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Entwicklung von Verfahren zum praxisgerechten Umgang mit umweltrelevanten Merkmalen (Teilvorhaben 6)
Autor: Vollpracht, Anya; Weiler, Lia
Quelle: Schlussberichte zum BMBF-Verbundforschungsvorhaben "R-Beton - Ressourcenschonender Beton - Werkstoff der nächsten Generation". Schwerpunkt 2: Praxisanforderungen an die neuen Werkstoffe; Deutscher Ausschuss für Stahlbeton
Seiten: 125-200
2022
Publikationslisten zum Thema:
Gesteinskörnung, DIN 4226, Freisetzung, Grenzwert, Auslaugverhalten, Bindemittel, Auslaugversuch, Qualitätssicherung, Gütesicherung, Umweltverträglichkeit, Datengrundlage, Außenbauteil, Schwellenwert, Maximalwert, Forschungsbedarf, Schwermetall, Aussagekraft, Betonprüfung, Prüfverfahren, Beton, Versuch, Regelung, Test, DIN, Experiment, Qualität, Projekt, Beurteilung, Forschung, Asche, PAK, mineral aggregate, release, limit value, leach behavior, binder, quality securing, quality assurance, environmental compatibility, data foundation, external structural element, threshold value, maximum value, research requirement, heavy metal, significance, concrete test, test method, concrete, test, control, test, DIN, experiment, quality, project, judgment, research,
Gesteinskörnung, DIN 4226, Freisetzung, Grenzwert, Auslaugverhalten, Bindemittel, Auslaugversuch, Qualitätssicherung, Gütesicherung, Umweltverträglichkeit, Datengrundlage, Außenbauteil, Schwellenwert, Maximalwert, Forschungsbedarf, Schwermetall, Aussagekraft, Betonprüfung, Prüfverfahren, Beton, Versuch, Regelung, Test, DIN, Experiment, Qualität, Projekt, Beurteilung, Forschung, Asche, PAK, mineral aggregate, release, limit value, leach behavior, binder, quality securing, quality assurance, environmental compatibility, data foundation, external structural element, threshold value, maximum value, research requirement, heavy metal, significance, concrete test, test method, concrete, test, control, test, DIN, experiment, quality, project, judgment, research,
Schlussberichte zum BMBF-Verbundforschungsvorhaben "R-Beton - Ressourcenschonender Beton - Werkstoff der nächsten Genera
Deutscher Ausschuss für Stahlbeton, Band 640
Ingmar Borchers, Christoph Müller, Aleksandar Pancic, Jürgen Schnell, Maik Seidel, Anya Vollpracht, Lia Weiler
Hrsg.: Deutscher Ausschuss für Stahlbeton e.V. -DAfStb-, Berlin
2022, 216 S., 297 mm, Softcover
Beuth
ISBN 978-3-410-65854-2
Deutscher Ausschuss für Stahlbeton, Band 640
Ingmar Borchers, Christoph Müller, Aleksandar Pancic, Jürgen Schnell, Maik Seidel, Anya Vollpracht, Lia Weiler
Hrsg.: Deutscher Ausschuss für Stahlbeton e.V. -DAfStb-, Berlin
2022, 216 S., 297 mm, Softcover
Beuth
ISBN 978-3-410-65854-2
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Inhalt
Die Schlussberichte zum BMBF-Verbundforschungsprojekt "R-Beton - Ressourcenschonender Beton - Werkstoff der nächsten Generation" sind in den Heften 639, 640, 641, aufgeteilt auf drei thematische Schwerpunkte, in der Schriftenreihe des Deutschen Ausschusses für Stahlbeton veröffentlicht. Das gemeinsam in allen drei Heften abgedruckte Vorwort stellt das Gesamtprojekt mit seinen Zielen, Hintergründen und der Projektstruktur vor. Die Verringerung des Rohstoff- und Materialverbrauchs gehört zu den wesentlichen Herausforderungen unserer Zeit. Ein effizienter Umgang mit natürlichen Ressourcen ist eine zentrale Forderung, die auch die Wettbewerbsfähigkeit eines Sektors beeinflusst. Gerade das Bauwesen ist aufgrund seines hohen Materialbedarfs eine Schlüsselwirtschaft zur Erzielung spürbarer Fortschritte auf diesem Gebiet. Bei einer jährlichen Betonherstellung in Deutschland von ca. 100 Mio. m³ besteht ein großes Optimierungspotenzial. Etwa die Hälfte dieser Menge wird als Konstruktionsbeton verbaut. Der übrige Teil wird für technisch weniger anspruchsvolle Betone in Betonwaren, Verdämmungen im Bergbau etc. verwendet. Die Verbundpartner haben sich die Frage gestellt, wieso sich in Deutschland, einem der innovativsten Länder Europas und der Welt, rezyklierte Gesteinskörnung in der Betonproduktion als ressourcenschonende Ausgangsstoffalternative noch nicht etabliert hat. Die Antwort liegt betontechnologisch betrachtet in den zahlreichen restriktiven Randbedingungen begründet, die für eine praxisgerechte Verwendung kaum einen Anreiz, aber eine Reihe von Hemmnissen bieten. Erklärtes Ziel der Verbundpartner war es, die aufgezeigten Schwierigkeiten auf der Basis von wissenschaftlichen Untersuchungen auszuräumen und somit dazu beizutragen, dass in der Zukunft der Einsatz von rezyklierter Gesteinskörnung, wenn bei ganzheitlicher Betrachtung sinnvoll, eine breite praktische Anwendung erfährt.
Verfügbare Formate
Publikationslisten zum Thema:
Gesteinskörnung, DIN 4226, Freisetzung, Grenzwert, Auslaugverhalten, Bindemittel, Auslaugversuch, Qualitätssicherung, Gütesicherung, Umweltverträglichkeit, Datengrundlage, Außenbauteil, Schwellenwert, Maximalwert, Forschungsbedarf, Schwermetall, Aussagekraft, Betonprüfung, Prüfverfahren, Beton, Versuch, Regelung, Test, DIN, Experiment, Qualität, Projekt, Beurteilung, Forschung, Asche, PAK, mineral aggregate, release, limit value, leach behavior, binder, quality securing, quality assurance, environmental compatibility, data foundation, external structural element, threshold value, maximum value, research requirement, heavy metal, significance, concrete test, test method, concrete, test, control, test, DIN, experiment, quality, project, judgment, research, Recyclingbeton, Ressourcenschonung, Bemessungsgrundsatz, Bewertungsgrundlage, Alkaliempfindlichkeit, Gesteinskörnung, Betonherstellung, Umweltauswirkung, Anforderung, Werkstoff,
Gesteinskörnung, DIN 4226, Freisetzung, Grenzwert, Auslaugverhalten, Bindemittel, Auslaugversuch, Qualitätssicherung, Gütesicherung, Umweltverträglichkeit, Datengrundlage, Außenbauteil, Schwellenwert, Maximalwert, Forschungsbedarf, Schwermetall, Aussagekraft, Betonprüfung, Prüfverfahren, Beton, Versuch, Regelung, Test, DIN, Experiment, Qualität, Projekt, Beurteilung, Forschung, Asche, PAK, mineral aggregate, release, limit value, leach behavior, binder, quality securing, quality assurance, environmental compatibility, data foundation, external structural element, threshold value, maximum value, research requirement, heavy metal, significance, concrete test, test method, concrete, test, control, test, DIN, experiment, quality, project, judgment, research, Recyclingbeton, Ressourcenschonung, Bemessungsgrundsatz, Bewertungsgrundlage, Alkaliempfindlichkeit, Gesteinskörnung, Betonherstellung, Umweltauswirkung, Anforderung, Werkstoff,
Weitere Aufsätze aus diesem Buch:
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Entwicklung praxistauglicher Ansätze zur Bewertung der Alkaliempfindlichkeit von RC-Gesteinskörungen bei der Betonherstellung (aus Teilvorhaben 5) 2022
Quelle: Schlussberichte zum BMBF-Verbundforschungsvorhaben "R-Beton - Ressourcenschonender Beton - Werkstoff der nächsten Generation". Schwerpunkt 2: Praxisanforderungen an die neuen Werkstoffe; Deutscher Ausschuss für Stahlbeton
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Berücksichtigung der Bemessungsansätze nach EC 2 (Teilvorhaben 3) 2022
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Infraleichtbeton ist ein sehr leichter Beton, der sowohl die tragende als auch die wärmedämmende Funktion der Gebäudehülle in einem monolithischen Material vereint und damit eine gestalterisch anspruchsvolle und nachhaltige Bauweise ermöglicht. Die Erkenntnisse aus langjähriger Forschung zum Einsatz von Infraleichtbeton im Geschosswohnungsbau sind in diesen Leitfaden eingeflossen. Die Autoren stellen Ansätze für den materialgerechten Entwurf, die konstruktive Durchbildung und die Bemessung vor. Sie bieten darüber hinaus einen Überblick über bauphysikalische Eigenschaften des Materials sowie Hinweise zur Bauausführung. Mit diesem Handbuch steht erstmals eine Planungshilfe für Planer, Bauherren und Baufirmen, die mit diesem neuartigen Hochleistungsleichtbeton arbeiten möchten, zur Verfügung.
Chemischer Angriff auf Beton - Prüfverfahren zur Bewertung des Säurewiderstands von Beton
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In den letzten Jahren wurden diverse Prüfverfahren und Methoden entwickelt, um die Leistungsfähigkeit von Beton bzw. Bindemittel hinsichtlich des Widerstands gegenüber betonaggressiven Einwirkungen beurteilen zu können. Ein wesentliches Ziel von Prüfverfahren zur Beurteilung der Dauerhaftigkeit von Baustoffen ist, die im Laufe der Nutzungsdauer zu erwartenden Einwirkungen auf den Baustoff realitätsnah abzubilden. Dazu sind die Prüfparameter auf die im jeweiligen Anwendungsbereich vorherrschenden Umgebungs- und Randbedingungen anzupassen. Daneben sind auch die Bewertungskriterien individuell unter Berücksichtigung der im Einzelfall geforderten Nutzungsdauer eines Bauwerks festzulegen. Eine systematische Zuordnung von adäquaten Prüfverfahren bzw. Prüfparametern und Bewertungskriterien für die verschiedenen Anwendungsbereiche im Betonbau, in denen betonaggressive Einwirkungen auftreten, ist mit Ausnahme von Einzelfällen bislang nicht vorhanden. Daneben stellt sich in der Praxis immer wieder das Problem, das Angriffspotenzial der Umgebung eines Bauwerks prüftechnisch zu erfassen und zu bewerten. In Ergänzung zum DBV-Merkblatt "Chemischer Angriff auf Beton - Empfehlungen zur Prüfung und Bewertung" (Fassung Mai 2017) werden im DBV-Heft 41 "Chemischer Angriff auf Beton - Prüfverfahren zur Bewertung des Säurewiderstands von Beton" bisher nicht in Normen geregelte, aber in Deutschland durchaus gängige Prüfverfahren zur Beurteilung des Säurewiderstands von Beton zusammengestellt und in Bezug auf die wesentlichen Prüfparameter beschrieben.
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Edition Bausubstanz, Band 1
Instandsetzung des Laufenmühle-Viadukts
2017, 49 S., 50 Abb. , Softcover
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Mit dem Sonderheft der Zeitschrift "BAUSUBSTANZ" mit Themenschwerpunkt Betoninstandsetzung werden umfassende Informationen über die Bestandserfassung, Bestandsbewertung und Sanierung des über 100 Jahre alten denkmalgeschützten Laufenmühle-Viadukts gegeben. Das Viadukt ist mit zwei weiteren vergleichbaren Bogenbrücken Bestandteil der historischen Bahnstrecke der Schwäbischen Waldbahn. Heute wird diese für den Museums- und Freizeitverkehr mit historischen Dampf- und Dieselzügen von Schorndorf über Rudersberg nach Welzheim befahren. Die Schwäbische-Wald-Bahn GmbH ist als Eisenbahninfrastrukturunternehmen für die Unterhaltung des 11 Kilometer langen Streckenabschnitts zwischen Rudersberg und Welzheim verantwortlich. Die Sanierung des Laufenmühle-Viadukts hat sich als eine große Herausforderung erwiesen, sowohl in technischer als auch in finanzieller Hinsicht. Eine erste Sanierungsplanung sah zur statischen Sicherung eine ergänzende, ca. 30 bis 50 cm starke Betonvorsatzschale unterhalb der Bögen vor, ein Fahrverbot ab 2016 für die Zeit der Sanierungsarbeiten sowie Kosten von geschätzten 3,5 Mio. Euro. Der Bauherr entschied sich jedoch dazu, ein interdisziplinäres Team aus Bauingenieuren, Bauwerksprüfern, Geophysikern, Bauchemikern und Baustoffingenieuren mit einer Überarbeitung des bestehenden Konzeptes zu beauftragen. Es erfolgten ergänzende und erweiternde Voruntersuchungen zur Bestandsbewertung. Durch den flächigen Einsatz von Bauradar konnten geschädigte und ungeschädigte Bogenbereiche auskartiert und über gezielte Materialproben verifiziert werden. Auf dieser Basis war eine innovative Herangehensweise bei der statischen Nachweisführung möglich. Für die nur noch lokal auszuführenden Verpressarbeiten wurde von der IONYS AG das geeignete Verpressmaterial konzipiert und am Objekt dessen Praktikabilität getestet. Der Erfolg der Verpressungen wurde mit Bauradar kontrolliert und dokumentiert.
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In den verschiedenen Bereichen des Betonbaus ist Beton einem chemischen Angriff von außen ausgesetzt, der die Dauerhaftigkeit des betreffenden Bauteils bzw. des gesamten Bauwerks beeinträchtigen kann. Für einen chemischen Angriff in natürlichen Böden und Grundwässern bestehen normative Vorgaben, um den Angriffsgrad anhand der Art und Konzentration der angreifenden Stoffe in Expositionsklassen einzustufen. Ob und inwieweit die Regelungen für Böden und Grundwässer auch auf andere Bereiche mit chemischem Angriff auf Beton zu übertragen ist, ist stets im Einzelfall zu überprüfen. Der Hauptausschuss Baustofftechnik des DBV hat daher den Arbeitskreis "Chemischer Angriff auf Beton" beauftragt, dieses Merkblatt zu erarbeiten. Es soll Hilfestellung bei der Bewertung einer projektspezifischen chemischen Angriffssituation auf Beton sowie bei der Planung und Ausführung von Schutzprinzipien leisten.
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Im Auftrag des DBV wurden am Lehrstuhl für Baustofftechnik der Ruhr-Universität Bochum an verschiedenen Vergussbetonen eingehende Laboruntersuchungen u. a. zur Hydratationswärme- und Festigkeitsentwicklung, zum Frostwiderstand sowie zur sekundären Ettringitbildung vorgenommen. Zum Forschungshintergrund: In der DAfStb-Richtlinie Herstellung und Verwendung von zementgebundenem Vergussbeton und Vergussmörtel (Ausgabe November 2011) ist die Einbauhöhe auf das 25-fache des Größtkorns begrenzt. Ausschlaggebend für diese Regelung war die Sorge, dass sich durch sehr hohe Temperaturen im Zuge der Hydratation Beeinträchtigungen im Festbeton, insbesondere der Dauerhaftigkeit, ergeben könnten. Einschlägige Untersuchungen hierzu waren bislang jedoch nicht verfügbar. Diese wurden nun mit dem DBV-Heft 31 "Untersuchungen zur Einbaudicke von zementgebundenem Vergussbeton" erstmalig vorgelegt. Im Ergebnis zeigen die durchgeführten Untersuchungen, dass auch bei Einbauhöhen von Vergussbeton jenseits der bislang geltenden Begrenzung keine Beeinträchtigung der maßgeblichen Festbetoneigenschaften zu erwarten ist.
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Steffen Overmann, Anya Vollpracht
Aktualisierung des Bewertungskonzepts zur Umweltverträglichkeit von Beton
Abschlussbericht.
Bauforschung, Band T 3388
2021, 28 S., 16 Abb. u. 6 Tab.,
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Dieses Projekt schließt inhaltlich an ein 2019 abgeschlossenes Projekt an, das die Überarbeitung des aktuellen Bewertungskonzepts zur Umweltverträglichkeit von Beton des DIBt behandelte. Anlass des vorherigen Projekts war die Absenkung der Geringfügigkeitsschwellen (GFS) vieler umweltrelevanter Parameter durch die Bund-/Länderarbeitsgemeinschaft Wasser (LAWA) im Jahr 2016 gegenüber den GFS von 2004. Eine Übernahme der aktuellen GFS von 2016 in das derzeit gültige Bewertungskonzept würde dazu führen, dass viele normkonforme Betone die Anforderungen nicht mehr erfüllen. Das überarbeitete Konzept würde ohne Berücksichtigung der Wechselwirkungen eluierter Substanzen mit dem Boden zu einer weiteren Senkung der zulässigen Freisetzungen führen. Es wurde jedoch gezeigt, dass sich bei Berücksichtigung der Sorption mittels eines für einen niederländischen Standardsandboden durch geochemische Modellierung berechneten Kd-Werts im Modell die zulässigen Freisetzungen wesentlich erhöhen. Dieser Kd-Wert ist jedoch relativ hoch und erscheint daher für eine Worst-Case-Betrachtung nicht geeignet. Daher wurden in diesem Vorhaben Mindest-Kd-Werte ermittelt, die gemäß des Bewertungskonzeptes zur Einhaltung der Anforderungen für normkonforme Betone führen würden.
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
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2020, 127 S., 78 Abb. u. 35 Tab., Softcover
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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.
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Die Standsicherheit von Bestandstragwerken muss bei Umbau oder Nutzungsänderung nach aktuellem Regelwerk nachgewiesen werden. Wird an Bestandstragwerken aus Stahlbeton die charakteristische Betondruckfestigkeit anhand von Bohrkernen ermittelt oder wird sie durch Umrechnung aus Bestandsunterlagen festgestellt, ergeben sich bei älteren Bauwerken sehr oft Festigkeiten unterhalb der Festigkeitsklasse C12/15. Werden Betondruckfestigkeiten < C12/15 angetroffen, besteht in der Praxis große Unsicherheit, wie in solchen Bauwerken regelkonform zu bemessen ist. In der Tendenz führt dies zu einer Unterbewertung der Tragfähigkeit und in der Folge zu Rückbau oder Verstärkungsmaßnahmen. Dies könnte in vielen Fällen vermieden werden, wenn klare Regeln zur Behandlung solcher Tragwerke vorlägen. Aus diesem Grund wurden im Projekt alle relevanten Bemessungs- und Konstruktionsregeln hinsichtlich ihrer Gültigkeit für niederfesten Beton analysiert und für die Praxis kommentiert.
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Dauerhafte und wärmedämmende Wandelemente aus Fertigteil-Hybriden aus Ultrahochleistungsbeton (UHPC) und chemisch aufgetriebenen, lufthärtendem, mineralischen Schaumbeton
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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.
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Gesicherte Kenntnisse über die Restfestigkeit von Beton nach einer Brandbeanspruchung sind für die Beschreibung des Materialverhaltens in der Abkühlphase und damit für die Berücksichtigung von natürlichen Bränden erforderlich, insbesondere für die Bewertung der Resttragfähigkeit nach einem Brand. In der aktuellen Fassung der EN 1992-1-2 (EC 2-1-2) sind keine Angaben hinsichtlich der Restfestigkeit von Betonen nach der Abkühlphase enthalten. Umfangreiche Untersuchungen an Betonzylindern zur Bestimmung von Restdruckfestigkeiten nach Brandbeanspruchung sind im Rahmen eines Sonderforschungsbereichs durchgeführt worden. Zusammen mit internationalen Forschungsergebnissen zu diesem Thema wurden diese zusammengefasst. In diesem Bericht werden die Ergebnisse des o. g. und weiterer Forschungsvorhaben sowie internationaler Literatur für die Normung aufbereitet und Empfehlungen für Regelungen in der überarbeiteten Fassung des EC 2-1-2 für die praktische Anwendung formuliert.
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