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Hochwärmedämmende Sandwichelemente mit Verbindungsmitteln aus glasfaserverstärktem Kunststoff

Abb. 1: Kleinversuch zur Bestimmung des Einflusses der Oberflächenbeschaffenheit auf den Frischbetondruck
Abb. 2: Versuchsaufbau zur Bestimmung des Frischbetondrucks bei Elementwänden
Abb 3.: Eingeschalte Sandwichelemente vor der Versuchsdurchführung

Forschungsschwerpunkt

  • Innovative Betonfertigteile

Arbeitsgruppe Baukonstruktionen und Fertigteilbau

Bearbeiter

 

Außenwände werden zunehmend als Betonfertigteile mit innen liegender Wärmedämmung hergestellt. Grund hierfür ist eine Reihe von Vorteilen gegenüber der Ortbetonbauweise. Zwischen dem reinen Fertigteil und dem Ortbeton steht die Halbfertigteilbauweise. Hier werden vorgefertigte Wandschalen auf der Baustelle ausbetoniert. Dies erspart den zeit- und kostenintensiven Schalungsvorgang und verringert das Transportgewicht. Die Wandschalen sind mit Verbindungsmitteln gekoppelt, die den beim Ausbetonieren auftretenden Schalungsdruck mit ausreichender Sicherheit aufnehmen müssen. Der Schalungsdruck ist dabei nach DIN 18218 „Frischbetondruck auf lotrechte Schalungen“ anzunehmen. Die Beeinflussung des Schalungsdruckes durch eine innen liegende Wärmedämmung bleibt bisher allerdings unberücksichtigt. Je nach Dicke der Ortbetonschicht und Art der Wärmedämmung kann dadurch der Schalungsdruck erheblich überschätzt werden, was zu einem unwirtschaftlichen Bemessungsergebnis führen kann.

Bei der Durchführung von Versuchen mit niedriger Betonierhöhe bis zu 160 cm wurden zahlreiche Einflussfaktoren auf den Frischbetondruck untersucht. Die Versuchsergebnisse haben gezeigt, dass bei Variation der Parameter und einer Verdichtung bis zum Fußpunkt der Bauteile keine signifikanten Unterschiede zwischen dem maximalen Druck oder der Druckverteilung über die Bauteilhöhe entstehen. Der Frischbetondruck kann dann mithilfe der DIN 18218, das heißt über die Annahme einer hydrostatischen Druckverteilung, berechnet werden. Im Rahmen von Untersuchungen mit hohen Betonierhöhen unter praxisnahen Randbedingungen konnte hingegen eine deutliche Abhängigkeit des maximalen Frischbetondrucks von einem innen liegenden Dämmstoff beobachtet werden. Als Begründung hat sich die wasseraufnehmende Eigenschaft von EPS-Dämmung herausgestellt. Durch den Entzug von Wasser aus dem Frischbeton resultiert eine steifere Betonkonsistenz. Dadurch entstehen bei größeren Betonierhöhen geringere Frischbetondrücke. Zusätzlich reduziert sich zum einen der Einflussbereich der dynamischen Tiefenwirkung der Rüttelflasche und zum anderen erhöht sich die Reibung zwischen Frischbeton und den Schalungsflächen (Siloeffekt). Beides führt ebenfalls zu einer Druckminderung. In Sandwichwänden mit einer Dämmung aus EPS findet eine viel geringere Belastung der Verbindungsmittel während der Verfüllung der Ortbetonergänzung, als beim Einsatz einer Dämmung aus XPS statt.

Ein geringerer Frischbetondruck ermöglicht eine wirtschaftlichere Bemessung des Verbindungsmittelrasters. Zusätzlich wird beim Einsatz von EPS die Dauerhaftigkeit solcher Wandelemente erhöht, da die dauerhafte Zugbeanspruchung in den Verbindungsmitteln reduziert wird. Ein Nachteil ist das Eindringen des Zement-Wasser-Gemischs bei der Verdichtung des Betons. Hierdurch kommt es zu einer Reduktion der wärmedämmenden Wirkung der Wandelemente

Stand der Bearbeitung (28.10.2015)

Abgeschlossen

 

Finanzierung

Fördermittelgeber ist das Bundesamt für Bauwesen und Raumordnung (BBR) im Rahmen der „Forschungsinitiative Zukunft Bau“. Darüber hinaus wird das Forschungsvorhaben von der Schöck Bauteile GmbH und Fehr Technologies Deutschland GmbH & Co. KG unterstützt.

Kooperationspartner

  • Prof. Dr.-Ing. habil. P. Mark, Ruhr-Universität Bochum
  • Dr.-Ing. Tilo Proske, TU Darmstadt
  • Dipl.-Ing. Andreas Decker, Schöck Bauteile GmbH