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Verbundprojekt: Funktionalisierte Fasern für zementgebundene Baustoffe - FunktionalFaser. Teilvorhaben: Mechanische Kenngrößen und Faserperformance. Abschlussbericht

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[Quelle: https://www.tib.eu]

Das Ziel des Projektes war die Entwicklung eines technischen Ansatzes zur Funktionalisierung von Faseroberflächen, die anfänglich keine endständigen funktionellen Gruppen aufweisen (z. B. Carbonfasern, PVA-Fasern), als Voraussetzung für die chemische Anbindung an die Zementsteinmatrix. Werkstoffverbundsysteme erhalten durch diese neuartige Faserverstärkung eine höhere Duktilität bei gleichbleibender Steifigkeit durch die gesteigerte Anbindung der Faser zur Matrix, die Versagenswahrscheinlichkeit wird drastisch reduziert. Durch eigene Vorarbeiten konnte bereits gezeigt werden, dass durch eine "funktionelle Schlichte" auf der Faseroberfläche die Leistungsfähigkeit des Verbunds nachweisbar gesteigert wird. Für neue Anwendungen bzw. die Erweiterung bestehender Applikationen ist es aber notwendig, das Prinzip "funktionelle Schlichte" in eine Anbindung auf Basis starker chemischer kovalenter Bindungen zur Steigerung der mechanischen Performance des Verbunds zu überführen, wobei diese Technologie auf die verschiedenen, für die Faserherstellung verwendeten Polymere erweitert wurde und somit ein breites Einsatzspektrum ermöglicht wurde. Durch die verstärkte Anbindung der Faser über die funktionalisierte Oberfläche an die Zementsteinmatrix werden die mechanischen Eigenschaften des Verbundsystems signifikant gesteigert. Darum waren in diesem Projekt die wissenschaftlichen, chemischen Grundlagen für die chemische Anbindung funktioneller Beschichtungen an Faseroberflächen aus verschiedenen Polymertypen (z. B. Polyvinylalkohol, Carbon-Fasern) zu schaffen, um die technischen Parameter zementgebundener Werkstoffe gezielt einzustellen ("tunable materials") mit dem Ziel, deren Leistungsfähigkeit und damit Umweltverträglichkeit und Wirtschaftlichkeit deutlich zu verbessern.

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Bücher, Broschüren

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

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Rheologische Messungen an Baustoffen 2020
Tagungsband zum 29. Workshop und Kolloquium, 11. und 12. März an der OTH Regensburg
1.
2020, 100 S., 31 Farbabb. 210 mm, Softcover
tredition

 

 

The art of rheological measurements for construction materials was until 50 years ago a totally unknown territory. Even today it is often hard to understand, unless you are an expert in the field. There are many people who buy the costly equipment for rheological measurements. However, they often find after some time that the test set up, numerous influencing factors and the proper interpretation of the results is not that easy to work out. As a consequence this expensive equipment ends up lying in the corners of the labs gathering dust. This conference and workshop on the "Rheology of Building Materials" in Regensburg cannot solve all these problems. It, however, supplies a platform for excellent presentations of recent research work as well as demonstrations of useful equipment and exchange of ideas. The proper workability of materials bound by mineral binders is essential for an economic production and for a perfect performance in hardened state. The papers in these proceedings show examples of enhanced testing and applications. These proceedings address important rheological topics: Inline control of ready mix concrete, Tests on concrete and mortar for different purposes (e.g. rheology of calcium-sulfoaluminate mortars, of alkali activated binders, of mortars for 3D-printing), The influence of fibres on injecting mortars, Oscillatory measurements. The papers on mineral materials are enhanced with a special contribution on the behaviour of granular frazil ice. Hopefully, the reader will enjoy these papers and get a lot of inspiration as well as some new ideas for her/his own work.

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Quang Truong
III/1. Composite Architecture
Building and Design with Carbon Fiber and FRPs
2020, 312 S., 80 b/w and 300 col. ill. 280.00 mm, Hardcover
Birkhäuser Berlin

 

 

Während der Einsatz von Verbundwerkstoffen in der Automobil-, Luft- und Raumfahrtindustrie sowie im Produktdesign inzwischen üblich ist, beginnt er im Bauwesen erst. Dabei eröffnen Glasfaser, Kevlar, Kohlefaser und Co. neue Konstruktions- und Gestaltungsmöglichkeiten, die anhand von Projekten von Foster + Partners, Zaha Hadid, Snohetta, Herzog & de Meuron und Diller Scofidio + Renfro in Texten, Zeichnungen und Fotos vorgestellt werden.; Composite materials in architecture. Presents the potential for composite materials in architecture. Overview over the state of the art and the diversity of application possibilities. With projects by Benthem Crouwel Architects, Foster + Partners, Snohetta, Zaha Hadid and many more.

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Jan Kortmann
Verfahrenstechnische Untersuchungen zur Recyclingfähigkeit von Carbonbeton
Baubetriebswesen und Bauverfahrenstechnik
2020, xxi, 249 S., 85 SW-Abb. 210 mm, Softcover
Springer

 

 

Der Autor untersucht in dem Buch, ob der Gesundheitsschutz und die Recyclingfähigkeit potenzielle Markteintrittsbarrieren für den Verbundbaustoff Carbonbeton darstellen. Für die Fragestellung, ob Carbonbeton wiederverwendet werden kann, wurden Recyclingverfahren analysiert und Verwertungsoptionen für die anfallenden Materialfraktionen aufgezeigt. Zur Sicherstellung des Gesundheitsschutzes wurden Faseremissionen aus Ver- und Bearbeitung von Carbonbeton erhoben und das Gesundheitsgefährdungspotenzial beurteilt.

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Brick 20
Brick Award
Ausgezeichnete internationale Ziegelarchitektur
2020, 288 S., 268 farb. u. 100 schw.-w. Abb. 30.5 cm, Hardcover
Park Books

 

 

Seit 2004 lobt Wienerberger alle zwei Jahre international den Brick Award aus, um herausragende Projekte auf dem Gebiet der Ziegelarchitektur auszuzeichnen. Für die Ausgabe 2020 wurden mehr als 644 Projekte aus 55 Ländern eingereicht. Das Buch zeigt nicht nur die sechs von einer internationalen Jury prämierten Bauten in Afrika, Europa und Zentralamerika, sondern auch die insgesamt 50 nominierten Projekte.; Since 2004, Wienerberger AG has presented the biannual International Brick Award for outstanding achievements in brick architecture. The 2020 award saw 644 submissions from fiftyfive countries, which were reviewed by an international jury of experts. Brick 20 features the fifty nominees and the six winning designs, which are located in Africa, Asia, Europe, and Central America. Topical essays by Hubertus Adam, Anneke Bokern, Aglaee Degros, Job Floris, Jonathan Glancey, Christian Holl, Laura Iloniemi, and Jana Revedin.

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Forschungsberichte

Bauforschungsberichte, Kurzberichte, Dissertationen, Hinweise auf laufende und abgeschlossene Forschungsvorhaben sowie Bauforschungs-Informationen aus dem deutschsprachigen Raum können Sie sich kostenlos/kostenpflichtig als Download direkt auf den Bildschirm holen oder online auf Papier bestellen.
Weitere Informationen rund um das Thema Bauforschung finden Sie in unserem
Portal Bauforschung

Anmeldung zum Informationsdienst Bauforschung aktuell

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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.

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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.

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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.

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Rebekka Volk, Richard Müller, Frank Schultmann, Jeremy Rimbon, Thomas Lützkendorf, Joachim Reinhardt, Florian Knappe
Stofffluss- und Akteursmodell als Grundlage für ein aktives Ressourcenmanagement im Bauwesen von Baden-Württemberg "StAR
Produktion und Energie, Karlsruher Institut für Technologie, Institut für Industriebetriebslehre und Industrielle Produktion und Deutsch-Französisches Institut für Umweltforschung, Band 32
2019, 418 S., graph. Darst. 210 mm, Softcover
KIT Scientific Publishing

 

 

Der Bericht untersucht aktuelle und zukünftige Stoffströme in einem integrierten, regionalen Stoffstrom- und Akteursmodell für Gebäude und Straßeninfrastrukturen. Die drei Maßnahmen Besteuerung von Primärrohstoffen, Erhöhung von Deponiegebühren und Anpassung von Ausbildungsinhalten ergeben in den Modellberechnungen ein mittleres Ressourcenschonungspotenzial von 30,8 % für Baden-Württemberg bis 2030, also eine Verringerung der kumulierten Stoffstrombilanzen von 119 auf 82 Mio. Tonnen.

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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

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Zeitschriftenartikel

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Schlaich, Mike; Burghartz, Anne K.
Hochfest und maximal transparent
Detail, 2021

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Herzog, Andres
Mit der Erde bauen. Ebene Material: Ein Bericht über Stroh-, Lehm- und Recyclingbeton-Pioniere
Hochparterre, Beilage, 2021

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Herrmann, Eva Maria
Sortieren, trennen und wiederverwerten. Altstoffsammelzentrum Vorderland, Sulz (kostenlos)
DBZ Deutsche Bauzeitschrift, 2021

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Spaeth, Birgit
Moose, Myzelium und biegsame Flügel. Mit neuartigen biointelligenten Konzepten werden Gebäude zu einer Art zweiten Haut
Bild der Wissenschaft, 2021

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Snelson, Tim
Making architecture / rethinking structure
Domus, 2020

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