Funktionalisierte Leicht-
betone mit mineralischen und biogenen Zuschlägen

Das Institut für Werkstoffe im Bauwesen (IWB) der Universität Stuttgart beschäftigt sich mit Betonen aus leichten anorganischen Gesteinskörnungen wie auch aus organischen Zuschlagstoffen. Die Forschungen haben zum Ziel, der Baupraxis künftig Leichtbetone bereitstellen zu können, die neben einer geringen Betonrohdichte auch eine günstige Wärmeleitfähigkeit bei ausreichend hoher Betonfestigkeit aufweisen. Gesucht werden folglich Leichtbetone, die sich für die Herstellung von Außenwänden in monolithischer Bauweise eignen. Wie bei haufwerksporigen Leichtbetonen, die mit einer mittleren Druckfestigkeit von 4 N/mm² nach DIN EN 1520 der Festigkeitsklasse LAC 2 zugeordnet werden, sollen Leichtbetone entwickelt werden, die eine mittlere Druckfestigkeit von mindestens 4 N/mm² aufweisen. Somit eignen sich diese für die Herstellung von Wandbauteilen. Inspiriert von der Leistungsfähigkeit und Attraktivität von Infraleichtbetonen [1] widmete sich Frau Dr. Schließer im Rahmen ihrer Dissertation [2] auf Basis diverser Vorarbeiten konstruktiven und wärmedämmenden Leichtbetonen, in denen unterschiedlichste leichte anorganische Gesteinskörnungen [3] wie auch organische Zuschlagstoffe wie Holzspäne [4,5] eingesetzt wurden, um einen möglichst leichten und bestmöglich wärmedämmenden Leichtbeton herzustellen, der für den konstruktiven Einsatz auch eine hinreichende Tragfähigkeit für die Fertigung monolithischer Wandbauteile aufweisen sollte.

Frau Dr. Schließer ist es gelungen, einen Warmbeton mit einem Bemessungswert der Wärmeleitfähigkeit von 0,125 W/(m·K) bei einer Trockenrohdichte von 480 kg/m³ und einer Zylinderdruckfestigkeit von 4,9 N/mm² zu entwickeln. Mit diesem Warmbeton können monolithische Wandbauteile mit einem U-Wert von 0,28 W/(m²·K) bei einer Wanddicke von nur 42,5 cm hergestellt werden. Zudem bietet er die Ausführung in Sichtbetonqualität. Die Herausforderung bestand aber auch darin, das Leichtbetongemisch nicht nur im Labormaßstab, sondern in realmaßstäblichen Mischansätzen herzustellen und daraus Bauteile in Sichtbetonqualität zu fertigen. Frau Dr. Schließer konnte dies mit beeindruckenden Ergebnissen belegen. Aktuelle Arbeiten knüpfen hieran an und widmen sich anlagentechnischen Entwicklungen im Rahmen eines laufenden ZIM-Verbundvorhabens.

Hier wird mit Industriepartnern ein Mischsystem mit Mischansätzen von über 500 Litern auch für die Herstellung von leistungsfähigen Warmbetonen entwickelt und angepasst [5]. Die hiermit hergestellten Warmbetone sollen zur Herstellung realmaßstäblicher Demonstrationsbauten in Form großformatiger Raumzellen oder in Ortbetonbauweise eingesetzt werden, um die enormen Potenziale des multifunktionalen Hochleistungswerkstoffs Warmbeton unter Beweis zu stellen.

 

Danksagung

Der Autor dankt allen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern, mit denen er sich in den zurückliegenden Jahren mit der Herstellung gefügedichter und haufwerksporiger Leichtbetone sowie mit der Herstellung von Schaumbetonen auseinandersetzen konnte. Großer Dank gilt Frau Dr. Schließer, die sich mit außergewöhnlichem Engagement und großer Sorgfalt im Rahmen ihrer Dissertation dem Warmbeton widmete und beeindruckende Ergebnisse erzielen konnte und deren großmaßstäbliche Herstellbarkeit sie belegte. In laufenden Arbeiten widmen sich Herr Dr. Baumert wie auch die Herren Nitsche und Lazik mit der großmaßstäblichen Herstellung von Warmbeton, indem geeignete Mischverfahren und Prozessabläufe identifiziert und optimiert werden. Ziel der laufenden Arbeiten ist, diese anspruchsvollen Hochleistungsleichtbetongemische in stets gleichförmiger Konsistenz und Verarbeitbarkeit in realmaßstäblichen Mengen herstellen zu können, um den Transfer in die Praxis zu ermöglichen.

References / Literatur
[1] Lösch, C.; Rieseberg, P.: Infraleichtbeton - Entwurf, Konstruktion, Bau. Hrsg.: Mike Schlaich, Regine Leibinger, IRB Verlag, 2018.
[2] Schließer, A.: Warmbeton - Mischungsentwicklung mit verbesserter Übertragbarkeit in den Realmaßstab. Universität Stuttgart, Dissertation, 2019
[3] Gilka-Bötzow, A.: Stabilität von ultraleichten Schaumbetonen – Betrachtung instationärer Porenstrukturen, TU Darmstadt, Dissertation, 2016
[4] Klatt, A.: Mineralisch ummantelte Holzspäne als Leichtzuschlag für Beton - Potentiale und Grenzen modifizierter organischer Materialien, TU Darmstadt, Institut für Massivbau, Dissertation, 2012
[5] Garrecht, H.; Aicher, S.; Zisi, N.; Schließer, A.: Gefügedichter Holz-Leichtbeton - Leistungspotenzial, Chancen, Herausforderungen. In: Aicher, S. (Hrsg.): 3. Stuttgarter Holzbau-Symposium. Stuttgart: Materialprüfungsanstalt, 2015
[6] ZIM-Verbundforschungsvorhaben „Entwicklung eines neuartigen Suspensionsmischverfahrens und eines innovativen Schräglagenmischers zur Herstellung von Hochleistungsbetonen“, gefördert durch das BMWI/AIF, Förderkennzeichen: ZF4385003KI9, 2019.

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