Holcim fertigt Hochleistungs-Betonpaneele mit einer Armierung aus Kuralon-Fasern

Für seine Betonpaneel-Lösungen Ductal Cladding und Ductal Envelope verwendet der Baustoffgigant Holcim eine Verstärkung mit Fasern aus Polyvinylalkohol-Harz (PVA). Genauer gesagt setzt Holcim zur Armierung Kuralon-Fasern des Spezialchemieunternehmens Kuraray ein.

Das Ziel: Fortschritt für die Menschen und den Planeten

Die Holcim AG mit Hauptsitz in Zug in der Schweiz zählt zu den größten Baustoffproduzenten der Welt. Nach der Fusion mit Lafarge im Jahr 2016 hieß der Konzern vorübergehend LafargeHolcim, seit 2021 trägt er wieder den Namen Holcim. Der weltweit führende Anbieter von innovativen und nachhaltigen Baulösungen verzeichnete im Jahr 2023 einem Nettoumsatz von CHF 27 Milliarden. Angetrieben von dem Ziel, Fortschritt für die Menschen und den Planeten zu schaffen, arbeiten die mehr als 63.000 Holcim-Mitarbeiter an der Dekarbonisierung des Bauens und der Verbesserung des Lebensstandards für alle.

  Dank einer breiten Palette an kohlenstoffarmen und kreislauforientierten Lösungen – von EcoPact und EcoPlanet bis hin zur Kreislauftechnologieplattform EcoCycle – ermöglicht Holcim es seinen Kunden in allen Regionen, mit weniger Aufwand besser zu bauen. Mit Nachhaltigkeit als Kernstück seiner Strategie ist Holcim auf dem Weg, ein Netto-Null-Unternehmen mit einem SBTi-validierten 1,5 °C-Ziel zu werden. Holcim ist das Unternehmen hinter einigen der weltweit vertrauenswürdigsten Marken im Bausektor, darunter Aggregate Industries, Disensa, Duro-Last, Elevate, Geocycle, Holcim, Lafarge, Malarkey Roofing Products und PRB.

Der Ultra-Hochleistungs-Faserbeton von Holcim: Ductal

Seit mehr als 25 Jahren stellt Holcim die fortschrittlichsten Technologien und Dienstleistungen im Bereich Ultra-Hochleistungs-Faserbeton (UHFB) her. Ductal – aus dem Wunsch heraus geboren, den Aufwand bei der Verwendung zu minimieren und die Leistung zu maximieren – steht für optimale Festigkeit, Duktilität und Dauerhaftigkeit. Dank jahrzehntelanger globaler Praxis, Forschung und Entwicklung verfügt Holcim über die Technologie und das Know-how, selbst ehrgeizige Projekte zu verwirklichen – überall auf der Welt. Ductal ist heute in verschiedenen Varianten erhältlich und kann so spezifischen Anforderungen gerecht werden. Wird Ductal für tragende Anwendungen eingesetzt, dienen in der Regel Stahlfasern als Verstärkung. Für architektonische Anwendungen mit besonderem ästhetischem Anspruch – wie zum Beispiel bei nicht tragenden Fassadenplatten oder für Stadtmobiliar – setzt Holcim dagegen Fasern aus Polyvinylalkohol-Harz ein: Kuralon-Fasern von Kuraray. Deren Vorzüge bestehen unter anderem darin, dass sie nicht spröde sind, mit ihrer weiß-gelblichen Farbe in einem weißen Betonprodukt unsichtbar bleiben und dass sie nicht rosten können, wie es Stahlfasern tun.

Eine Erfolgsgeschichte über Jahrzehnte

Der französische Betonhersteller Lafarge, der inzwischen mit Holcim fusioniert ist, entdeckte Kuralon bereits in den späten 1990er Jahren. Damals hatte Lafarge das neue Ductal als UHFB-Beton entwickelt – ursprünglich mit Stahlfasern als Bewehrung. Bei einigen Anwendungen führte eine längere Wassereinwirkung jedoch zu einer Korrosion der Stahlkomponenten. In ästhetisch anspruchsvollen Anwendungsszenarien wie Fassadenverkleidungen war darum eine Stahlarmierung keine Option. Mit Kuralon, den PVA-Fasern von Kuraray, war aber schon bald eine hervorragende Armierungsalternative gefunden.

Internationales Spezialchemieunternehmen mit großer europäischer Präsenz

Kuraray hat seinen Hauptsitz in Tokio. Die börsennotierte Kuraray Gruppe beschäftigt weltweit mehr als 11.700 Mitarbeiter und hat einen Umsatz von 5,5 Milliarden Euro. Das weltweit tätige Spezialchemieunternehmen zählt zu den größten Anbietern von Polymeren und synthetischen Mikrofasern für viele Industriezweige, wie zum Beispiel Kuraray Poval, Mowital, Trosifol oder Clearfil. Die hundertprozentige Tochter Kuraray Europe GmbH hat ihren Hauptsitz in Hattersheim bei Frankfurt am Main. 2022 erwirtschafteten die rund 1.000 Beschäftigten der Kuraray Europe GmbH einen Jahresumsatz von 1,3 Milliarden Euro. Von Hattersheim, Frankfurt und Troisdorf sowie sieben weiteren europäischen Standorten aus werden Kunden vor allem aus der Automobil-, Papier-, Glas- und Verpackungsbranche betreut. Aber auch Architekten, Planer oder Zahnärzte nutzen die Produkte von Kuraray für ihre anspruchsvollen Einsatzzwecke.

Synthetische Armierungsfaser aus Polyvinylalkohol

Ende der 90er-Jahre stießen die Ductal-Verantwortlichen auf Kuralon als Alternative für die Armierung ihres Ultra-Hochleistungs-Faserbetons. Kuralon ist eine synthetische Faser, die Kuraray aus Polyvinylalkohol-Harz (PVA) herstellt. Kuraray begann 1950 mit der kommerziellen Produktion, und auch in Zementverbundwerkstoffen kommt die Faser schon seit langem zum Einsatz. Ursprünglich diente sie als Ersatz für Asbest. Bei der Herstellung von faserarmiertem Beton hat sich Kuralon nun schon seit langem bewährt. Im Vergleich zu anderen Fasermaterialien wie Stahl, alkaliresistentem (AR )Glas und Polypropylen verfügen die PVA-Fasern von Kuraray über besondere Eigenschaften.

Bei der Betonarmierung spielen Kuralon-Fasern eine Reihe von Vorzügen aus:

die hohe Festigkeit,

den hohen Elastizitätsmodul,

die geringe Dehnung,

gute Haftung an der Zementmatrix,

Alkalibeständigkeit,

UV-Beständigkeit,

geringes Gewicht,

Korrosionsfreiheit.

Die Vorteile der Armierung mit PVA-Fasern

Im besonderen Ductal-Anwendungsszenario – Betonverkleidung mit ästhetischem Anspruch – ließen sich prinzipiell auch noch andere Armierungsvarianten erwägen, nur haben sie alle spezifischen Nachteile: von der nur wenig festen Polypropylenfaser bis zur alkaliresistenten Glasfaser (Glassfibre Reinforced Concrete, GRC), die schwerer zu verarbeiten und weniger langlebig ist. Simon Herbé, Ductal Worldwide Development Engineer bei Holcim, erklärt dies so: „Der große Vorteil von Kuralon ist, dass die PVA-Fasern einfach in die benötigten Formen mit eingegossen werden. Ductal mit Kuralon ist selbstnivellierend. Das beschleunigt die Anwendung immens.“ Während die PVA-Fasern, die die Bewehrung für Ductal bilden, also einfach zusammen mit dem Zement gegossen werden, ist dies bei glasfaserverstärktem Beton (GRC) anders. Hier werden die Glasfasern hinterher aufgespritzt, denn sie sind thixotropisch, verändern ihre Viskosität also in Abhängigkeit von der Belastung.

Längere Lebensdauer mit PVA-Fasern

Aber GRC ist nicht nur komplizierter zu verarbeiten, sondern hat im Vergleich zum selbstnivellierendem Ductal mit Kuralon auch noch eine Reihe anderer Nachteile. Denn bei solch einem AR- beziehungsweise GRC-Beton leidet die Leistung im Laufe der Jahre, weil die alkalische Zementmatrix zur Versprödung der Fasern führt. Wie Simon Herbé von Holcim erläutert: „Dies ist bei der Kuralon-Beimischung in Ductal nicht der Fall. Nach fünf oder sogar nach zehn Jahren ist dort keine Veränderung mehr feststellbar. Ductal hat also eine außergewöhnlich lange Lebensdauer.“ Auch bei der üblichen Standardprüfung in heißem Wasser bekommt der glasfaserverstärkte GRC-Beton Probleme – im Gegensatz zu Ductal mit Kuralon. „Nicht zuletzt zeigt Ductal auch ein überlegenes Verhalten bei Druckbelastung“, gibt Herbé zu bedenken. „Glasfaserverstärkter Beton kann bei Druckbelastung reißen, während Ductal dank der PVA-Fasern eine viel bessere Duktilität aufweist.“

Ductal Cladding: industriell gefertigt, unendlich formbar

Holcim bietet Ductal-Fassadenelemente heute in zwei Varianten an: Ductal Cladding und Ductal Envelope. Ductal Cladding sind Verkleidungsplatten aus Ultra-Hochleistungs-Faserbeton, die die besten Aspekte von industriell gefertigten Betonelementen mit der Vielseitigkeit eines unbegrenzt formbaren Materials verbinden. Die dünnen, leichten und großformatigen Ductal-Platten lassen sich horizontal oder vertikal montieren, decken so komplette Geschosshöhen bis zu vier Metern ab und können auf Wunsch auch mit individuellen Geometrien und einteiligen Eckelementen ergänzt werden. Die außergewöhnlichen mechanischen Eigenschaften des Materials reduzieren die Montagezeit und die Anzahl der Befestigungspunkte, was wiederum die Projektkosten senkt.

Ductal Envelope: kreative Formen und Texturen mit hoher Haltbarkeit

Ductal Envelope bietet Kunden noch mehr Gestaltungsfreiheit und kann architektonische Ideen zum Leben erwecken – mit hochleistungsfähigen Fassaden-, Dach- und Hüllensystemen. Sie lassen sich wie Haupt- oder Nebenhäute biegen, passen sich den komplexesten Formen und ästhetischen Anforderungen an und bieten gleichzeitig eine dauerhafte, hohe Schlagfestigkeit. Ductal Envelope ermöglicht dekorative und schützende Fassadenelemente, Gitterwerke, perforierte Fassaden und Stadtmobiliar, die Innovationen in einer Vielzahl von Strukturen, Oberflächen und Farben Wirklichkeit werden lassen. Ductal kann in organische Formen gegossen oder in sauberen Winkeln geschnitten werden. Seine mineralische Beschaffenheit gestattet es, Tiefe und Schatten hinzuzufügen – oder sich unauffällig zu integrieren.
Das bisher größte Projekt: Lusail Plaza in Katar

Die überlegenen Eigenschaften von Ductal führten schon bald zum Markterfolg. In den vergangenen 15 Jahren wurden immer mehr Bauprojekte mit den innovativen UHFB-Fertigteil-Fassaden- und Dachelementen mit Kuralon-Fasern realisiert. Ein jüngeres Beispiel für den Einsatz einer Kuralon-bewehrten Ductal-Hülle ist ein Großprojekt in Katar: Lusail Plaza. Rund um vier Bürotürme mit einer Glas- und Aluminiumfassade, die Lusail Plaza Towers, ist in Lusail ein völlig neues Quartier mit mehrstöckigen Gebäuden entstanden, die alle mit Fassaden- und Dachplatten aus Ductal ausgestattet wurden.

    Mit einem Gesamtmaterialeinsatz von 16.000 Tonnen ist dies das größte Projekt, das jemals mit der Ductal Envelope-Lösung realisiert worden ist. Hier zeigt Ductal Envelope seine ganze Stärke. Die einzelnen Paneele sind dabei völlig im Sinne der architektonischen Vision dieses Projekts gestaltet, die vom Architekturbüro Foster + Partners stammt: leicht, stark und ästhetisch.

Größere Nachhaltigkeit

Mit dem Zusatz von Kuralon kann Holcim seine Lösungen Ductal Cladding und Ductal Envelope besonders dünn herstellen. Dies verringert zum einen den Betonverbrauch: Die dünnen Ductal-Lösungen verleihen Bauprojekten eine bessere Klimabilanz. Gleichzeitig reduzieren die dünneren und leichteren Platten auch die Arbeits- und Transportkosten während der Bauphase. Ductal mit Kuralon hat also nicht nur ästhetische Vorteile, sondern erhöht auch die Nachhaltigkeit. Ductal entspricht damit dem Holcim-Motto: „Building better with less.“

Dünnere, ästhetischere Fassadenelemente

„In den meisten Fällen nutzen Architekten und Bauherren die hohe Festigkeit von Ductal, um die damit gegossenen Platten besonders dünn zu gestalten“, sagt Simon Herbé von Holcim. „Die gute Haftung der Kuralon-Fasern mit der Zementmatrix ist ein wichtiger Vorteil – sie verleiht unseren Lösungen Ductal Cladding und Ductal Envelope ihre überlegenen mechanischen Eigenschaften.“ Aber ästhetische Überlegungen sind oft ebenso wichtig, wenn die Wahl auf die UHFB-Platten von Holcim fällt. „Kuralon hat einfach eine gute weiß-gelbe Farbe, die die Fasern auf der Oberfläche unsichtbar macht“, erklärt Herbé. „Außerdem fließen sie leicht auch in komplexe Formen, die manchmal sogar perforiert sind. Man könnte sagen, dass wir mit Ductal Cladding und vor allem mit Ductal Envelope die Fantasie von Architekten entfesseln.“

    Die Kuralon-Fasern von Kuraray haben schon immer eine wichtige Rolle für den Erfolg von Ductal Cladding und Ductal Envelope gespielt.

Gemeinsame Innovation, auch in Zukunft

Nichtsdestotrotz: Die Entwicklung geht weiter. „Wir schätzen es, dass Kuraray weiterhin an der Entwicklung neuer Varianten seiner PVA-Fasern mit noch günstigeren Eigenschaften arbeitet“, fügt Herbé hinzu. Durch die enge Kooperation mit Kuraray ist Holcim bestrebt, seine Ductal-Lösungen noch weiter zu verbessern. „Die Tatsache, dass Kuraray immer bereit ist, mit uns zusammenzuarbeiten, um Innovationen voranzutreiben, bedeutet uns viel“, so Simon Herbé abschließend.