Text: Dr. Dunja Beck
Energieeffizienz und Klimaschutz spielen in der Baubranche eine immer größere Rolle. Das gilt für den Einsatz erneuerbarer Energien und anderer fortschrittlicher Technologien für Raumwärme und Warmwasserbereitung genau wie für die Errichtung der Gebäudehülle selbst. Durch Einsatz innovativer Baustoffe, neuer Techniken und Bauweisen können Ressourcen geschont, Umweltbelastungen verringert und der Energieverbrauch reduziert werden – Stichwort Nachhaltigkeit. So forschen Wissenschaftler an Fachhochschulen und Universitäten an Innovationen, die Baubranche bringt zunehmend energiesparende Produkte und Verfahren auf den Markt und Fachmessen nehmen sich verstärkt dieses Themas an. Bei der Deubau in Essen im Januar dieses Jahres standen vor allem die Sanierung, Renovierung und Modernisierung im Mittelpunkt. Und auch die bautec 2010 in Berlin im Februar widmete sich vorrangig dem Bereich „Bauen für die Zukunft“.
„Die Werkstoffentwicklung muss heute immer unter dem Aspekt der Nachhaltigkeit stehen“, bestätigt Univ.-Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Brameshuber diesen „Trend“. Der Leiter des Instituts für Bauforschung (ibac) der RWTH Aachen und Fachbereichsleiter „Bautechnik“ im BV Aachen hat seine Forschungsarbeit unter anderem dem Baustoff Beton gewidmet. Ein Schwerpunkt der Neuentwicklungen ist die Gewichtsreduzierung. „Wenn die Baustoffe immer leichter werden, wirkt sich das auf die Konstruktion des gesamten Bauwerks aus und je weniger Gewicht die Bauteile aufweisen, desto einfacher können die Befestigungskonstruktionen sein.“ Beispiel Textilbeton. „Das ist eines der großen Themen unserer Zeit“, sagt Professor Brameshuber. „Textilbeton ist viel leichter als herkömmlicher Beton und bietet daher wesentlich vielfältigere Einsatzmöglich- keiten.“ Beim Fassadenbau zum Beispiel. Aber auch beim Sanieren im Bestand. Und hier unter anderem bei Häusern, die in Gebieten mit erhöhtem Grundwasserspiegel stehen. Diese können mit Hilfe des Textilbetons nachträglich abgedichtet werden. Und zwar mit einem System, das am ibac entwickelt wurde. Der Textilbeton wird dabei quasi als Putz auf die Wand gebracht, dient so als Abdichtung und ist, so Professor Brameshuber, „viel weniger aufwendig als andere Methoden, die Häuser gegen das steigende Grundwasser absichern“. Für Neu- bauten wurde eine „Weiße Wanne“ aus textilbewehrtem Beton entwickelt, die aus mehreren Lagen Textil und Feinbeton im Wechsel besteht. Vorteil: „Die ‚Weiße Wanne‘ aus Textilbeton nimmt deutlich weniger Platz ein als eine herkömmliche ‚Weiße Wanne‘.“ Neben diesem Anwendungsbereich bietet Textilbeton viele andere Möglichkeiten. Fertigteilelemente, wie bauteilintegrierte Schalungen, oder auch kreative Bauteile, wie Fachwerkelemente, sind möglich. Die Studenten der RWTH haben vor einiger Zeit ein Rautenfachwerk aus Textilbeton hergestellt und sogar Carving-Ski aus Textilbeton wurden entwickelt. Wichtig bei jeder Neuentwicklung, so der Professor, „ist, dass die Entwicklung neuer Baustoffe immer im Zusammenhang mit der Konstruktion, also praxisnah, gesehen werden muss. Schließlich sollen die Betone im Bau eingesetzt werden.“ Eine solche praxisnahe Entwicklung ist am ibac selbst zu sehen. Die Dachkonstruktion über dem Werkhof des ibac wurde nämlich von Studenten des Instituts entwickelt und gebaut. Hier kam neben Holz ein Werkstoff zum Einsatz, der Professor Wolfgang Brameshuber schon seit einigen Jahren fesselt. Es handelt sich um eine Hightech-Variante des Betons, den selbstverdichtenden Beton (SVB) oder auch Architekturbeton genannt. Der Professor erklärt: „Selbstverdichtende Betone sind Betone, die sich, ohne von außen einwirkende Verdichtungsenergie wie Rütteln, vollständig entlüften und gleichzeitig bis zum Niveauausgleich fließen. Die Fließeigenschaft ist gut mit Honig vergleichbar.“ Neu ist die Idee des selbstverdichtenden Betons übrigens nicht. Die Grundidee des SVB, so der Institutsleiter, stamme aus den Anfängen des 20. Jahrhunderts: „In den 1920-er Jahren wurde der Gussbeton entwickelt, doch fehlten damals noch geeignete Zusatzmittel, die eine stabilisierende Wirkung hatten.“ Die verschiedenen Korngrößen müssen im SVB nämlich gleichmäßig verteilt sein. Das heißt, „die Matrix muss – ähnlich wie beim Honig – so gestaltet sein, dass größere Bestandteile nicht sedimentieren.“ Solche Zusatzmittel wurden aber erst Ende der 80er-Jahre entwickelt. „Die Japaner waren es, die in dieser Zeit ein Konzept zur Herstellung von selbstverdichtendem Beton erstellten. Durch den Einsatz geeigneter, sehr leistungsfähiger Fließmittel in Verbindung mit einer entsprechen- den Betonzusammensetzung ebneten sie den Weg für den SVB weltweit.“ Doch erst etwa zehn Jahre später erreichte das Verfahren Deutschland. „Das war eine ganz wichtige Entwicklung“, betont Professor Brameshuber. Denn der Einsatz selbstverdichtenden Betons im Vergleich zum Normalbeton biete „ökologische, soziale und ökonomische Vorteile, die, je nach Anwendungsfall, ganzheitlich betrachtet zu erhöhter Wirtschaftlichkeit führen“ und trage somit zur Nachhaltigkeit im Bauwesen bei. Besonders geeignet ist SVB, wenn spezielle Anforderungen an Oberflächenqualität, Verarbeitbarkeit und Lärmemissionen bestehen. Anwendungen sind unter anderem am Phaeno Center in Wolfsburg und eben am Dach des ibac-Werkhofs zu sehen. Hier wurden die Verbindungsknoten der Fachwerkkonstruktion aus SVB gegossen und das Holzfachwerk mit Hilfe der Knoten verschraubt. Die Verarbeitung selbstverdichtenden Betons sei technisch noch sehr empfindlich, so Professor Brameshuber. „Es kommt auf die richtige Mischung an. Immer das passende Mischungsverhältnis zu finden, erfordert erweiterte Kenntnisse und Erfahrungen.“ Weitere Anwendungsmöglichkeiten für SVB sind: Herstellung von Fertigbauteilen mit komplexer geometrischer Struktur, die mit einem Rüttelbeton nur eingeschränkt oder nicht in einem Arbeitsgang herstellbar sind. SVB kann bei Lösungen für unzugängliche Stellen oder auch bei Betonteilen eingesetzt werden, deren Oberfläche später sichtbar sein soll (Sichtbeton). Apropos Oberfläche. Im Bereich Oberflächenbehandlung forschen die Wissenschaftler und Ingenieure des ibac ebenfalls seit einiger Zeit. Thema: „Nanotechnologie im Bauwesen“, genauer „Nanopartikeleinsatz bei Beton“. Was es damit auf sich hat, fasst Professor Brameshuber folgendermaßen zusammen: „Im Grunde geht es darum, selbstreinigende Fassaden zu entwickeln. Das heißt, eine Gebäudefassade soll mit Nanopartikeln beschichtet werden, die Verschmutzungen wie Moos an der Fassade verhindern sollen. Was neben diesem noch einen zweiten positiven Effekt hat, der der Umwelt zugute kommt: Die Nanopartikel können Schadstoffe aus der Luft binden.“ Das ibac arbeitet bei diesem Projekt, das sich gerade mitten in der Entwicklung befindet und vom Forschungsministerium gefördert wird, mit verschiedenen Partnern zusammen.
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