28. März 2024

MultiLC – Multifunktionale Leichtbetonbauteile mit inhomogenen Eigenschaften

Schematische Darstellung eines multifunktionalen Leichtbetonbauteils mit inhomogenen Eigenschaften Urheber: Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Massivbau, TU Berlin
Schematische Darstellung eines multifunktionalen Leichtbetonbauteils mit inhomogenen Eigenschaften Urheber: Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Massivbau, TU Berlin

Berlin (pm) – Die Ressourceneffizienz und Nachhaltigkeit beim Bau und Betrieb von Gebäuden gewinnt immer mehr an Bedeutung. Das dreijährige Forschungsvorhaben MultiLC (2016-2018), gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF), hatte zum Ziel, durch die Formulierung multifunktionaler Leichtbetonbauteile mit inhomogenen Eigenschaften einen Ansatz für die Gebäudehülle zur Effizienzsteigerung zu bieten. Es wurden Bauteile entwickelt, bei denen die Eigenschaften über den Querschnitt so angepasst werden, dass sie die jeweils geforderten Aufgaben, wie z. B. Lastabtrag und Wärmedämmung, bestmöglich erfüllen. Gleichzeitig wurden diese Bauteile mit weiteren Funktionen zur positiven Beeinflussung des Wärmeschutzes und den umgebenden Luftschadstoffen versehen.

Ausgangspunkt bildete Infraleichtbeton (engl.: Infra-Lightweight Concrete (ILC)), ein Hochleistungsleichtbeton mit einer Trockenrohdichte unter 800 kg/m3. Aufgrund der ungewöhnlichen Kombination aus geringer Rohdichte und guter Druckfestigkeit ist es möglich, mit ILC lastabtragende und gleichzeitig wärmedämmende Sichtbetonwände aus nur einem Werkstoff auch für mehrgeschossige Gebäude herzustellen [1]. Im Rahmen von MultiLC wurden nun Leichtbeton-Wände mit über den Querschnitt verteilten Festigkeits- und Wärmedämmeigenschaften konzipiert, die zusätzlich mit Funktionen wie Wärmespeicherung, Wandaktivierung zur aktiven Dämmung und Photokatalyse zum Schadstoffabbau kombiniert wurden.

Hierzu arbeitete seit Anfang 2016 ein Team aus Materialtechnologen, konstruktiven Ingenieuren und Bauphysikern aus Forschung, Industrie und Planung zunächst an den theoretischen Grundlagen. In drei Arbeitsgruppen („Betontechnologie“, „Tragverhalten“ und „Bauphysik“) untersuchten HeidelbergCement, Sika Deutschland, Transsolar Energietechnik, schlaich, bergermann partner und die TU Berlin Themen wie z.B. das Trag- und Verformungsverhalten, die Steuerung der Frisch- und Festbetoneigenschaften sowie Simulationen zur Bauteilaktivierung und Analysen zur Ökobilanz, aber auch baupraktische und marktrelevante Aspekte wie Produktionsprozesse, Kosten und konstruktive Details. Nach Erarbeitung der theoretischen Grundlagen wurden die Ergebnisse durch experimentelle Untersuchungen verifiziert. Abschließend wurden die Erkenntnisse aus den drei Arbeitsgruppen in der letzten Projektphase beim Bau und bei der Prüfung von Demonstratoren zusammengeführt. [2] Der Abschlussbericht des Projekts wird Mitte 2019 erwartet.

Am Ende stand das Ziel, monolithische Wandaufbauten mit inhomogenen Eigenschaften zu entwickeln, die sowohl dämmen als auch Lasten abtragen, gleichzeitig aktiv wärmen und kühlen, regulierend auf die Raumfeuchtigkeit wirken und darüber hinaus auch Schadstoffe zersetzen können.

Das Vermeiden von mehrschichtigen Wandkonstruktionen aus unterschiedlichen Materialien bietet dabei diverse Vorteile: vereinfachte Bauabläufe wirken sich positiv auf Kosten und Herstellungsenergie aus, Wartungs- und Instandhaltungsarbeiten sowie der Aufwand für Rückbau und Rezyklieren werden reduziert. Der vollständige Verzicht auf brennbare Materialien erhöht die Sicherheit für die Nutzer. Das Projekt MultiLC zielt damit auf eine ganzheitliche Bauweise ab, die ressourcensparend, funktional, nachhaltig und ästhetisch ist.

Literatur

[1] Schlaich, M., Hückler, A.: Infraleichtbeton. Reif für die Praxis. Beton- und Stahlbetonbau 112 (2017), S. 772–783.

[2] Lösch, C., Stephan, D., Schlaich, M., Vogdt, F. U.: Multifunktionale Leichtbetonbauteile mit inhomogenen Eigenschaften. In: Deutscher Ausschuss für Stahlbeton e.V. (DAfStb) (Hg.): HighTechMatBau – Neue Materialien im Bauwesen. Tagungsband mit Beiträgen zu Konferenz vom 31. Januar 2018 in Berlin. Fraunhofer IRB Verlag, S. 48–53.

 

Pressemitteilung: Dipl.-Ing. Dipl.-Wirt. Ing. Claudia Lösch, Wissenschaftliche Mitarbeiterin, Technische Universität Berlin, Fakultät VI Bauen Planen Umwelt, Institut für Bauingenieurwesen