | Polyacrylnitril (PAN) |
Durchmesser | 14–18 μm |
Verfügbare Längen | 3 mm, 6 mm, 12 mm, 18 mm |
Zugfestigkeit | ≥ 500 MPa |
Elastischer Modul | ≥ 4.000 MPa |
Dichte | ~1,18 g/cm³ |
Hitzebeständigkeit | ≥ 200 °C |
Alkalibeständigkeit | Hoch (beschichtete Güteklasse: ≥95% Festigkeitserhalt) |
Zertifizierungen | ASTM C1116, EN 14889-2, ISO 9001:2015, GB/T 21120 |
Drei Produktklassen:
Klasse | Zugfestigkeit | Hauptmerkmal |
Hochmodulige PAN-Faser | ≥800 MPa | Maximale Risskontrolle bei Spritzbeton für den Bau |
Alkalibeständige PAN-Faser | ≥750 MPa | Beschichtete Oberfläche für den Einsatz in Netztunneln und bei Grundwasserkontakt |
Abkürzung PAN Fiber | ≥700 MPa | Optimiert für Dünnschicht-Spritzbeton und Reparaturmörtel |
PP-Faser (TenaBrix®) – Nur zu Informationszwecken
Parameter | Spezifikation |
Durchmesser | 30–32 μm |
Zugfestigkeit | ≥ 500 MPa |
Schmelzpunkt | 160 °C |
Anmeldung | Allgemeiner Spritzbeton (nicht feuerfest) |
Die Einarbeitung von PAN-Fasern in eine Spritzbetonmischung erfordert nur minimale Anpassungen der Standardrezepturen. Die Fasern werden in der Dosierphase zugegeben – entweder in die Trockenmischung vor dem Mischer oder in die Nassmischung in der Fertigbetonanlage. Im Gegensatz zu Stahlfasern sind keine speziellen Dosieranlagen erforderlich. Üblicherweise werden PAN-Fasern als letzte Komponente hinzugefügt, nachdem Zuschlagstoffe und zementäre Materialien vermischt wurden, wobei weitere 30–60 Sekunden lang gemischt wird, um eine gleichmäßige Verteilung zu erreichen.
Empfohlene Dosierung je nach Anwendungszweck:
Anmeldung | PAN-Fasertyp | Empfohlene Länge | Dosierung (kg/m³) |
Primärauskleidung eines Tunnels | Hoher Elastizitätsmodul | 12–18 mm | 1.2–1.8 |
Sekundärauskleidung für Tunnel (feuerbeständig) | Alkalibeständig | 12 mm | 1.0–1.5 |
Hangsicherung | Hoher Elastizitätsmodul | 6–12 mm | 0.9–1.2 |
Spritzbeton im Bergbau | Hoher Elastizitätsmodul | 12–18 mm | 1.2–1.8 |
Reparaturen am Nass-Tunnel | Alkalibeständig | 6–12 mm | 1.0–1.5 |
Dünnschicht-Reparaturmörtel | Abkürzung | 3-6 mm | 0.6–0.9 |
PAN-Faser-Spritzbeton sollte gemäß EN 14488-7 mittels Auswaschversuch auf seinen Fasergehalt geprüft werden: Dabei wird eine frische Probe durch ein Sieb gewaschen, um den Faseranteil abzutrennen und zu wiegen, wodurch die tatsächliche Dosierung anhand der Spezifikation überprüft wird (Toleranz ±10%). Sitzungs- und Verarbeitbarkeitsprüfungen sollten bestätigen, dass die Faszerzugabe die Rheologie nicht nachteilig beeinflusst hat – bei 0,9–1,8 kg/m³ liegt die Sitzungsverringerung typischerweise unter 10 mm. Falls eine Anpassung erforderlich ist, reicht ein Superplastifizierer in einer Dosierung von 0,2–0,5%, bezogen auf das Gewicht des zementartigen Materials, aus.
Es werden handelsübliche Trocken- oder Nassmischanlagen ohne Modifikationen verwendet. Der Düsenabstand sollte bei 1,0–1,5 m gehalten und die Düse senkrecht zur Aufbringungsfläche ausgerichtet werden. Die Schichtdicke bei Überkopfarbeiten sollte 50–75 mm pro Durchgang nicht überschreiten, um ein Abblättern zu verhindern. Die geringe Rückprallrate reduziert den Reinigungsaufwand durch Überspritzungen erheblich – ein entscheidender Faktor in Tunneln, wo sich angesammelte Rückprallmaterialien nachfolgende Arbeitsschritte behindern.
Es gelten die üblichen Aushärtungsverfahren für Spritzbeton: Nassaushärtung über mindestens 7 Tage oder das Aufbringen einer Aushärtungsmembran unmittelbar nach dem Endabbindevorgang. Der Beitrag der PAN-Fasern zur Verhinderung von plastischen Schwindrissen ist in den ersten 24 Stunden am wirksamsten, wenn die Betonmatrix noch keine nennenswerte Zugfestigkeit entwickelt hat. Eine angemessene Nachbehandlung stellt sicher, dass die Zementmatrix ihre Auslegungsfestigkeit erreicht, sodass die PAN-Faser während der gesamten Lebensdauer des Bauwerks als rissüberbrückendes Bewehrungssystem fungieren kann.
Ja, bei Tunnelauskleidungen, Hangbefestigungen und im Bergbau, wo der Spritzbeton in erster Linie auf Druck beansprucht wird und als Bodenverfestigungsschicht dient. Bei Bauteilen, die erheblichen Biegemomenten ausgesetzt sind, kann PAN-Faser mit herkömmlicher Stabbewehrung oder Stahlrippen kombiniert werden. Wenden Sie sich bezüglich projektspezifischer Anforderungen stets an den Statiker des Projekts.
PAN-Fasern verbessern die Pumpbarkeit erheblich. Ihre flexiblen Filamente mit geringer Dichte fließen mit der Betonmatrix mit, anstatt ihr Widerstand zu leisten, was zu geringeren Pumpdrücken und einem geringeren Verschleiß der Pumpenkomponenten führt. Verstopfungen – ein häufiges Problem bei Stahlfasern – treten bei PAN-Fasern nur selten auf.
Ja. Die alkalibeständige PAN-Sorte von Michem verfügt über eine firmeneigene Beschichtung, die der porösen Zementlösung mit hohem pH-Wert standhält und langfristige Grundwasserbeständigkeit gewährleistet. Diese Sorte wird für alle Anwendungen im Nassbau von Tunneln empfohlen.
PP-Fasern schmelzen bei 160 °C und bieten keinerlei Restverstärkung – ihre Funktion beschränkt sich auf Porennetzwerke zur Dampfdruckentlastung. PAN-Fasern behalten ihre Integrität bei ≥200 °C bei und sorgen so auch in den kritischen Anfangsphasen eines Brandes weiterhin für eine rissüberbrückende Verstärkung, was zur Eindämmung von Abplatzungen und zur Erhaltung der Integrität der Auskleidung beiträgt.
Michem PAN-Fasern sind nach ASTM C1116 (Standard-Spezifikation für faserverstärkten Beton), nach EN 14889-2 (Fasern für Beton – Polymerfasern), nach ISO 9001:2015 (Qualitätsmanagementsysteme) und nach GB/T 21120 (Synthetische Fasern für zementbasierte Verbundwerkstoffe).
PAN-Faser von Michem steht für die nächste Generation der Spritzbeton-Bewehrungstechnologie – sie vereint die einfache Handhabung und den geringen Rückprall von Kunstfasern mit einer thermischen Leistungsfähigkeit, die die von PP-Fasern übertrifft, sowie einer Korrosionsbeständigkeit, die die größte Schwachstelle von Stahl beseitigt. Für Tunnelbauingenieure, Bergbauunternehmen und Spezialisten für Hangstabilisierung, die eine feuerbeständige, langlebige und kosteneffiziente Spritzbetonbewehrung benötigen, bietet die PAN-Faser messbare Vorteile über den gesamten Projektlebenszyklus hinweg: schnellere Verarbeitung mit geringerem Arbeitsaufwand, weniger Materialverschwendung durch geringeren Rückprall, längere Lebensdauer in aggressiven Umgebungen und verbesserte Brandschutzleistung, wenn es darauf ankommt.
Wenn Sie die spezifischen Anforderungen Ihres Spritzbetonprojekts besprechen, technische Datenblätter anfordern oder Materialproben für Testmischungen vereinbaren möchten, wenden Sie sich bitte an das technische Team von Michem.
Ich bin Tinna und arbeite seit 15 Jahren in der Zelluloseether-Branche. Ich freue mich, meinen Beitrag mit euch zu teilen. Falls ihr gute Ideen habt, lasst es mich bitte wissen.
Bitte nehmen Sie Kontakt mit mir auf, um ein aktuelles Angebot zu erhalten oder ein Testmuster anzufordern (unsere Muster sind kostenlos und beinhalten den Versand).
Ihre Anfragen werden innerhalb von 6 Stunden beantwortet. Bitte geben Sie Ihren Anlagentyp und Ihr monatliches Volumen an, damit wir Ihnen ein maßgeschneidertes Angebot unterbreiten können.
Wir bieten Ihnen zeitnah professionelle Lösungen an!
Anfragen aus Indien werden innerhalb von 4 Stunden beantwortet. Bitte geben Sie Ihren Anlagentyp und Ihr monatliches Volumen an, damit wir Ihnen ein maßgeschneidertes Angebot unterbreiten können.
