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Forschungsbericht: Dauerhafte und wärmedämmende Wandelemente aus Fertigteil-Hybriden aus Ultrahochleistungsbeton (UHPC) und chemisch aufgetriebenen, lufthärtendem, mineralischen Schaumbeton

Dauerhafte und wärmedämmende Wandelemente aus Fertigteil-Hybriden aus Ultrahochleistungsbeton (UHPC) und chemisch aufgetriebenen, lufthärtendem, mineralischen Schaumbeton

Abschlussbericht
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3128
Bernhard Middendorf, Ekkehard Fehling
Univ. Kassel, Institut für Konstruktiven Ingenieurbau, Fachgebiet Werkstoffe des Bauwesens und Bauchemie
2019, 71 S., 56 Abb. u. 9 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag
Best.-Nr. F 3128 (Kopie des Manuskripts)
ISBN 978-3-7388-0378-5

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Inhalt

Konventionelle Wandelemente bestehen heutzutage meist aus einer Vielzahl an Materialen, um den Anforderungen an den Lastabtrag sowie an den Wärmeschutz nach EnEV zu entsprechen. Diese Materialen werden beispielsweise verklebt, sodass beim Rückbau keine sortenreine Trennung möglich ist. Dieses Problem soll durch das rein mineralische Wandsystem aus zwei UHPC-Schalen, die den wärmedämmenden und lastabtragenden Schaumkern schützen, erzielt werden. Für die Entwicklung eines vollständig mineralischen, tragenden und gleichzeitig wärmedämmenden Wandbauteiles wurden außenliegende ultrahochfeste Betonschalen (UHPC) und ein innenliegender Schaum auf UHPC-Basis zu einem Sandwichwandelement kombiniert. Dabei wurde ein mineralischer, chemisch aufgetriebener, lufthärtender Schaum (CLM-Schaum) auf Basis einer UHPC-Feinkornmischung genutzt, der im Gegensatz zu Porenbeton lufterhärtend ist und keine energieintensive Autoklavierung benötigt.

Verfügbare Formate

Inhaltsverzeichnis

1. Materialentwicklung
2. Bemessung der Wandelemente und Validierung
3. Bau und Monitoring des Demonstrators
4. Lebenszykluskostenvergleich UHPC-CLMS mit marktüblichen Wandkonstruktionen
5. Zusammenfassung und Schlussfolgerungen

Publikationslisten zum Thema:
Wand, Außenwand, Wandsystem, Sandwichelement, Ultrahochleistungsbeton, UHPC, Betonbau, Fertigteilbau, Schaumbeton, Entwicklung, Wärmedämmung, Tragwerk, Lastabtragung, Multifunktionalität, Material, Baustoff, Rückbau, Trennung, Bauteil, Versuch, Versuchsreihe, Porenbeton, Innovationsprogramm Zukunft Bau,

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Forschungsberichte

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CONPrint3D-Ultralight - Herstellung monolithischer, tragender Wandkonstruktionen mit sehr hoher Wärmedämmung durch schalungsfreie Formung von Schaumbeton

Viktor Mechtcherine, Jens Otto, Frank Will, Viacheslav Markin, Christof Schröfl, Venkatesh Naidu Nerella, Martin Krause, Charlotte Dorn, Mathias Näther
CONPrint3D-Ultralight - Herstellung monolithischer, tragender Wandkonstruktionen mit sehr hoher Wärmedämmung durch schalungsfreie Formung von Schaumbeton
Abschlussbericht.
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3181
2020, 127 S., 78 Abb. u. 35 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

Beton-3D-Druck ist eine kontinuierliche, schalungsfreie Bautechnologie nach dem Prinzip der additiven Fertigung, die wirtschaftliche Errichtung von Bauwerkstrukturen unter Baustellenbedingungen ermöglicht. Das Projekt beschäftigte sich mit der Erweiterung des Verfahrens auf Schaumbeton mit dem Ziel, die Grundlagen einer Technologie zur Erstellung tragender Wände zu entwickeln. Schaumbeton zeichnet sich durch geringe Rohdichte und gute Wärmedämmeigenschaften aus. Die entwickelten Schaumbetone, technologischen und baustofflich-analytischen Prozesse und Verfahren, sowie die Maschinenelemente einschließlich deren Integration stellen elementare Grundlagen dar, die zur großtechnischen und baupraktischen Umsetzung von schalungsfreien Formgebungsverfahren mit Schaumbetonen notwendig sind. Die Projektergebnisse können von Baustoff- und Zusatzmittelherstellern, Baumaschinenherstellern sowie Baufirmen genutzt werden, um mit beschränktem Aufwand aus dem prototypisch nachgewiesenen 3D-Druck von Schaumbeton marktfähige Produkte und Technologien mit ausgeprägten Alleinstellungsmerkmalen weiterzuentwickeln. Die erfolgte positive Bewertung der Wirtschaftlichkeit des Bauverfahrens stellt eine ausgezeichnete Grundlage für deren Überführung in die Baupraxis dar.

Dauerhafte und wärmedämmende Wandelemente aus Fertigteil-Hybriden aus Ultrahochleistungsbeton (UHPC) und chemisch aufgetriebenen, lufthärtendem, mineralischen Schaumbeton

Bernhard Middendorf, Ekkehard Fehling
Dauerhafte und wärmedämmende Wandelemente aus Fertigteil-Hybriden aus Ultrahochleistungsbeton (UHPC) und chemisch aufgetriebenen, lufthärtendem, mineralischen Schaumbeton
Abschlussbericht.
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3128
2019, 71 S., 56 Abb. u. 9 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

Bemessung und Konstruktion von selbstaufschwimmenden Hochwassersperren in Beton-Sandwichbauweise: Selbstaufschwimmende Hochwassersperren

Jürgen Schnell, Robert Jüpner, Kasem Maryamh, Michael Eiden
Bemessung und Konstruktion von selbstaufschwimmenden Hochwassersperren in Beton-Sandwichbauweise: Selbstaufschwimmende Hochwassersperren
Abschlussbericht.
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3155
2019, 85 S., 113 Abb. u. 24 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

Hochwassersicheres Bauen ist eine Aufgabe, der in vielen gewässernahen Regionen Deutschlands große sicherheitstechnische und volkswirtschaftliche Bedeutung zukommt. Zusätzliche Herausforderungen entstehen durch die statistisch belegte erhebliche Zunahme lokaler Starkregenereignisse, die mit geringer Vorwarnzeit eintreten. Der Aufbau der zur Verfügung stehenden mobilen Schutzeinrichtungen erfordert eine Vielzahl von eingewiesenen Arbeitskräften, die erfahrungsgemäß im Ernstfall - erst recht bei ohne Vorwarnung auftretenden lokalen Starkregenereignissen - nicht im erforderlichen Umfang zur Verfügung steht. Bekannte selbstaufschwimmende Systeme erfüllen bisher nicht die gestellten Anforderungen an Robustheit (Befahrbarkeit) und Dauerhaftigkeit. Als ein Beitrag zur Begrenzung von Hochwasserschäden wurde an der TU Kaiserslautern eine selbsttätig aufschwimmende Hochwassersperre entwickelt, die allen Anforderungen hinsichtlich Funktionalität, Dauerhaftigkeit und Tragfähigkeit gerecht wird. Die Konstruktion besteht aus einem Sandwichelement mit Deckschichten aus Hochleistungsbeton und zeichnet sich durch die Verwendung eines wartungsfreien, wasserdichten Betongelenkes aus, das in jeder Position alle auftretenden Kräfte überträgt.

Zementgebundener kohlenstofffaserverstärkter Hochleistungswerkstoff (Carbonkurzfaserbeton)

Oliver Fischer, Dirk Volkmer, Philipp Lauff, Manuel Hambach, Matthias Rutzen
Zementgebundener kohlenstofffaserverstärkter Hochleistungswerkstoff (Carbonkurzfaserbeton)
Abschlussbericht.
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3178
2019, 109 S., 69 Abb. u. 29 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

Seit längerem gibt es intensive Bestrebungen, den volkswirtschaftlich außerordentlich bedeutsamen Verbundwerkstoff Stahlbeton weiterzuentwickeln und dazu vor allem die Zugfestigkeit von Beton zu erhöhen. Mit dem an der Universität Augsburg entwickelten Herstellungsverfahren, bei dem die Ausrichtung beigemischter Kohlenstofffasern durch eine Düse gezielt eingestellt werden kann, ist es gelungen, mit handelsüblichen Ausgangsstoffen und im Grunde praxisgerechten Verfahren eine signifikante Erhöhung des Verhältniswertes von Zug- und Druckfestigkeit bei Zementsteinproben zu erreichen. In den Untersuchungen zur Materialentwicklung konnte gezeigt werden, dass die hohen Festigkeiten der faserverstärkten Prüfkörper auch mit kürzeren Fasern erreicht werden können und somit besser verarbeitbare Mörtel gleicher Festigkeit herstellbar sind. Ein sowohl preisliches als auch in der Ökobilanz günstigeres System konnte ohne Festigkeitsverlust realisiert werden, indem teure neuwertige Fasern durch günstigere Recyclingprodukte ersetzt wurden.

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Schnell, Jürgen; Lohaus, Ludger; Mark, Peter
Zum 60. Geburtstag von Prof. Dr.-Ing. Rolf Breitenbücher
Beton- und Stahlbetonbau, 2017

Steinbock, Oliver; Curbach, Manfred; Hänseroth, Thomas
Willy Gehler - Versuch einer Einordnung. Workshop und Ausstellung zu Leben und Wirken eines umstrittenen Hochschullehrers und Stahlbetonpioniers
Beton- und Stahlbetonbau, 2017

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