Alexander Kahnt
Forschung

03 C3 - Basisvorhaben B2

Quelle: HTWK Leipzig

C3 - Basisvorhaben B2

Basisvorhaben B2 – "Nachhaltige Bindemittel und Betone für die Zukunft"

Beim Basisvorhaben B2 mit dem Titel „Nachhaltige Bindemittel und Betone für die Zukunft“ bearbeitet die Forschungsgruppe Nachhaltiges Bauen das Teilvorhaben „Ermittlung der Recyclingpotentiale und Entwicklung von Recyclingstrategien; Entwicklung und Optimierung der C³-Betone im Hinblick auf die Matrix- und Verbundeigenschaften im jungen Alter, bauphysikalische Aspekte“.

Mit dem beantragten Teilprojekt wird an der Entwicklung der C3-Betone mitgewirkt, indem für die Aspekte Recycling, Matrix- und Verbundeigenschaften im jungen Alter sowie Bauphysik die Anforderungen zusammengestellt werden, Materialuntersuchungen und –charakterisierungen durchgeführt und Optimierungen erarbeitet werden. Mit dem Vorhaben werden die Grundlagen gelegt, um angepasste Nachbehandlungskonzepte und Konzepte zur Steigerung der Verbundfestigkeit sowie konkrete Recyclingtechnologien zu entwickeln.

Die im Rahmen dieses Basisvorhabens zu entwickelnden Betonmatrizes sollen sowohl mechanisch-hochleistungsfähig als auch nachhaltig sein. Beide Merkmale sind stark voneinander abhängig. Daher werden in diesem Teilvorhaben sowohl wichtige mechanische Eigenschaften (Festigkeit und Verbund) als auch ökologische Eigenschaften (Recycling und Bauphysik) charakterisiert.

Das Teilprojekt ordnet sich damit in das Gesamtziel des Verbundvorhabens ein. Im Teilvorhaben werden folgende Schwerpunkte zur Entwicklung der neuartigen C³-Technologie bearbeitet:

Formulierung von Anforderungen an die C³-Betone aus Sicht der Recycelfähigkeit, des Verbundes und der Festigkeitsentwicklung im jungen Alter und der Bauphysik
Erkundung Recyclingpotential, Entwicklung von Recyclingstrategien
Festigkeitsentwicklung von C³-Betonen im jungen Alter
Verbund zwischen C³-Beton und C³-Bewehrung im jungen Alter
Charakterisierung und Optimierung der bauphysikalischen Eigenschaften von C³-Betonen
Ein wichtiges Ziel des C³-Gesamtvorhabens stellt die Entwicklung eines umweltfreundlichen und ressourcenschonenden Verbundwerkstoffes dar, daher widmet sich das Teilvorhaben dem Aspekt ‘Recycling‘ in besonderem Maße. Bisher wurden die Werkstoff- und Bauteileigenschaften nach anwendungsbezogenen technischen Kriterien ausgerichtet. Dem Aspekt der späteren Wiederverwendung bzw. -verwertung wurde wenig Beachtung geschenkt. Um zukünftig wertvolle Ressourcen zu sparen und Abfall zu vermeiden, ist die Zurückführung in Stoffkreisläufe und ein echtes Recycling von Carbonbetonanwendungen zu fokussieren.

Die geplanten Untersuchungen zu den Eigenschaften im jungen Alter dienen zur Sicherstellung einer optimalen Festigkeitsentwicklung und damit zur Sicherstellung eines sehr guten Verbundes zwischen Matrix und Bewehrung. Damit werden die Grundlagen gelegt, um für die neuen Betone angepasste Nachbehandlungskonzepte entwickeln zu können und um konzeptionell zu zeigen, wie die Verbundfestigkeit zwischen Textil und C3-Matrix gesteigert werden kann.

Zudem sollen bauphysikalische Zusammenhänge für alle entwickelten C3-Matrizes aufgezeigt werden. Dazu erfolgt eine bauphysikalische Materialcharakterisierung und von sechs zu entwickelnde Carbonbetonen (jeweils zwei aus den Einsatzbereichsgruppen Ortbeton, Fertigteil, Verstärkung).

C3 - Basisvorhaben B3

Basisvorhaben B3 – "Konstruktionsgrundsätze, Sicherheits- und Bemessungskonzepte sowie standardisierte Prüfmethoden für Carbonbeton"

Im Basisvorhaben B3 „Konstruktionsgrundsätze, Sicherheits- und Bemessungskonzepte sowie standardisierte Prüfmethoden für Carbonbeton“ entwickelt die Forschungsgruppe C3-Konstruktionsprinzipien für die Anwendungen der Zukunft sowie standardisierte Prüfmethoden für Carbonbeton , dabei fließen auch Know-how und Kenntnisse aus Nachbardisziplinen wie der Kunststofftechnik in die Forschungsarbeit zum neuen Verbundwerkstoff Carbonbeton mit ein.

Eines der drei Gesamtziele des Basisvorhabens 3 ist die „Entwicklung materialeffizienter Konstruktionsprinzipien für Carbonbeton und Ableitung von Anwendungsbereichen mit Bewertung der Nachhaltigkeit und des Marktpotentials“. Mit dem hier beantragten Teilprojekt wird ein wichtiger Beitrag zur Erreichung dieses Zieles geleistet, indem Anwendungen von C³ dargestellt werden und die Potentiale der neuen Anwendungen aus technischer Sicht zusammengetragen werden. Weiterhin wird zur Entwicklung von Konstruktionsgrundsätzen für Carbonbeton beigetragen, hierzu werden Erkenntnisse zu Versagensmechanismen zusammengestellt sowie die Betrachtung von den Konstruktionsgrundsätzen in einschaligen Bauteilen vorgenommen.

Mit dem Teilvorhaben werden folgende Teilziele zur Entwicklung neuer, nachhaltiger Anwendungsbereiche und Konstruktionsgrundsätze für C³ und fokussiert:

Zusammenstellung von Anwendungen für C³ aus Stahlbetonbau und Textilbetonbau
Technisch-mechanische Prüfung der Verwendbarkeit von C³ für die vorgeschlagenen Anwendungen des AS 1.1
Aufbau von Kenntnissen zu Versagensmechanismen für C³ durch Einbringen der Kenntnisse aus verwandten Disziplinen (Stahlbeton, Textilbeton, faserverstärkte Kunststoffe)
Entwicklung eines Konstruktionsprinzipienkatalogs für C³ basierend auf klassischen Prinzipien (Stahlbeton, Textilbeton, faserverstärkte Kunststoffe) und neuen Prinzipien (z. B. Bionik)
Je nach Anwendungsfall (Neubau, Verstärkung, Instandsetzung) und Belastung (ruhend oder nicht vorwiegend ruhend) werden Erkenntnisse zusammengetragen und neu erarbeitet. Aufbauend auf den Ergebnissen des Teilprojektes kann die Materialentwicklung weiter optimiert und anwendungsbezogen angepasst werden. Im Vorhaben werden Grundlagen gelegt, um in Anschlussvorhaben für potentielle Anwendungen angepasste baukonstruktive Lösungen zu entwickeln.

Weiteres Ziel im Teilvorhabens ist, mit den Partnern innerhalb des Basisprojektes 3 und auch den Partnern der anderen Basisprojekte in thematisch verwandten Bereichen eng zusammenzuarbeiten, um durch den Wissensaustausch bessere Ergebnisse erzielen zu können und durch das einfließen lassen eigener Kompetenzen in das Gesamtprojekt, an dessen erfolgreichem Verlauf teilzuhaben.