Beton-3D-Druck - Machbarkeitsuntersuchungen zu kontinuierlichen und schalungsfreien Bauverfahren durch 3D-Formung von Frischbeton. Abschlussbericht

Frischbetonverbundsysteme (FBV-Systeme) - Sachstand und Handlungsempfehlungen
DBV-Heft, Band 44
Fassung Oktober 2018.
2018, 71 S., Abb. u. Tab., Softcover

 

 

Das Ziel der Anwendung von FBV-Systemen als Zusatzmaßnahme bei WU-Betonkonstruktionen nach WU-Richtlinie ist die Erhöhung des Zuverlässigkeitsniveaus bei der Sicherstellung der Wasserundurchlässigkeit. Gleichwohl spiegelt der Markt wider, dass es Unklarheiten bzgl. der Eigenschaften und Anwendungsgrenzen der erforderlichen Planung und der Ausführungsrandbedingungen gibt. Zudem ist bislang die Regelwerksituation für FBV-Systeme auch vor dem aktuell sich ändernden Bauordnungsrecht unklar, und die Verwendungssicherheit der Systeme für die am Bau Beteiligten (Bauherr, Planer, Ausführende) ist nicht gegeben. Das Heft 44 gibt einen umfassenden Überblick zur Wirkungsweise der bisherigen Erfahrungen und zur baurechtlichen Einstufung sowie Handlungsempfehlungen zu Planung und Ausführung.

Frischbetonverbundfolie
DBV-Heft, Band 37
Fassung August 2016.
2016, 60 S., zahlr. Abb. u. Tab., Softcover

 

 

Lars Meyer, Serdar Bilgin, Sebastian Filusch, Thomas Freimann, Ulli Heinlein, Knut Herrmann
Bauwerksabdichtung mit Frischbetonverbundfolie - Grundlagen zur Erstellung eines Regelwerks für eine innovative Bauart
Abschlussbericht.
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3183
2020, 249 S., zahlr. Abb. u. Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Frischbetonverbundsysteme (FBVS) werden in Deutschland i. d. R. als zusätzliche wasserseitige Abdichtungsebene auf wasserundurchlässigen Stahlbetonkonstruktionen (WU-Betonkonstruktion) angeordnet. Diese Form der Bauwerksabdichtung wird in Deutschland vermehrt seit 2012 eingesetzt und ist als neue Bauart bisher keinen Regelwerken zuzuordnen. Zum einen werden die FBVS i. d. R. nicht als eigenständige Abdichtung nach DIN 18533 angesehen, zum anderen werden sie derzeit nicht in der DAfStb-Richtlinie "Wasserundurchlässige Bauwerke aus Beton" behandelt. Der Verwendbarkeitsnachweis wurde bisher über allgemein bauaufsichtliche Prüfzeugnisse (abP) erbracht, der allerdings nicht auf einheitlichen Prüfgrundsätzen beruhte. Wesentliche Merkmale verschiedener Produkte können daher nur schwer miteinander verglichen werden. Neben diesen Unklarheiten zur Vergleichbarkeit von Produkten sind am Markt nach wie vor zahlreiche Planungs- und Anwendungsfragen zur Bauart vorhanden.

Mathias Näther, Venkatesh Naidu Nerella, Martin Krause, Günter Kunze, Viktor Mechtcherine, Rainer Schach
Beton-3D-Druck - Machbarkeitsuntersuchungen zu kontinuierlichen und schalungsfreien Bauverfahren durch 3D-Formung von Frischbeton. Abschlussbericht
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3024
2017, 102 S., zahlr. Abb. u. Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Additive Fertigungsverfahren wie der 3D-Druck revolutionieren momentan verschiedenste Bereiche der Industrie und begeistern mit beinahe unbegrenzten Anwendungsmöglichkeiten und Materialvielfältigkeit. In der Bauindustrie wird das Produktionsverfahren hauptsächlich im Bereich des Beton-Fertigteilbaus vorangetrieben. Um die Einsatzgebiete zu erweitern entwickelte ein Team aus verschiedenen baurelevanten Disziplinen im Projekt eine Technologie, die den 3D-Druck in Zukunft direkt auf die Baustelle bringen soll. Kern des Verfahrens ist der schichtenweise Austrag eines schnell erhärtenden Spezialbetons aus einem Druckkopf. Der Druckkopf wird geometrisch präzise mit Hilfe eines Großraumroboters geführt. Die Steuerung des gesamten Prozesses erfolgt über Datentypen, die vor allem Geometrie- und Stoffdaten enthalten und aus speziell aufbereiteten Bauwerksmodellen generiert werden.

Wolfgang Brameshuber, Xiaochen Lin, Anya Vollpracht
Auslaugverhalten von Zementsuspensionen. Abschlussbericht
Bauforschung, Band T 3309
2014, 74 S., zahlr. Abb. u. Tab.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Eine Überprüfung der Verträglichkeit für Boden und Grundwasser ist im Rahmen von Zulassungsprüfungen für Injektionsmittel vorgesehen. Der inverse Säulenversuch nach Schössner, der als Standardversuch vorgegeben ist, ist für Zementsuspension nicht geeignet, da er das Auslaugverhalten von Zementinjektionen nicht realistisch abbilden kann. Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens wurden drei unterschiedliche Auslaugversuche mit einer marktüblichen Zementsuspension durchgeführt und ihre Eignung für das Zulassungsverfahren geprüft. Als Versuchsmaterial wurde ein Gemisch aus einer Zementsuspension und einem Quarzsand hergestellt, das einen Boden nach HDI-Injektion simulieren soll. Im ersten Versuch, dem sog. Frischbetonstandtest, wurde das Gemisch in eine speziell angefertigte Form eingefüllt und die Oberfläche mit deionisiertem Wasser beaufschlagt, welches zu festgelegten Zeiten gewechselt wurde. Zusätzlich wurde versucht, den Frischbetonstandtest weiter zu vereinfachen und Prüfstreuungen zu reduzieren. Hierzu wurde der Baustoff in einen handelsüblichen PP-Behälter gefüllt und eine Sandüberdeckung verwendet (modifizierter Frischbetonstandtest). Auf diese Weise konnte die übliche Versuchseinrichtung des DAfStb-Langzeitstandtests verwendet werden. Zum Vergleich wurde der Langzeitstandtest nach DAfStb-Richtlinie durchgeführt. Es wurde festgestellt, dass die beiden Frischbetonstandtests erhebliche Unterschiede in den gemessenen Konzentrationen aufweisen. Der Einsatz der Sandschicht führte zu einer deutlichen Verringerung der Auslaugung von Natrium, Kalium, Chlorid, Sulfat, Barium und Molybdän insbesondere während der ersten Stunden der Hydratation. Eine Berechnung basierend auf der Diffusionsgleichung zeigte, dass der Einfluss der Grenzschicht mit steigender Durchlässigkeit der Grenzschicht und zunehmender Gefügedichte des Baustoffs sinkt. Da der Diffusionskoeffizient im Baustoff zu Beginn der Hydratation hoch ist, ist das experimentelle Ergebnis plausibel. Mit fortschreitender Reaktion sollte der Einfluss der Sandschicht st

Wolfgang Brameshuber, Xiaochen Lin, Anya Vollpracht
Erstellung einer Datenbasis zum Auslaugverhalten von Frischbeton unterschiedlicher Zusammensetzung. Abschlussbericht
Bauforschung, Band T 3310
2014, 146 S., zahlr. Abb. u. Tab.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens wurden sechs Betone aus einem Portlandzement, einem Portlandkalksteinzement und einem Hochofenzement in Kombination mit zwei verschiedenen Flugaschen bzw. mit einem Silikastaub mit unterschiedlichen Auslaugverfahren untersucht. Ziel dieses Forschungsvorhabens war es, eine experimentelle Grundlage für die Bewertung der Auslaugung während der Frischbetonphase im Rahmen von bauaufsichtlichen Zulassungen zu schaffen. Für die Untersuchungen wurden ein Portlandzement, ein Portlandkalksteinzement und ein Hochofenzement ausgewählt, welche alle aus demselben Werk stammen. Der Portlandzement wurde zusätzlich mit zwei verschiedenen Flugaschen bzw. mit einem Silikastaub kombiniert, so dass insgesamt sechs Bindemittel bzw. Bindemittelkombinationen zu untersuchen waren. Die Ausgangsstoffe wiesen repräsentative Schwermetallgehalte auf, wobei die Flugaschen für die meisten Schwermetalle höhere Gehalte als die Zemente und der Silikastaub zeigten. Im ersten Versuch, dem einfachen Laborversuch, dem Frischbetonstandtest, wurde der Frischbeton in eine speziell angefertigte Form eingefüllt und die Oberfläche mit deionisiertem Wasser beaufschlagt, welches zu festgelegten Zeiten gewechselt wird. Der Versuch wurde bis zum Alter von 57 Tagen durchgeführt. Zusätzlich wurde ein praxisgerechter dynamischer Versuch für drei ausgewählte Betone durchgeführt. Hierbei wurde Frischbeton auf einen von Leitungswasser durchströmten Sandboden aufgebracht. Das Leitungswasser soll strömendes Grundwasser simulieren. Es wird jeweils eine Mischprobe über den Zeitraum zwischen zwei Eluatentnahmen aus dem Überlauf des Ablaufbeckens gewonnen und analysiert. Zum Vergleich wurde der Langzeitstandtest an drei Betonen durchgeführt. Vergleicht man die verschiedenen Bindemittelkombinationen, so ist festzustellen, dass die flugaschhaltigen Betone trotz höherer Schwermetallgehalte für die meisten umweltrelevanten Stoffe keine erhöhten Freisetzungen zeigen.

W. Brameshuber, S. Uebachs
Entwicklung von Selbstverdichtenden Betonen des Stabilisierertyps zum speziellen Einsatz im Wohnungsbau. Abschlussbericht
Bau- und Wohnforschung, Band F 2527
2009, 156 S., 146 Abb., 24 Tab.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Ziel des Forschungsvorhabens war, die Leistungsfähigkeit von Selbstverdichtenden Betonen (SVB) des Stabilisierertyps beim Einsatz im Wohnungsbau aufzuzeigen. Insbesondere sollte anhand von Modellbetonagen überprüft werden, inwieweit StabilisierertypSVB für Bauaufgaben im Bereich des Wohnungsbaues geeignet sind. Dieses erfolgte durch vergleichende Untersuchungen mit Mehlkorntyp-SVB, die vergleichbare rheologische Eigenschaften aufweisen. Die Fülleigenschaften eines SVB in einer vorgegebenen Schalung werden maßgeblich von dessen Fließeigenschaften bestimmt. Die Fließeigenschaften werden von den rheologischen Eigenschaften des SVB sowie von der Reibung zwischen SVB und Schalung, der so genannten Fluid-Struktur-Interaktion, bestimmt. Da Stabilisierertyp-SVB im Vergleich zu Mehlkorntyp-SVB aufgrund ihrer Zusammensetzung einen höheren Anteil an grober Gesteinskörnung aufweisen, die diese Reibung beeinflusst, wurde ein Schwerpunkt auf die Untersuchung der Fluid-Struktur-Interaktion gelegt. Insgesamt wurde gezeigt, dass mit Stabilisierertyp-SVB Stahlbetonbauteile für den Wohnungsbau mit hoher Qualität hergestellt werden können. Mehlkorntyp-SVB weisen zwar i. d. R. ein deutlich besseres Fließverhalten auf, jedoch kommen diese besseren Eigenschaften nur bei geometrisch komplexen Bauteilen zum Zuge. Bei erhöhten Anforderungen an die Sichtbetonqualität hat der Mehlkorntyp-SVB Vorteile. Die im Wohnungsbau üblicherweise anzutreffenden Bauteile ohne erhöhte Anforderungen an die Sichtbetonqualität, wie z. B. Wände, Stützen, Platten und Treppen, sind gut mit einem Stabilisierertyp-SVB herstellbar. Insgesamt ist bei einem breiteren Einsatz von SVB im Wohnungsbau, sowohl von Stabilisierertyp- als auch von Mehlkorntyp-SVB, mit einer höheren Bauteilqualität zu rechnen, was insgesamt zu einer nachhaltigeren Bauweise führt.