Neue Materialien im Bauwesen
Kurzberichte zu den Verbundforschungsvorhaben aus den Förderinitiativen HighTechMatBau und KMU-innovativ.
2021, 104 S., zahlr. Abb.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Die besondere Bedeutung des Baugewerbes in unserer Volkswirtschaft lässt sich sehr anschaulich anhand von zwei Zahlen belegen: Fast zwei Millionen Beschäftigte erwirtschafteten im Jahr 2019 ein nominales Bauvolumen von knapp 400 Milliarden Euro. Das Baugewerbe ist dabei mit vielen anderen Branchen und Handwerkszweigen eng verknüpft. Aktuelle wirtschaftspolitische Themenbereiche wie Energie & Klima, Digitalisierung und Fachkräftebedarf betreffen die Bauwirtschaft zudem unmittelbar. Die wachsende Nachfrage im Bauwesen erfordert hierbei neuartige Baustoffe und optimierte Materialien bei gleichzeitig steigenden Anforderungen an Nachhaltigkeit und Energieeffizienz. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) hat diese Entwicklungen zum Anlass genommen, mit den beiden Förderinitiativen "HighTechMatBau - Neue Werkstoffe für urbane Infrastrukturen" und "KMU-innovativ: Materialforschung (ProMat_KMU)" die Entwicklung innovativer Materialien im Bauwesen zu unterstützen. Der Förderschwerpunkt knüpft damit an den Erfolg der vorausgehenden Förderinitiative "Nanotechnologie im Bauwesen - NanoTecture" an. "HighTechMatBau" ist Teil des Rahmenprogramms "Vom Material zur Innovation " und damit Bestandteil der Hightech-Strategie der Bundesregierung. Diese verfolgt das Ziel, mit Hilfe von Schlüsseltechnologien Innovationen zu fördern und Lösungsbeiträge zu den globalen und gesellschaftlichen Herausforderungen zu leisten. Die seit 2014 mit den beiden Initiativen geförderten 23 Verbundforschungsvorhaben aus dem Bauwesen sind mittlerweile weitgehend abgeschlossen. Der zusammenfassende Berichtsband wurde durch das wissenschaftliche Begleitprojekt "Wissenstransfer im Bauwesen (WiTraBau)" in Kooperation mit den Koordinatoren der einzelnen Verbundforschungsvorhaben erstellt. Ziel des Begleitprojekts war die Unterstützung beim Transfer der Forschungsergebnisse in die Praxis. Mit individuell konzipierten Verwertungsstrategien, die aus projektbezogenen Verwertungsaktivitäten sowie Themenkolloquien und Konferenzen und der Unterstütz

Innovativ und praktikabel - vom Boden bis zum Dach
Tagungsband der 30. Hanseatischen Sanierungstage vom 7. bis 9. November 2019.
2020, 432 S., zahlr. Abb. u. Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Unter dem Motto "Innovativ und praktikabel - vom Boden bis zum Dach" berichteten auf der Jubiläumstagung des Bundesverbandes zwanzig namhafte Fachexperten aus Deutschland, der Schweiz und aus Dänemark über vielfältige Themen aus Denkmalpflege, Sanierungspraxis und Bautenschutz. Die Aufsätze des Tagungsbandes behandeln unter anderem die Themen Decken und Fußbodenkonstruktionen sowie deren Sanierung mit innovativen Dreistoffsystemen, die Revitalisierung von Böden, verschiedene Facetten des Holzbaus, Putzschäden und die Eigenschaften von Fassadenbeschichtungen sowie Konstruktionsfragen rund um Dächer und Terrassen. Ebenso werden rechtliche Aspekte sowie die Regelwerke und Normen beleuchtet, z. B. in einer Gegenüberstellung von DIN 4108 und DIN EN ISO 13788 zum wärme- und feuchtetechnischen Verhalten von Bauteilen und in einem Beitrag zur Abdichtung nach DIN 18531 und der Flachdachrichtlinie. Einblick in die praktische Denkmalpflege bieten Beiträge aus der Forschung für die Praxis sowie Praxisberichte zum Bauen im Bestand, z. B. zur Sanierung des Lübecker Rathauses und zur inzwischen abgeschlossenen Sanierung der Christi-Verklärung-Kirche auf der Insel Kischi/Karelien in Russland. Fester Bestandteil der Hanseatischen Sanierungstage ist die Verleihung des "Nachwuchs-Innovationspreises Bauwerkserhaltung", gestiftet vom BuFAS und unterstützt durch den Fraunhofer IRB Verlag und den Beuth Verlag. Mit diesem Preis zur Nachwuchsförderung werden herausragende wissenschaftliche Leistungen im Bereich der Bauwerkserhaltung gewürdigt. Alle eingereichten Beiträge finden Sie in dem Tagungsband.

Baustoffe im Fokus - von Bambus bis Beton
Tagungsband der 29. Hanseatischen Sanierungstage vom 1. bis 3. November 2018.
2018, 343 S., 206 Abb. und 17 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Die 29. Hanseatischen Sanierungstage stehen unter dem Motto "Baustoffe im Fokus - von Bambus bis Beton". Der Tagungsband stellt die im Rahmen der Veranstaltung gehaltenen Vorträge zur Verfügung. Entsprechend dem Titel des Buches wird inhaltlich ein weiter Bogen über die unterschiedlichen Baustoffe gespannt. Von den Möglichkeiten und Grenzen bei der Kombination verschiedener Abdichtungsstoffe aus der Sicht des Sachverständigen, des Herstellers sowie der Materialprüfung, über die Schadensvermeidung beim Holzbau bis hin zu aktuellen Fragen zu Umweltaspekten wie z. B. radonsicheres Bauen oder der Umgang mit Fogging oder Chloranisol, weist der Tagungsband wieder ein breites Spektrum an Vorträgen auf. Ein Schwerpunkt liegt auf dem Vertiefungsthema Beton.

Jürgen Ruth, Rainer Gumpp, Christian Heidenreich
Aktive Faser-Verbundwerkstoffe für Adaptive Systeme
Bauforschung für die Praxis, Band 113
2015, 189 S., zahlr. Abb. u. Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Im Bauwesen wird der Großteil der weltweiten Rohstoffvorkommen eingesetzt. Vor diesem Hintergrund ist die Entwicklung von ressourcenschonenden Materialien und Technologien notwendig. Eine Möglichkeit stellt die Leichtbauweise dar, die aber anfällig sein kann bei dynamischen Belastungen (Wind, Erdbeben, usw.). Für die Anwendung im Bauwesen wurde deshalb das Forschungsprogramm "Aktive Faser-Verbundwerkstoffe für adaptive Systeme (AFAS)" ins Leben gerufen, das die Effektivität von Faserverbundwerkstoffen untersucht und durch den Einsatz innovativer Techniken zu steigern versucht. Der Autor geht ausführlich auf den derzeitigen Kenntnis- und Anwendungsstand und auf die Vorteile von Faserverbundstrukturen ein. Er beschreibt Planungswerkzeuge zur Generierung adaptiver Systeme und identifiziert geeignete, intelligente Materialien für verschiedene Verwendungszwecke. Die gewonnenen Erkenntnisse werden abschließend an mehreren Objekten verifiziert und die Möglichkeiten zusammengefasst.

Umweltgerechte Baustoffe
Graue Energie und Nachhaltigkeit von Gebäuden
2013, 117 S., 86 Abb., 15 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Die heutigen energieeffizienten Gebäude werden in wenigen Jahren einen Standard erreichen, der zur Folge hat, dass der Energieaufwand für den Bau der Gebäude höher sein wird als der für den Betrieb. Deshalb ist beim Bauen der Blick auch auf die Materialien zu richten. Nur durch die Auswahl der richtigen, umweltgerechten Baustoffe wird ressourcenschonendes, nachhaltiges Bauen möglich. Dieses Buch entstand durch die Förderung im Rahmen des Projektes GENET (Innovationsnetzwerk graue Energie im Baubereich) durch die Deutsche Stiftung Umwelt. Die Autoren gehen näher auf Themen wie Wärmedämmung und Brandschutz, Dauerhaftigkeit von Baustoffen und auf die Relevanz der Gesamt-Energiebilanzierung ein. Aktuelle Studien und zusammengestellte Praxisbeispiele lassen die Präsenz und den zukünftigen Weg der Thematik deutlich werden.

Tamara Bimesmeier, Karin Gruhler, Clemens Deilmann, Jan Reichenbach, Sonja Steinmetzer
Sekundärstoffe aus dem Hochbau
Energie- und Materialflüsse entlang der Herstellung und des Einsatzortes von Sekundärstoffen aus dem Hochbau für den Baubereich
Abschlussbericht SEROBAU.
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3184
2020, 252 S., 95 Abb. u. 27 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Das Recycling von Bauabfällen ist ein wichtiger Baustein zur Ressourcenschonung. Das Forschungsvorhaben ist eine Sondierungsstudie, die sich insbesondere dem Aspekt der energetischen Aufwendungen im Zuge der Kreislaufführung im Bausektor widmet. Den bisher üblichen massebezogenen materiellen Betrachtungen zum Recycling werden energetische Aufwendungen gegenübergestellt und geprüft, inwieweit sich Recycling auch aus energetischer Perspektive lohnt. Dabei wird die Wertigkeit des möglichen neuen Einsatzortes der Rückbaumaterialien mitberücksichtigt. Für jede Bauproduktgruppe werden instruktive Nutzungsbeispiele in Form charakteristischer "durchgängiger" Prozessketten vom Rückbaumaterial bis zur Einsatzvariante nachgezeichnet und aus energetischer Perspektive in drei Schritten analysiert: 1. Aufbereitung des Rückbaumaterials bis zum Sekundärstoff - Modulare Berechnung des Energieaufwands der Sekundärstoffaufbereitung; 2. Erreichen der funktionalen Äquivalenz (Einsatzfähigkeit als Substitut) auf Grundlage von Unterschieden zwischen Primär- und Sekundärstoffverwendung bis zur Einsatzvariante; 3. Gegenüberstellung der Energieaufwendungen für die Substitut- und Primärstoffherstellung.

Frank U. Vogdt, Diana Fischer, Falk Schaudienst, Michael Schober
LifeCycle KMF
Optimierung der Stoffströme im Lebenszyklus von Bauprodukten aus künstlichen Mineralfaserdämmstoffen
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3166
2019, 212 S., 69 Abb. u. 36 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Aufgrund der Eigenschaften im Hinblick auf den Brand-, Wärme- und Schallschutz findet Mineralwolle in nahezu sämtlichen Baukonstruktionen der wärmeübertragenden Gebäudehülle und des Innenausbaus sowie zur Dämmung von Komponenten der technischen Gebäudeausrüstung Anwendung, so dass der heutige Marktanteil am Gesamtdämmstoffmarkt ca. 54 Prozent beträgt. Es kann davon ausgegangen werden, dass jährlich etwa 160 Tsd. Tonnen Mineralwolle als Abfall deponiert werden. Die Menge wird in den nächsten 50 Jahren kontinuierlich anwachsen. Derzeit existieren keine Recyclingverfahren, die eine mengenmäßig relevante Rückführung der Mineralwolle in den Produktionsprozess gewährleisten können. Im Forschungsvorhaben LifeCycle KMF wurde ein vollständig geschlossener Recyclingkreislauf für Mineralwolle - beginnend mit dem Rückbau, über die Aufbereitung sowie die Verpackung und den Transport bis zur Rückführung in den Herstellungsprozess - systematisch entwickelt und allgemeine Anforderungen sowie Randbedingungen dafür definiert.

Wolfram Jäger, Raik Hartmann
Lehmmauerwerk: Entwurfs- und Konstruktionsgrundsätze für eine Breitenanwendung im Wohnbau unter Berücksichtigung klimatischer Bedingungen gemäßigter Zonen am Beispielstandort Deutschland
EGsL - Abschlussbericht.
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3109
2019, 99 S., 25 Abb., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Basierend auf den Erkenntnissen historischer Lehmbauten sowie statischer Berechnungen und der Bauphysik stützen unsere Untersuchungen die Annahme, dass Mauerwerk mit modernen, großformatigen Lehmsteinen ein viel höheres Leistungspotenzial hat als derzeit angenommen. Dies gilt insbesondere für die Nachhaltigkeit. Die größte Sorge bis heute betrifft die Wasserempfindlichkeit dieses Baustoffs in Bezug auf die strukturelle Stabilität. Dem kann jedoch mit zuverlässigen, prophylaktischen Schutzmaßnahmen begegnet werden. Selbst bei einer maximalen feuchtigkeitsbedingten Festigkeitsabnahme von 20 % besteht für den Tragfähigkeitszustand der Tragfähigkeit noch eine ausreichende Druckfestigkeit. Mit der Feuerwiderstandsfähigkeit von mehr als 60 Minuten, dass es möglich ist, mehrstöckige freistehende Wohnhäuser zu bauen. Dies zeigt, dass die Leistungsfähigkeit des modernen Lehmmauerwerks höher ist als derzeit angenommen, sofern die bei den Arbeiten entwickelten baulichen und technischen Sicherheitsprinzipien für modernes Lehmmauerwerk eingehalten werden.

Konstantin Terytze, Robert Wagner, Michaela Dumm
Überprüfung des Einflusses von standardisiertem Wasser auf das Auslaugverhalten von Bauprodukten im inversen Säulenversuch im Rahmen der Normierung der inversen Säulenelution nach Schössner. Abschlussbericht
Bauforschung, Band T 3308
2014, 157 S., zahlr. Abb. u. Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Kenntnisse über das Auslaugverhalten von Bauprodukten sind für die objektive Bewertung eines möglichen Gefährdungspotenzials mobilisierbarer umweltrelevanter Stoffe erforderlich. Aus diesem Grund sind praxisnahe Eluatherstellungen vorgesehen. Für Bauprodukte zur Injektion in den Boden wird in den Grundsätzen zur "Bewertung der Auswirkungen von Bauprodukten auf Boden und Grundwasser" des DIBt der Säulenversuch mit inverser Fließrichtung genannt (DIBt, 2009). Für dieses Verfahren liegt eine Arbeitsanweisung des Hygiene Instituts des Ruhrgebiets Gelsenkirchen vor. In der Arbeitsanweisung zur Durchführung der inversen Säulenelution ist u.a. eine Elution mit Trinkwasser vorgesehen. In einem von 2008 - 2009 laufenden Forschungsvorhaben zur Normierung des inversen Säulenversuches wurde mittels einer Vergleichsuntersuchung festgestellt, dass die regional unterschiedlichen Trinkwässer einen signifikanten Einfluss auf die Freisetzung und die Vergleichbarkeit des Verfahrens besitzen. Diese beträchtlichen Unterschiede der Qualität des Trinkwassers lassen es nur eingeschränkt als geeignetes Elutionsmittel für Laboruntersuchungen erscheinen. Die in diesem Forschungsvorhaben weiterentwickelte Arbeitsanweisung (DIN-Vorlage) wurde im Unterausschuss Eluierungsverfahren (NA 119-01-02-05 UA) vorgestellt. Dabei wurde vor allem die Verwendung von Trinkwasser als Elutionsmittel in Frage gestellt. Bei der Weiterentwicklung und Validierung der Methode der inversen Säulenelution ist neben der Aufnahme der bisherigen Erfahrungen auch die Umstellung des Verfahrens auf ein standardisiertes Elutionswasser zu prüfen, Der Einfluss auf die weitere Bewertung nach den Grundsätzen zur "Bewertung der Auswirkungen von Bauprodukten auf Boden und Grundwasser" des DIBt ist ebenfalls zu betrachten. Ziel des Forschungsvorhabens ist es, die inverse Säulenelution auf ein standardisiertes Elutionswasser umzustellen. Die sich daraus veränderten Auslaugraten sollen anhand von mehreren Bauprodukten. die laut den Grundsätzen zur "Bewertung der Auswirkungen von

Robert Wagner, Michaela Dumm, Konstantin Terytze
Laborvergleichstest zur Normierung der inversen Säulenelution nach Schössner und Validierung der Parameter und Kriterien für die ökotoxikologische Bewertung von Bauprodukten mittels Ammoniumoxidations- und Bodenatmungstest als Bestandteil einer ökotoxikol. ogischen Testbatterie zur Bewertung der Wirkungen von Bauprodukten auf Böden (Bewertung der ökotoxikologischen Auswirkung von Bauprodukten auf Böden Tl.3). Abschlussbericht
Bauforschung, Band T 3280
2012, 175 S., zahlr. Abb. u. Tab.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Ziel dieses weiterführenden Forschungsvorhabens war es, die in den vorhergehenden Vorhaben erarbeiteten Bewertungsmaßstäbe und -kriterien für die Auswirkung von Bauprodukten auf Böden zu validieren. Es wurden drei Bodeninjektionsmittel, ein Produkt auf Zementleimbasis, ein Polyacrylat und ein Polyurethanharz mittels Säulenelution nach Schössner eluiert. Die ökotoxikologische Wirkung auf Böden wurde anhand der beiden terrestrischen Testverfahren ermittelt. Parallel dazu wurde der Leuchtbakterienlumineszenztest (DIN EN ISO 11348-2), der Algenwachstumshemmtest (DIN 38412-33) und der Abbautest gemäß OECD 301 E (Screening-Test) durchgeführt. Die Ergebnisse der ökotoxikologischen Untersuchungen der Bauprodukteluate ergaben im Leuchtbakterientest keine Toxizität. Im Algentest zeigten nur die Eluate des Polyacrylates eine deutliche Toxizität an. Im Abbautest erwies sich nur der Zementleim als nicht abbaubar. Der Versuchsansatz mit Zementleim zeigte in den terrestrischen Tests nur geringe Wirkungen. In den Versuchsansätzen mit den Polyacrylat-Eluaten wurden in den terrestrischen Tests deutliche Wirkungen beobachtet. Im Nitrifikationstest traten Hemmeffekte bis zu 28 Prozent auf. Dagegen wiesen die Bodenatmungskurven Förderungen bis zu 47 Prozent auf, die auf die gute Abbaubarkeit der Polyacrylateluate zurückzuführen waren. Damit wurden die Testergebnisse der ersten beiden Vorhaben bestätigt. Eine Auswertung aller bisher erhaltenen Ergebnisse der Polyacrylateluate ergab eine positive Korrelation des Summenparameters DCC mit den ermittelten Wirkungen in den eingesetzten Ökotoxizitätstest. Die Bewertungsparameter werden durch die aktuellen Ergebnisse grundlegend gestützt. Im Bodenatmungstest hat sich der Parameter "kumulative CO2- Bildung (CR)" als sehr zuverlässiger Bewertungsparameter herausgestellt, ebenso wie der Parameter: NO2 - N Bildung der potentiellen Nitrifikation. Die Grenze von 25 Prozent Abweichung zur Kontrolle (Hemmung/Förderung) als Bewertungskriterium zur Abschätzung von nicht tolerierbaren Auswirkungen von