Konstruktionsleichtbeton

Ultraleichtbeton (ULWAC)

In dem Bereich der Betonrohdichten unterhalb 1500 kg/m³ finden hauptsächlich haufwerksporige beziehungsweise Leichtbetone mit poriger Matrix Verwendung. Die Anwendung dieses Leichtbetons beschränkt sich auf Bauteile, bei welchen nur geringe Druckfestigkeiten jedoch eine gute Wärmedämmung erforderlich ist. Wird aufgrund der Belastung eine Bewehrung erforderlich, so zieht dieses aufwendige Schutzmaßnahmen nach sich. Im Gegensatz zu haufwerksporigem Leichtbeton lassen sich neuartige gefügedichte Ultra-Leichtbetone mit Rohdichten ρ ≤ 1200 kg/m³ inzwischen beispielsweise unter Verwendung von recycliertem Blähglas als Leichtzuschlag herstellen. Die Druckfestigkeiten (βW200) dieser "sehr leichten Leichtbetone" liegen in einem Bereich von 6 bis 25 N/mm². Bei dem gefügedichten Ultra-Leichtbeton müssen keine besonderen Maßnahmen zum Korrosionsschutz der Bewehrung ergriffen werden. Bewehrte Betonbauteile können vorgefertigt und auch vor Ort hergestellt werden. Zudem besitzt der Ultra-Leichtbeton durch die sehr geringe Rohdichte eine sehr gute Wärmedämmfähigkeit. Durch die Kombination dieser beiden Vorteile eröffnet sich für diesen neuartigen Beton ein breites Anwendungsgebiet. An unserem Institut wurden erste Versuche an ULWAC durchgeführt. Diese befaßten sich zunächst mit den Möglichkeiten zur Steigerung der Druckfestigkeit. Hierzu wurden verschiedene Leichtzuschläge kombiniert. Weitere Untersuchungen an ULWAC beschäftigen sich mit den relevanten Materialeigenschaften wie Druckfestigkeit, Zugfestigkeit, Elastizitätsmodul, zeitabhängiges Materialverhalten und Verarbeitbarkeit.

Textilbewehrter (Ultra-)Leichtbeton

Flächenförmige und räumliche Textilien können in Betonbauteilen als Ersatz oder Ergänzung zur Betonstahlbewehrung eingebaut werden und hierdurch neue Möglichkeiten im konstruktiven Betonbau ermöglichen. Eigenschaften wie Korrosionsbeständigkeit und die freie Formgebung der Bewehrungsführung prädestinieren die Textilien insbesondere für den Einsatz in dünnen Bauteilen, in Bauteilen mit komplizierter Bewehrungsführung und gekrümmten Flächentragwerken. Neben der Anwendung im Grenzzustand der Tragfähigkeit, bieten sich Einsatzmöglichkeiten beispielsweise bei der Beschränkung der Rißbreite, als konstruktive Bewehrung oder als Mindestbewehrung in Sonderbauteilen an. Bisher beschränken sich die meisten Untersuchungen zum Thema ‚textilbewehrter Beton' auf Normalbetone. Im Rahmen verschiedener eigener Arbeiten wurden Versuche an textilbewehrten Leichtbeton- und Ultra-Leichtbetonkörpern durchgeführt, um die günstigen Eigenschaften beider Materialien in einem neuen Werkstoff, dem "Textilbewehrten (Ultra-)Leichtbeton" zu vereinigen. Verwendet wurden Konstruktionsleichtbetone und -ultraleichtbetone mit geschlossenem Gefüge nach DIN 4219. Unter Berücksichtigung zukünftiger Anwendungsschwerpunkte von textilbewehrtem (Ultra-)Leichtbeton (im Bereich von Fassadenelementen, leichten Ausbauelementen oder anderen filigranen Strukturen) wurden in unseren Testreihen balkenartige Körper hergestellt. Triaxiale Gewirke aus Glasfasern, Polypropylen und Mischvarianten aus beiden Materialien mit verschiedenen Querschnittsflächen und Diagonalanteilen, dienen als Bewehrung. In Vierpunktbiegeversuchen wurden insgesamt 60 dieser Prüfkörper getestet. Diese Versuche stellen die Basis für unsere weitere Forschung und Entwicklung auf dem Gebiet des textilbewehrten (Ultra-)Leichtbetons dar. In diesem Zusammenhang freuen wir uns über die enge Zusammenarbeit und die Unterstützung unserer Industriepartner. Das Ziel aller Beteiligten ist es, durch Kombination bestehender Fasermaterialien und -formen den Textileinsatz im Leichtbeton und Ultraleichtbeton technisch und wirtschaftlich zu optimieren.

Bemessungshilfen für Konstruktionsleichtbeton mit geschlossenem Gefüge

Für den Konstruktionsleichtbeton mit geschlossenem Gefüge sind folgende Bemessungshilfsmittel auf Grundlage der neuen Normen EC2 T.1-4 und DIN 1045-1 erstellt worden:

• ω-Tafeln, Bemessungsverfahren mit dimensionslosen Beiwerten für Bauteile mit und ohne Druckbewehrung
• Bemessungstafeln für Plattenbalkenquerschnitte
• Bemessungsdiagramme für symmetrisch bewehrte Querschnitte

Weiterhin wurde auf Basis dieser Tabellen ein Hilfsblatt zur Bemessung und konstruktiven Durchbildung von Bauteilen aus Konstruktionsleichtbeton erstellt.

 

Das Forschungsthema wird dem folgenden Profilschwerpunkt der Fakultät für Ingenieurwissenschaften zugeordnet:
Tailored Materials