Ziel des interdisziplinären Projektes war die Entwicklung, monolithischer, wasserundurchlässiger Fertigteilelemente aus gefügeoptimiertem, faserverstärktem Hochleistungsbeton. Die verbesserten Werkstoffeigenschaften ermöglichen eine deutliche Reduzierung der Wanddicken, des konventionellen Bewehrungsgehaltes, der Zwangsspannungen sowie der resultierenden Rissbreiten für Weiße Wannen.

Bild Fertigteilelement aus Hochleistungsbeton

Funktionsmuster mit reduzierter Wandstärke von 150 mm

Entwicklung filigraner, monolithischer Fertigteilelemente für  wasserundurchlässige Bauwerke aus gefügeoptimiertem Hochleistungsbeton mit speziellen dichtenden Zusätzen

Das primäre Ziel des Forschungsvorhabens bestand in der Entwicklung einer ressourcenschonenden, kostengünstigen Bauweise für wasserundurchlässige Bauwerke in Form von Weißen Wannen und war auf die Entwicklung filigraner, monolithischer Fertigteilelemente (WU-FTE) aus gefügeoptimiertem Hochleistungsbeton mit hohem Wassereindringwiderstand ausgerichtet. Gegenüber konventionellen Fertigteil-Konstruktionen sollte dies die deutliche Reduzierung der bisher erforderlichen, großen Wanddicken von Betonfertigteilen bei mindestens gleichen Eigenschaften im Hinblick auf Gebrauchstauglichkeit (Wasserundurchlässigkeit) ermöglichen. Dies zielte darauf ab, Produktions-, Transport- und Montagekosten zu senken und größere Nutzflächen zu erzielen. Zur Erreichung der Projektziele erfolgte innerhalb des Kooperationsvorhabens die fachbereichsübergreifende Kopplung der Teilbereiche Werkstoffentwicklung und -prüfung, statische Bauteilauslegung, Fertigungskonzept und Herstellung sowie die Entwicklung geeigneter Prüftechnik verbunden mit einer für die Beton- und Bauteilprüfung angepassten Prüfmethodik und Auswertesoftware.

Bild Versuchsstand

Versuchsstand des IAB zur Bewertung der Wasserdampfdiffusion/Permeabilität unter Druckbeaufschlagung (5 bar)

Als wesentliche, werkstoffliche Grundlage wurde eine faserhaltige Betonzusammensetzung entwickelt, welche eine deutlich dichtere Gefügestruktur aufweist und damit einen wesentlich größeren Wasserdampfdiffusionswiderstand gegenüber dem Referenzbeton nach WU-RILI aufweist. Das statisch-konstruktive Konzept wurde grundlegend überarbeitet, um die Wanddicken auf das statisch erforderliche Maß bei mindestens gleichwertigen Eigenschaften der daraus erstellten wasserundurchlässigen Bauwerke zu reduzieren. Gleichzeitig wurde ein hinreichend flexibler, konstruktiver Aufbau angestrebt, um alle Anforderungen gemäß der technischen Zielstellung zu realisieren.

Bild Universalprüfstand zur statischen Prüfung

Universalprüfstand zur statischen Prüfung/Rissbreitenbestimmung der Wand-Funktionsmuster

Im Ergebnis des Projektes ermöglichten die verbesserten Werkstoffeigenschaften und der Fasereinsatz eine deutliche Reduzierung der Wanddicken auf 150 mm. Aus betontechnologischer Sicht wäre eine weitere Reduzierung der Wanddicken möglich. Die Vorfertigung erlaubt eine standardisierte Produktion der Stahlbeton-Vollfertigteile unter kontrollierten technologischen Bedingungen und damit eine zeit- und kostengünstige sowie ressourcenschonende Bauweise. Schlankere Bauteile bieten weitere Vorteile und gehen mit einer Verringerung des konventionellen Bewehrungsgehaltes, kleineren Zwangsspannungen sowie einer geringeren Wahrscheinlichkeit der Rissbildung infolge Zwangsbeanspruchung einher. Der Einsatz von Ortbeton lässt sich auf die Bodenplatte wasserundurchlässiger

Bild Konventionelle Rissbreitenbestimmung

Konventionelle Rissbreitenbestimmung (Biegerisse) aus Verformungen bei der Bauteilprüfung

Untergeschosse beschränken und der Grad der Individualfertigung zu reduzieren. Die entwickelten Fertigteilelemente lassen sich mit einem angepassten Fugenabdichtungssystem zu einer Weißen Wanne kombinieren. Vorgenommene Werkstoff- sowie Bauteilversuche an realen Funktionsmustern (WU-FTE) mit im Projekt entwickelten, speziellen Prüfmethoden konnten zeigen, dass die daraus resultierenden filigranen, wasserundurchlässigen Bauwerke hohen Anforderungen hinsichtlich Beanspruchung und Nutzung genügen. Die angestrebten Parameter wurden erreicht. Zur Umsetzung der im Projekt erhaltenen Forschungsergebnisse wurden als wesentliche Grundlage der Ergebnisverwertung vollständige Funktionsmus-ter (WU-Keller) gefertigt.

Bild Werksversuche

Werksversuche (Faserbeton)

Die gewonnenen Ergebnisse sind als sehr nutzbringend für alle Projektpartner einzuschätzen und bieten Potentiale für weitere Anwendungsfelder. Aus technischer sowie wirtschaftlicher Sicht ergeben sich daraus die Voraussetzungen für innovative, marktfähige Produkte sowohl für die Betonfertigteilindustrie und deren angegliederte Fachbereiche als auch den Prüfgerätebau und die Softwareentwicklung.


Ansprechpartner

Dipl.-Ing. René Tatarin
+49 (0) 3643 8684-131
+49 (0) 3643 8684-113
r.tatarin@iab-weimar.de

Projektpartner

► Betonwerk Büscher GmbH & Co. KG
► Nord-Vision IT Solutions GmbH
► TESTING Bluhm & Feuerherdt GmbH