Neue Wege im Betonbau

Neue Wege im
Betonbau
MM 8.2 Neue Wege im Betonbau
Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Sibille Wirtz
Sommersemester 2015
Masterstudiengang
Vorstellung Neuentwicklungen
Themenbereiche
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Ultrahochfester Beton
Textilbeton
Carbonbeton
Selbstreinigender Beton
Bamboo Reinforced Beton
Selbstverdichtender Beton
Dysrete Beton
Recycling Beton
Infraleichtbeton
Selbstheilender Beton
Sonstiges
Ultrahochfester Beton
Geschichte/Entwicklung
• Durch beimischen entsprechender
Bestandteile Betoneigenschaften positiv
beeinflussen
• Rezeptur/Mischungsverhältnis der
Betonmischungen variieren
• Weiterführung des hochfesten Betons
• Zuerst Erhöhung Druckfestigkeit, heute
Forschung E-Modul, Zugfestigkeit und
Dauerhaftigkeit
Ultrahochfester Beton
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UHPC – Ultra high performence concrete
Fast so Druckfest wie Stahl
Ist ein Hightech Werkstoff
Druckfestigkeit ≥ 150N/mm²
Festigkeitsklasse ≥ C100/115
Ohne Bewehrungsstäbe, Bewehrung aus
Stahlfasern oder Spänen
• Dauerhaft und hoch Tragfähig
Herstellung
Bestandteile:
• Zement
• Silikastaub
• Quarzmehl
• Fließmittel
• Mikrostahlfasern
• Sozusagen: Fünf-Stoff-System
Vergleich
Normalbeton
• Druckfestigkeit <55N/mm²
• Festigkeitsklasse <C50/60
• Bewehrung durch
Matten/Stäbe
• 15 Vol.-% Poren (C45/50)
• Drei-Phasen-Werkstoff
(Zement, Wasser, Gesteinskörnung)
• Große Querschnitte wegen der
nötigen Betonüberdeckung
Ultrahochfester Beton
• Druckfestigkeit ≥ 150N/mm²
• Festigkeitsklasse <C100/115
• Bewehrung aus Stahlfasern
• 30-50%geringere Eigenlast
• 1.8 Vol.-% Poren
• Fünf-Stoff-Stystem
(Zement, Silikastaub, Quarzmehl,
Fließmittel, Stahmicrofasern)
• Geringe Querschnitte, keine
Betonüberdeckung
Ultrahochfester Beton
Festigkeit
Skizze
Ultrahochfester Beton
Vorteile
• Hohe Festigkeit
• Filigrane Bauweisen mögl.
• 30-50% geringere Eigenlast
• Dicht gegen Flüssigkeit,
Gase und Chloride
• Dauerhafter Beton
Nachteile
• Abplatzungen im Brandfall
aufgrund der hohen Dichte
• Höhere Kosten (Material)
Anwendungsbereiche
• Leichte, filigrane und
• Über 700m hohe
dennoch hoch tragende
Gebäude
und sehr dauerhafte
• Hochbelastete
Betonbauten
Verbundstützen
• Instandsetzung stark
• Als Verguss- oder
beanspruchter
Beschichtungsmaterial
Tragwerke
für Kraftleitungs- und
• Weit gespannte Brücken
übertragungsbereiche
Gebautes Beispiel
[Gärtnerplatzbrücke]
• Stahl- /UHPC
Verbundkonstruktion
• Länge 140m
• Bemessungslast 6t
• Obergurte und
Deckenplatte aus UHPC
mit nur 8-12cm
Plattendicke
• Geklebte Fugen
Gebautes Beispiel [Plastikuss]
Gebautes Beispiel [Plastikuss]
• Der Plastikuss besitzt eine Treppe und Stützen
aus UHPC
• Die Stützen haben einen Durchmesser von
70mm
Gebautes Beispiel [MuCem]
Gebautes Beispiel [MuCem]
• Fassadengitter aus 384 Betonpaneelen
• Betonpaneelgröße jeweils 3x6m
• Als Bewehrung dient gehobelter und
geraspelter Federstahl mit einer Spanlänge
von 30-60mm
• Betonpaneele sind Fuge an Fuge gefügt
• Lastabtragung über punktuelle Kontakte
• 115m langer Steg zum Museum aus UHPC
Quellen
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http://www.gaertnerplatzbruecke.de/
http://monomentals.com/ultra-hochfester-beton-uhpc-uhfb
http://www.baunetzwissen.de/objektartikel/Beton-Mucem-in-Marseille_3259273.html
http://www.infrakon.org/files/infrakon/content/workshop/pdf/Session%201%20%20Mellwitz%20-%20Hochleistungsbeton.pdf
http://de.wikipedia.org/wiki/Ultrahochfester_Beton
Textilbeton
Textilbeton
Bestandteile & Zusammensetzung
• Ähnlich wie Stahlbeton
• Nicht korrosionsanfällig
• Zwei Komponenten
– hochfester Feinbeton
– Bewehrungstextil
• Textilien aus z.B
alkaliresistentem Glas oder
Carbon
– Zu gitterartigen Strukturen
verarbeitet
– Maßgeschneidert auf
verschiedene
Anwendungen
Anwendungsbereiche
• Leichtigkeit bei hoher
Tragfähigkeit
• Gut geeignet für die
Herstellung von frei geformten
Schichten und Bauteilen
• Erlaubt extrem schlanke
Verstärkungen
Die erste Textilbetonbrücke
(Landesgartenschau Oschatz) 2005
Die längste Textilbetonbrücke
(Albstadt- Lautningen) 2010
• Derzeit ist die Anwendung von Bauteilen aus
Textilbeton für tragende Bauteile nur mit
Zustimmung im Einzelfall oder allgemeiner
bauaufsichtlicher Zulassung möglich.
Carbonbeton
Carbonbeton
Carbonbeton
• Carbonfaserverbundkunststoff
(CFK).
• Das Material empfiehlt sich
am Bau als nichtrostende
Betonbewehrung.
• Kohlenstofffasern (auch
Carbonfasern bzw.
Kohlefasern) sind industriell
hergestellte Fasern aus
kohlenstoffhaltigen
Ausgangsmaterialien, die
durch Pyrolyse (Oxidation und
Carbonisation) in
graphitartigangeordneten
Kohlenstoff umgewandelt
werden.
Carbonbeton
• Filigran
• Organisch
• Freiform*
(*in Gedenken an Frei Otto)
Carbonbeton
• Bevölkerungswachstum, Ressourcenverbrauch- es ist an der Zeit,
auch im Bauwesen einen Paradigmenwechsel herbeizuführen. Das
heißt: leichter, effizienter, intelligenter bauen, ressourcenschonend
denken und handeln. Einerseits geht es um Effizienz- leichter Bauen
spart Material.
Das wiederrum reduziert im Herstellungsprozess, beim Transport
und beim Einsatz von Beton und Zement den Energieaufwand.
Damit wird der CO2-Ausstoß gesenkt. Andererseits geht es um
Ästhetik, eine filigranere und variantenreichere Formensprache für
Betonbauten bei gleicher Festigkeit.
Effizienz & Ästhetik
Carbonbeton
• „Die aktuellen
Materialentwicklungen bei
technischen Faserwerkstoffen
sind faszinierend und werden
in den nächsten Jahren
weitere Anwendungen für das
Bauen eröffnen. Adaptivität
und Einsparung von Energie
stehen dabei im Vordergrund.“
• „Ein Zehntel der rund 12 Mrd.
Euro Jahresumsatz deutscher
Unternehmen mit technischen
Textilien entfallen bereits auf
Fassaden und Brücken aus
Textilbeton, Geotextilien,
Membranen im Stadionbau
sowie textil gestützte
Gebäudesanierung. Für
Energiegewinnung,
Lärmschutz oder intelligente
Lichtnutzung funktionalisierte
textile Oberflächen sind
zunehmend gefragt.“
Fassaden
Brücken
Textil gestützte Gebäudesanierung
Textil gestützte Brückensanierung
„Carbonfaserbewehrungen sind Schlüsselkomponenten, wo
andere Materialien versagen“
•
Gemeinsam entwickeln die Partner
aus Forschung und Praxis ein
direktelektrisches Heizsystem zur
Innenraumerwärmung auf Basis
von Carbonfasern. Dadurch soll die
Funktion des Heizens künftig direkt
in die Fassade von Gebäuden
integriert werden können, indem
an die Carbongarne in der Wand
eine definierte Spannung angelegt
und durch den spezifischen
Widerstand des Fasermaterials
Wärme erzeugt wird – die Wand
wird zur Strahlungsheizung.
Mit Carbonbeton machen wir das Bauen leichter und
ästhetischer, langlebiger und flexibler. Dafür schaffen
wir eine starke Wertschöpfungskette, die alle
Voraussetzungen für die neue Art des Bauens
beinhaltet.
Anwendungsbereiche
Anwendungsbereiche
Anwendungsbereiche
Anwendungsbereiche
Carbonbeton
Selbstreinigender Beton
Selbstreinigender Beton
Besondere Eigenschaften
Lotuseffekt
• Oberfläche entweder stark
wasserabweisend
(superhydrophob) oder
wasseranziehen (superhydrophil)
• Je glatter und weniger porös die
Oberfläche, desto besser wirkt
selbstreinigender Effekt
• Lotusblüte lässt Wasser an sich
abperlen (Schmutz keine Haftung)
• Mit Zusatzmitteln soll Beton
Ähnliches erreichen können
Herstellung
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•
•
•
Nachträgliche
Oberflächenbehandlung oder
Betonzugabe beim Mischprozess
mit hydrophobe alkalische
Silikatlösungen (Silikonharzen oder
Tetrafluorethylen) beschichtet
oft Titandioxid (thermisch stabiles
Mineral, auch „Saubermacher“) wird
beigemischt mit Sonnenlicht, folgt
fotokatalytischen Reaktion,
Elektronen frei, Stickoxid oxidiert bei
Berührung mit dem Beton (der
nächste Regen wäscht harmlose Salze
weg)
Titandioxid als Beschichtung ->
Aufsprühen, Sedimentation
(Eintauchen in ein Bad) oder mit Hilfe
eines Gels eine Schicht erzeugen, die
direkt auf Oberfläche auftragen wird
Herstellung
Vorteile
Nachteile
• Zusatzmittel verbessern Abriebund Druckfestigkeit
• Durch Titandioxid = Beton weiß,
sauber, Schadstoffe werden
abgebaut (Umweltbelastung wird
gesenkt „Smog-Abbauer“)
• Methode ist einfach und nicht
teuer
• Mehr Sauberkeit, weniger
Pflegebedarf
• Einsparungen, z.B.
Kostenersparnis bei
Gebäudereinigung/
Renovierungen
• Festsetzen von zu kleinen Tropfen
evtl. samt Schmutzpartikeln
• Bei nachträglichen
Oberflächenbehandlungen
besteht Gefahr der Abnutzung
oder Ablösung
Geschichte
• Titandioxid schon in 80ern als
„Saubermann“ entdeckt (für
Bauwerke erst seit wenigen
Jahren)
• 1970er Selbstreinigungsfähigkeit
wasserabweisender Oberflächen
(bei Tieren und Pflanzen) wurde
entdeckt
• Seit 1990 (wird diese
Oberflächen) in biomimetischtechnische Produkte übertragen
• Oberfläche mit Markenname
Lotus-Effekt gekennzeichnet
Beispiel
Kirche "Dio Padre Miseriocordioso" in Rom; Architekt Richard Meier, erbaut
2003 um das Weiß der Außenfassade zu erhalten
Quellen
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www.betonmarketing.at/gute-gruende/technik-forschung-entwicklung/
www.wikipedia.org/wiki/Liste_gebräuchlicher_Betone
www.wikipedia.org/wiki/Lotuseffekt
www.beton.org/wissen/beton-bautechnik/selbstreinigender-beton/
www.baulinks.de
http://www.informatik.uni-oldenburg.de
Bamboo Reinforced Concrete
Bamboo Reinforced Concrete
Ein innovatives erneuerbares Baumaterial
Geschichte
• Bambus wird seit Jahrhunderten als Baustoff genutzt
• 1914 : MIT Boston versuchte Bambus als Bewehrung zu nutzen
• 1950 : Prof. H. E. Glenn bewies, dass Bambus sich prinzipiell als
Bewehrung eignet
• Er und sein Team scheiterten an den Nachteilen des Baustoffs
• 1990: Prof. Khosrow Ghavami untersuchte die mechanische Kennwerte
diverser Bambusarten
• Daher gelang es die Tragkraft zu erhöhen
• das Langzeitverhalten von Bambus in Beton
wurde nicht untersucht
Besondere Eigenschaften
• Bambus nimmt in Verbindung mit Frischbeton Feuchtigkeit auf und
beginnt zu quellen
• Durch die Aufnahme von Wasser vergrößert sich das
Volumen des Bambus
• Es kommt zur Bildung von Mikrorissen im Beton, durch
die Feuchtigkeit eindringen kann und die biologische
Angriffe aus der Umgebung zu lassen
• unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten erschweren
die Arbeit zusätzlich
Zugtest Bambuswerkstoff
Bamboo Reinforced Concrete
Vorteile
Nachteile
• in Entwicklungsländern einfach
zugänglich
• verminderte Umweltbelastung
• geringere Produktion- und
Transportkosten
• geringes Geweicht
• Korrosionsbeständig
• hohe Zugfestigkeit
• natürliche Erneuerbarkeit
(keine Neupflanzung nötig)
• kann große Mengen CO² aus
der Atmosphäre binden
• geringer Wiederstand gegen
Insekten und Pilze
• unzureichender
Elastizitätsmodul
• mangelhaftes Schrumpf- und
Quellverhalten
• mangelhafter thermischer
Ausdehnungskoeffizient
Herstellung
• Die ETH Forschung in Singapur versucht erzeit
einen Verbundwerkstoff aus Bambus
herzustellen
• Bei der Herstellung des Werkstoffs werden
Bambus sowie organischer formaldehyd- und
VOC-freier Klebstoff vermischt
• Wichtig bei der Herstellung ist, dass die Fasern
und Zellstrukturen des Bambus intakt bleiben
• Es entsteht ein wasserbeständiger, nicht
quellender und äußerst langlebiger Werkstoff
Bamboo Reinforced Concrete
Anwendungsbereiche
• Die hohe Zugfestigkeit ermöglicht eine gezielte Anwendung in
folgenden Bereichen:
• Bewehrungssysteme im Beton
• Deckenbalken
• Deckenkonstruktionen
Quellen
Bild 1 http://www.mc-bambus.de/s-net/bilder96/prodimages/CMS/Home_Bambus_Pellets.jpg
Bild 2 http://www.tridonic.com/com/de/news-2014-bamboo-reinforced-concrete.asp
Bild 3 https://www.ethz.ch/de/news-und-veranstaltungen/eth-news/news/2014/03/bambus-das
material-der-goetter.html
Bild 4 http://www.tridonic.com/com/de/news-2014-bamboo-reinforced-concrete.asp
Text:
http://www.tridonic.com/com/de/news-2014-bamboo-reinforced-concrete.asp
http://www.zumtobel-group-award.com/de/857.htm
http://www.nextroom.at/periodical.php?id=22040&inc=artikel&sid=37691
Selbstverdichtender Beton
Self compacting concrete
Definition
• Selbstverdichtender Beton (SCC Self
Compacting Concrete) ist ein Beton, der ohne
Einwirkung zusätzlicher Verdichtungsenergie
(z.B. Stochern, Rütteln, etc.) in die Schalung
eingebaut wird, allein unter dem Einfluss der
Schwerkraft fließt, entlüftet und jeden
Hohlraum innerhalb der Schalung und
Bewehrung ausfüllt.
Herstellung
• In der Regel besitzt der SVB gegenüber Rüttelbeton einen erhöhten
Mehlkornanteil Mehlkorn (Zement+ Gesteinskörnung+ Betonzusatzstoffe),
Anmachwasser und Fließmittel bilden einen Leim, in dem die grobe
Gesteinskörnung „schwimmt“
• Für die gewünschte Funktionstüchtigkeit des SVB sind Faktoren entscheidend
 Das Fließvermögen muss ausreichend hoch sein, damit das Entlüften des Betons ermöglicht
wird
 SVB muss ein gutes Zusammenhaltevermögen besitzen, um die Gefügestabilität zu erhalten
und ein Entmischen zu verhindern
•
Beim Entmischen sind zwei Phänomene zu unterscheiden:
 Sedimentation: Absinken der großen Gesteinskörner,
 Separation: Der fließende Beton ist nicht mehr in der Lage, die große Gesteinskörnung mit zu
transportieren
Herstellung
• um sowohl ein ausreichendes Fließvermögen als auch ein ausreichendes
Zusammenhaltevermögen zu erlangen, ist ein optimales Verhältnis von
Mehlkornzusammensetzung und –menge zu Wasser und Fließmittelmenge unabdingbar
• Für die Herstellung von SVB werden derzeit Fließmitteln der neuen Generation
eingesetzt, PCE-Fließmittel (Polycarboxylatether)
• Die Herstellung und der Einbau von SVB erfordern erfahrene und unterwiesene
Fachleute, insbesondere weil Abweichungen bei den Frischbetoneigenschaften nicht
beim Verdichten ausgeglichen werden können
• Die Dosiergenauigkeit der Mischanlage sollte möglichst hoch sein
• Feuchte, im Silo unten liegende Gesteinskörnung sollte vor der Produktion abgezogen
werden
• Der Feuchtegehalt des Sands und der
Gesteinskörnung sollten kontinuierlich
gemessen werden
• Restloses Entleeren der Mischtrommel
Transport
• Unterschiedlich lange Transportzeiten können die Konsistenz des
selbstverdichtenden Betons beeinflussen, da unter Umständen bei einigen
Fließmitteln durch das Mischen im Fahrmischer eine zusätzliche
verflüssigende Wirkung eintritt, der als Depoteffekt bezeichnet wird und
später zum Entmischen führen kann
• Ein Nachdosieren von Fließmittel auf der Baustelle ist möglich, wenn eine
Dosieranleitung vorliegt und das Nachdosieren im Rahmen der
Eignungsprüfung untersucht wurde
• Auf der Baustelle ist die Lieferung jedes Transportbetonfahrzeugs einer
Annahmeprüfung zu unterziehen, da SVB sehr empfindlich ist
• Vor dem Einbau sollte der Beton mit dem Setzfließversuch und dem
Trichterauslaufversuch getestet werden, um sicherzustellen, dass er
selbstverdichtend ist und die Abweichungen von den Zielgrößen im
Rahmen der geprüften Spezifikationen bleibt
Prüfung der Fließfähigkeit
Mit dem Setzfließversuch werden das Setzfließmaß SF und die Zeit
t500 bestimmt. Sie ermöglichen die Bewertung der Fließfähigkeit,
Füllfähigkeit und der Ausbreitgeschwindigkeit von
selbstverdichtendem Beton
Prüfung der Fließfähigkeit
Mit der Trichterauslaufzeit wird die Viskosität des SVB ermittelt.
Dabei wird die Zeit gemessen, die der SVB benötigt, um einen
zusammen-hängenden Strahl aus der V-Trichter auszulaufen (i.d.R.
5-20 sec)
Typen
Man unterscheidet drei Typen von SVB:
•
den Mehlkorntyp:
Beim Mehlkorntyp werden die selbstverdichtenden Frischbetoneigenschaften erreicht,
indem der Mehlkornanteil erhöht wird.
•
den Stabilisierertyp:
Beim Stabilisierertyp werden dagegen stabilisierende Betonzusatzmittel verwendet, um
einen SVB zu erhalten, der nicht unter Separation und Sedimentation leidet.
•
den Kombinationstyp:
Beim Kombinationstyp wird bei erhöhtem Mehlkornanteil zusätzlich Stabilisierer
zugegeben.
Allen Typen ist jedoch gemein, dass sie ohne HBV auf der Basis von Polycarboxylatether ihre
Eigenschaften nicht entwickeln können.
Selbstverdichtender Beton
Vorteile
Nachteile
• Gleichmäßige Betonqualität über
den gesamten Querschnitt
• Geringe Einschränkungen bei der
konstruktiven Ausbildung von
Bauteilen
• Verbesserung der Dauerhaftigkeit
• Sichtbetoneigenschaften
• Erleichterung der
Betonierarbeiten
• Verkürzung der Bauzeit
• Hohe Druckfestigkeit
• Lärmschutz
(Geräuschentwicklung entfällt)
• Hoher Preis
Selbstverdichtender Beton
Anwendungsbereiche
• Sichtbetonbauteile aufgrund hoher
Oberflächenqualität (Stützen, Balken,..)
• Wasserbauwerke aufgrund des sehr dichten
Gefüges
• Hohe Wandbauteile (mit entsprechender
Schalung)
• Große Deckenabschnitte
• Betonfertigteilwerke
• Brückenbau
Phaeno-Museum in Wolfsburg
Fußballstadion Manchester City in
London
Bücherei in Hradec Králové (CZE)
Beispiel
Beispiel
Storebaelt-Brücke
Quellen
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http://www.umwelt-online.de/recht/bau/din/svbrl_bm2.gif
http://de.academic.ru/pictures/dewiki/83/SCC33.JPG
http://www.umwelt-online.de/recht/bau/din/svbrl_bm3.gif
http://www.fh-potsdam.de/fileadmin/user_upload/fbbauingenieurwesen/bilder/laborbaustoffe/flugasche/babb5.jpg
http://haldrim.net/02BLOG/wp-content/uploads/2011/01/001.jpg
http://www.sichtbeton-forum.de/sichtbeton_porigkeit_clip_image002_0000.jpg
http://images.fotocommunity.de/bilder/niedersachsen/wolfsburg/wolfsburg-phaeno-museum55772e38-5545-41cb-818d-b76e1ff8a09a.jpg
http://www.info-stades.fr/uploads/stades/city-of-manchester-stadium-aerial-54608.jpg
http://www.peri.com/files/jpg15/bibliothek-koeniggraetz-01.jpg
http://www.baustoff-beton.de/fileadmin/baustoff-beton.de/Beton/Betonwaschtisch_lightbox.jpg
http://www.baulinks.de/webplugin/2014/i/1422-paschal4.jpg
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/00/GreatBeltBridgeTRJ1.JPG
Dyscrete
Geschichte
• Begriff Dyscrete:
– “Dys” – Dye-Sensitized Solar Cell – DYSC –
englisch: Farbstoffzellen
– “Crete” für Concrete - englisch: Beton
• Farbstoffzelle (Grätzel-Zelle)
Michael Grätzel, 1990 erfunden
• Entwicklung durch Forschungsplattform „Bau Kunst
Erfinden“
Forschungsprojekt der Uni Kassel bis Mitte 2015
Dyscrete
Herstellung
Bestandteile
• die Module werden in
kostengünstigen Druck
(Siebdruck) - oder Sprühverfahren
hergestellt
•
•
•
•
•
•
leitfähiger Beton
mehrere Lagen aus Titandioxid
eine organischen Flüssigkeit
Graphit
ein Elektrolyt
einer transparente Oberfläche
• Ergebnis ist eine
Farbstoffsolarzelle, die aus Licht
Solarstrom erzeugt
Funktionsweise
• schematischer Aufbau von Funktionsschichten
– ergeben eine Farbstoffzelle
• die organischen Farbstoffe absorbieren Licht
– wie Pflanzen bei der Photosynthese
• erzeugen Energie über eine elektrochemische
Reaktion
Funktionsweise
Dyscrete
Vorteile
Nachteile
• kann auch die Energie diffusen
Lichtes nutzen
• kann auf Gebäude-Nordseiten,
Innenraum (Wand /Boden/Decke)
genutzt werden
• kaum Einschränkungen beim
Anwendungsbereich, der
Bauteilgeometrien,
der Anbringung an das Gebäude.
• Ausgangsstoffe sind frei
verfügbar, kostengünstig
• geringer Herstellungsaufwand
• Wirkungsgrad
Dyscrete : nur 2-3 %
PV-Zellen: 12-20%
sprich nur 2 % der Sonnenenergie
werden in Strom umgewandelt
Besondere Eigenschaften
• kann auch die Energie diffusen Lichts nutzen
• kann somit sogar im Gebäude Strom erzeugen
Beispiel
Anwendungsbereiche
• besonders geeignet zu Herstellung von
Betonfertigteilen im Hochbau
• Fassaden, Wand u. Bodensysteme im Innen +
Außenbereich
• jede versiegelte Oberfläche aus Beton wäre
nutzbar:
– Parkplätze, Fahrradwege, prinzipiell die ganze
Stadt
Quellen
•
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•
•
•
http://energieinitiative.org/dyscrete-ein-baustoff-der-solarstrom-produziert/
https://www.uni-kassel.de/fb14bau/institute/iki/werkstoffe-des-bauwesens-undbauchemie/forschung/dyscrete.html
http://www.baukunsterfinden.org/index.php/de/mappe/publikationen/dyscrete-solarconcrete/
http://www.bau-special.de/cms/15045891
http://www.energiezukunft.eu/bauen-wohnen/bauzukunft/neuartiger-beton-liefertsolarstrom-gn102852/
http://imgl.krone.at/Bilder/2015/01/15/SolarBeton_aus_Deutschland_enthaelt_Ribiselsaft-Dyscrete-Story434941_630x356px_883b19a7a162051da7308445f55a4742__solar-beton_jpg.jpg
https://www.youtube.com/watch?v=i8s8MXiamoc
Recycling Beton
Geschichte
• Erstmals 1994 vom SIA (Schweizerischer
Ingenieur- und Architektenverein) empfohlen
• Seit Ende der 1990er Jahre wegen des
steigenden Rohstoff- und Energiebewusstseins
optimiert und häufig verwendet
Herstellung
Sand, Naturstein und Kies werden durch
aufbereiteten Bauschutt ersetzt
– nur gebrochen
– sortiert und klassifiziert
Besondere Eigenschaften
• Abhängig von der Güte der Gesteinskörnung
und –siebung
• Mit unsortierter Gesteinskörnung nur zum
Verfüllen geeignet
• Sieblinie/Körnungsabstufung nach DIN 4226100 von 0,163mm bis 128mm
• Je nach Siebung entspricht er den
Expositionsklassen nach DIN EN 206 und DIN
1045-2
Recycling Beton
Vorteile
• Sinnvolle Entsorgung alten
Bauschuttes
• Reduziert den weiteren
Abbau von Naturstein und
Sand
• Deckt alle üblichen
Betongüteklassen ab
Nachteile
• Aufwendige Sortierung und
Bearbeitung nötig um
geeignete, homogene
Gesteinskörnungen
herauszufiltern
Anwendungsbereiche
• Kann überall, wo konventioneller Beton
gebraucht wird auf gleiche Weise angewandt
werden
– oft im Tiefbau angewendet
Infraleichtbeton
Geschichte

1) Langen Foundation Tadao Ando

2) Wohnhaus Chlur Patrick Gartmann
• seit 2006 laufendes Forschungsprojekt der Technischen
Universität Berlin unter Mike Schlaich
• Weiterentwicklung des Leichtbetons
Besondere Eigenschaften
• Sichtbetontypische Eigenschaft
• Geringe Rohdichte
• Wärmeleitfähigkeit < 0,2 W/mK
Infraleichtbeton
Vorteile
Nachteile
• Hoher architektonischer Wert
• Monolitische
Sichtbetonbauten ohne
weitere Wärmedämmung
• energiesparend, nachhaltig,
kosteneinsparend
• Geringe Rohdichte
• niedriges Gewicht, gute
thermische Eigenschaften
•
•
•
•
•
Geringe Festigkeit
spezielle konstruktive Details
Niedriger Elastizitätsmodul
Geringe Druckbeanspruchung
Hohe Werte für Schwinden
und Kriechen
• Bewehrung zur Begrenzung
der Rissbreiten nötig,
Verkürzen der Außenwände
Herstellung
Verarbeitung
• Schalung aus
Betonplantafeln ohne
Trennmittel
• Einbringung des Betons
durch einen Betonkübel
• Betonierung in
geschosshohen Abschnitten
• Verdichtung durch Rüttler
• Ausschalung nach sieben
Tagen
Bestandteile
• Gemisch aus Wasser,
• Zement
• Blähbeton
• Luftporenbinder
Anwendungsbereiche
Nach einem Jahr Testzeit:
Viele Fragen bleiben offen
- Konstruktive Durchbildung, Dauerhaftigkeit, Langzeitverhältnis, Bewehrung,
maximale Festigkeiten
Beispiel Wohnhaus Schlaich


4) Wohnhaus Schlaich
5) Wohnhaus Schlaich

6) Wohnhaus Schlaich
Quellen
1) Langen Foundation: http://www.peri.com/files/jpg1/Langen-Foundation-PERI-06.jpg
2) Wohnhaus Chlur: http://www.baunetzwissen.de/imgs/5/8/7/0/4/62-72ac0d05ef8e4f93.jpg
3) Infraleichtbeton: http://www.arch.udk-berlin.de/news/files/guest_lectures/183_infraleichtbeton.pdf
4) Wohnhaus Schlaich: http://www.liapor.com/images/de_presse/bild1gross/54_bild_1_kopie.jpg
5) Schlafen: https://www.beton.org/fileadmin/beton-org/media/Objekte/h/haus_in_berlin_09_zoom.jpg
6) Wohnen: http://www.liapor.com/images/de_presse/bild2gross/54_bild_4.jpg
Selbstheilender Beton
Hendrik Marius Jonkers
Mikrobiologe
Kategorie: Forschung
Sektor: Bauingenieurwesen
Universität: Technische Universität Delft/ NL
Problem bei herkömmlichen
Stahlbeton
Selbstheilender Beton
Anwendungsbereiche
• Gebäude z.B. Fassaden
• Brücken
• Straßen
• Kanalisation
• Baustellen in Küstennähe
Herstellung
• Bakterien in Pulverform
• Mischung aus Calciumlactat
und Bakteriensporen
• Stickstoff
• Phosphor
Prinzip von Selbstheilenden
Materialien
a) Ein Schaden entsteht durch mechanische Belastung
b) Detailansicht des Risses
c) eine mobile Phase wird erzeugt
d) der Riss wird durch die mobile Phase geschlossen
e) Immobilisierung nach dem Selbstheilungsprozess
Übersicht über die Basismechanismen
zur Selbstheilung
a) Kapseln mit eingelagertem Heilungsreagenz (dunkelblau)
b) Kanäle mit Heilungsreagenz (dunkelblau)
c) reversible Vernetzung, welche sich wieder verbinden
können
d) eingelagerte Bakteriensporen (grün), welche Mineralien
produzieren (blau)
Selbstheilender Beton
Vorher
• Länge der Risse ist nicht entscheidend
• Breite darf nicht mehr wie 0,8 mm sein
• Selbstheilungseffekt aus der Natur nutzen
• Reparaturkraft auch nach 200 Jahren
Nachher
Beispiel Pavillon Galderse (Breda)
Beispiel Pavillon Galderse (Breda)
Quellen
•
•
•
•
•
•
http://www.bi-baumagazin.de/Artikel_BM_Selbstheilender_Beton_mit_Bakterien.AxCMS
http://de.euronews.com/2015/03/30/selbstheilender-beton
http://www.epo.org/learning-events/european-inventor/finalists/2015/jonkers_de.html
http://www.git-labor.de/forschung/materialien/selbstheilende-materialien-werkstoffe-fuerbesondere-anwendungen-wie-den-flugz?page=1
http://www.spiegel.de/wissenschaft/technik/selbstheilende-materialien-wie-sich-risse-vonallein-schliessen-a-656254.html
http://www.vmpa.de/index.php?menue=2_2_5
Sonstige Neuentwicklungen
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Transluzenter Beton
Papierbeton
Säurebeständiger Beton
Glasschaumbeton
Holzleichtbeton