Thermisch wirksame Bauelemente für das Mauerwerk
01.07.2015 bis 30.06.2018
Schöck Bauteile GmbH
Ein zentrales Element intelligenter Gebäudetechnik sind Bauelemente, die eine hohe Wärmedämmung bei gleichzeitig hoher Tragfähigkeit aufweisen und durch ihre herausragenden bauphysikalischen Eigenschaften einer Durchfeuchtung des Bauteils und einer daraus resultierenden Schimmelbildung entgegenwirken. Von besonderer Bedeutung ist in diesem Zusammenhang der Sockelbereich von Gebäuden, d.h. der Bereich unmittelbar über der Boden- bzw. Kellerplatte eines Bauwerks. Aufgrund der geometrischen Verhältnisse im Bereich dieser Bauteile müssen diese eine weit über die Dämmwirkung eines normalen Wandbauteils hinausgehende Dämmwirkung aufweisen. Gleichzeitig sind Sockelbereiche insbesondere während des Bauzustands aber auch während der Nutzung einer von aussen kommenden Wasserbeaufschlagung ausgesetzt, die zu einer Durchfeuchtung des Bauteils und damit zum Verlust der Wärmedämmung führen kann.
Um das zu erreichen wird ein grundlegender Ansatz verfolgt, dessen Ziel es ist, zunächst das Wärmetransportverhalten in Beton auf der Mikrostrukturebene durch mineralogische Veränderungen zu verbessern. Aufbauend darauf soll durch eine gezielte, in ihrer Struktur definierte und reproduzierbare Porosierung der Zementssteinmatrix die Wärmeleitfähigkeit von Beton weiter reduziert werden. Auf der Grundlage dieser Betone erfolgt dann die Entwicklung von Bauteilen, deren Wärmeleitung durch Einbau zusätzlicher Wärmedämmkammern weiter reduziert werden. Auf der Grundlage dieser Betone erfolgt dann die Entwicklung von Bauteilen, deren Wärmeleitung durch Einbau zusätzlicher Wärmedämmkammern weiter reduziert wird. Abschliessend sind geeignete Fertigungstechniken zu entwickeln, die eine Übertragung der im Labor erzielten Techniken der Beeinflussung der Wärmeleitfähigkeit, der Porosierung und der Bauteilfertigung auf eine grosstechnische Produktion erlaubt.
Vimbucherstrasse 2, 76534 Baden-Baden
Dipl.Ing. Hubert Fritschi
13N13281
Ein zentraler Arbeitsschwerpunkt des Teilprojektes „Innovative Fertigungsstrategien und Definition des Anforderungskatalogs“ liegt auf der Definition eines Anforderungskatalogs für die Entwicklung geeigneter Fertigungstechnologien für die Betonelemente. Ziel des Teilvorhabens ist es eine Demonstartoranlage aufzubauen, mit der verschiedene Herstellungstechnologien erprobt und erste Voruntersuchungen zur Wirtschaftlichkeit und den technischen Problemen einer späteren Produktionsanlage durchgeführt werden können. Aus den vorgelagerten Teilprojekten, können dabei folgende Anforderungen an die Fertigungstechnik abgeleitet werden, für die bislang am markt keine geeignete Lösungen vorliegen.
Eine zentrale Aufgabe besteht zunächst in der Identifizierung und Anpassung von Mischtechnologien, die die Herstellung von Betonen mit einer in engen Grenzen festgelegten Porosität und isnbesondere Porenstruktur gestatten. Die ausgeprägt hohe Dämmwirkung der entwickelten Betone hat bereits bei der Betonherstellung zur Folge, dass die sich bildende Hydrationswärme nur langsam abgeführt wird und es ggf. zu einer schädlichen Überhitzung des Betonbauteils während des Abbindevorgangs kommt. Durch kalorimetrische Untersuchungen Bindemittel zur Betonherstellung ausgewählt,die eine reduzierte Hydrationswärmeentwicklung bei jedoch schneller Fertigungsentwicklung aufweisen. Darüberhinaus werden werden geeignete Schalungssysteme entwickelt, die eine Begrenzung der Bauteilherstellung sicherstellen und gleichzeitig eine möglichst wirtschaftliche Bauteilherstellung gestatten, ohne jedoch die Möglichkeiten der vorgenommenen Optimierung der Anordnung von Wärmedämmkammern und der geometrischen Auflösung des Bauteils zu sehr einzuschränken.
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Rastatter Straße 25, 76199 Karlsruhe
Dr.-Ing. Markus Hauer
T: +49-721-96401-0 | F: +49-721-96401-99
13N13283
Ein zentrales Element intelligenter Gebäudetechnik sind Bauelemente, die eine hohe Wärmedämmung bei gleichzeitig hoher Tragfähigkeit aufweisen und durch ihre herausragenden bauphysikalischen Eigenschaften einer Durchfeuchtung des Bauteils und einer daraus resultierenden Schimmelbildung entgegenwirken. Von besonderer Bedeutung ist in diesem Zusammenhang der Sockelbereich von Gebäuden – d. h. der Bereich unmittelbar über der Boden- bzw. Kellerplatte eines Bauwerks. Aufgrund der dort vorherrschenden geometrischen Verhältnisse muss der Gebäudesockel eine weit über die Dämmwirkung eines normalen Wandbauteils hinausgehende Dämmwirkung aufweisen.
Insbesondere unterscheidet sich der Wärmetransport in diesen Elementen grundlegend von dem in üblichen Wandbauteilen, bei denen der Wärmetransport i. d. R. senkrecht zur statischen Tragwirkung der Wand verläuft. Während übliche Wandbauteile sehr gut und vergleichsweise einfach durch die Anordnung zusätzlicher Schichten aus Wärmedämmmaterialien, die nicht an der statischen Lastabtragung mitwirken, wärmegedämmt werden können ist der Wärmetransport im Sockelbereich von Gebäuden überwiegend durch einen vertikal gerichteten Wärmefluss aus dem Raum in die Wand und von dort in die Kellerdecke oder Bodenplatte dominiert. Zusätzlich zu den bereits erwähnten erhöhten Anforderungen müssen geeignete Wärmedämmbauteile daher in vertikaler Richtung eine hohe statische Tragwirkung bei gleichzeitig hoher Wärmedämmwirkung aufweisen.
Während eine hohe Tragwirkung i. d. R. Materialien mit hohem spezifischem Gewicht und hoher Festigkeit erfordern werden zu Gewährleistung einer hohen Dämmwirkung i. d. R. Materialien mit möglichst geringer Rohdichte und damit geringer Festigkeit eingesetzt. Diese zunächst widersprüchlichen Anforderungen gilt es im vorliegenden Projekt durch grundlegende werkstoffwissenschaftliche Untersuchungen an mineralischen Baustoffen zu vereinen.
Vor diesem Hintergrund soll im beantragten Projekt das vorgefertigte, hochwärmedämmende und nicht Feuchte-saugende, thermisch wirksame Bauelement für das Mauerwerk, THELMA, untersucht werden.
Aufgabe des vorliegenden Teilprojekts im Verbund THELMA ist es, die zur Zeit gebräuchliche Geometrie in Hinblick auf die erforderliche Wandfestigkeit und verbesserte Wärmedämmwirkung zu optimieren.
Wesentliches Ergebnis des Forschungsprojektes ist in diesem Teilprojekt die Erfahrung mit der Modellierung von Lasteinleitungsbereichen. Diese Erfahrung kann im Anschluss an das Projekt weiter genutzt werden
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Westendstraße 2a, 86807 Buchloe
Dipl. Ing. Johannes Fuchs
T: +49-8241-9678-12 | F: +49-8241-9678-99
johannes.fuchs(at)hydroment.de
13N13282
Dieses Teilvorhaben beschäftigt sich mit der Entwicklung innovativer Betonadditive, die eine gezielte Mikroporosierung hochfester, wasserarmer und wärmeleitfähigkeits-minimierter Betone bei gleichzeitig guter Verarbeitbarkeit ermöglichen. Insbesondere muss neben einer gezielten Einstellung des Porensystems auf Mikroebene eine hohe Stabilität des Betons gegenüber Entmischungsvorgängen auch im Hinblick auf großtechnische Anwendungen sichergestellt werden. Eine Herausforderung stellt weiterhin dar, die innere Oberfläche des Porensystems hydrophob zugestalten, um ein späteres Saugvermögen des Bauelements auszuschließen. Das Porensystemmuss in diesem Zusammenhang so gestaltet werden, dass eine Durchgängigkeit des Porensystemszwingend vermieden wird, um bei einer geschlossenen Porenstruktur eine geringe Permeabilität und geringes kapillares Saugen zu erreichen.
Ein Alleinstellungsmerkmal des vorliegenden Teilvorhabens ist in der innovativen Kombinationluftporenbildender, verflüssigender und hydrophobierender Betonadditive in einem mineralischen Trägermaterial zu sehen. Hierzu liegen im Markt für bauchemische Additive bislang keinevergleichbaren Produkte und Forschungsansätze vor.
Die hier entwickelten Betonrezepturen werden wiederum durch die Verbundpartner Büro für Baukonstruktionen und Schöck Bautteiel GmbH bei der Gestaltung und statischen Auslegung der neu zu entwickelten THELMA Mauerwerkselemente benötigt. Das vorliegende Teilprojekt liefert somit einen zentralen Baustein für den Erfolg des Gesamtverbundes THELMA.
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Karlsruhe
13N13284
Teilvorhaben: Minimierung der Wärmeleitfähigkeit von Beton durch gezielte Steuerung des Phononentransports (THELMA-Crete)
(Derzeit liegt keine Beschreibung des Teilvorhabens vor.)
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