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Kolloquium 2009 - Betonforschung setzt auf die "jungen Wilden"

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Neueste Generation von Zementen und Betonen in Theorie&Praxis

Wie im Hochleistungssport gilt auch für die Festigkeit und Beständigkeit von Beton: Noch schneller, noch besser - rasches Erhärten für schnelle Entschal- und Transportfähigkeit ist wirtschaftlich entscheidend. Aber auch bei der Instandsetzung von Wasserbauwerken sorgen die "jungen Wilden" unter den Forschern dafür, dass der Betriebsstillstand der Anlage immer kürzer gehalten werden kann. Wie diese Beton-Spitzenleistungen entwickelt und realisiert werden können, wurde beim Kolloquium "Forschung & Entwicklung für Zement und Beton" am 4. November 2009 Wien, vor über 300 Führungskräften der Bauindustrie demonstriert. Auch heuer referierten wieder 21 Experten verschiedenster Fachbereiche aus dem In- und Ausland. Johannes Steigenberger, Leiter des Forschungsinstitutes der österreichischen Zementindustrie: "Immer wichtiger wird das Thema Nachhaltigkeit, das auch in der Betonanwendung zum Forschungs- und Entwicklungskriterium Nummer eins wird. Die österreichische Zementindustrie wirkt hier auf europäischer Ebene ganz vorne mit." Durch intensive Forschung und Entwicklung im Straßenbau sollen Ressourcenschonende Baumethoden weiter verbessert und noch breiter angewendet werden, im Tunnelbau ist Betoneinsparung mit ökologischem Gütesiegel ein Gebot der Stunde. Diese innovativen Zusatzmittel wurden mit der Zuckerforschung in Tulln in Niederösterreich entwickelt. Der Einsatz hoch modifizierter Stärkederivaten als Rückprallminderer und zur Staubreduktion bei der Anwendung von Spritzbeton ist bereits Realität und wird laufend verbessert.

Österreich an vorderster europäischer Nachhaltigkeitsfront

Die österreichische Zementindustrie wirkt europaweit an vorderster Front im Rahmen des EU-Projekts DIRECT_MAT (DISmantling and RECycling Techniques for road MATerials) mit, an dem 20 Forschungsinstitute aus 15 Nationen beteiligt sind. Spezialgebiet des Forschungsinstitutes der VÖZ sind die ungebundenen Tragschichten im Straßenbau unter ökonomischen, umweltrelevanten und bautechnischen Gesichtspunkten "Denn besonders hier stellt sich die Frage nach einem verantwortungsbewussten Umgang mit den Materialien", betont VÖZfi-Leiter DI Dr. Johannes Steigenberger. So gelte es, optimale Rückbaumethoden und Alternativen zur Wiederverwendung zu finden und vermehrte Deponielagerung möglichst zu vermeiden. Hinweise auf relevante Normen, Richtlinien sowie aktuelle Forschungsberichte werden auf einer Online-Plattform zugänglich gemacht. Diese Datenbank wird künftig der europaweiten Dokumentation von Straßenbauprojekten dienen, bei denen hohe Anteile an wiederverwendeten Materialien eingesetzt wurden. Die Recherche der angewendeten Technologien und Regelungen in den EU-Mitgliedsstaaten wird erstmals auch einen intensiven Erfahrungsaustausch ermöglichen. Die während der Projektlaufzeit (2009-2011) erfassten, aktuellen Praxisberichte werden in die Datenbank integriert. Nach der Evaluierung sollen Leitfäden eine optimale Nutzung des aktuellen Wissensstandes auf dem Gebiet der Wiederverwertung von Straßenbaumaterialien ermöglichen.

Stärke optimiert Spritzbeton für Tunnelbau

Zement- und Betonforschung bedeutet aber auch interdisziplinäre Forschung, die weit über den Baubereich hinaus reicht. Einen signifikanten Beitrag hinsichtlich der Ökonomie und Ökologie in diesem Sektor stellen Dr. Karl-Jürgen Mann und Dr. Martin Kozich, Zuckerforschung Tulln, vor. Dieser befasst sich mit der Anwendung von Stärkederivaten speziell im Tunnelbau. Ziel des präsentierten Projektes ist es, auf Basis des nachwachsenden Rohstoffs Stärke geeignete Produkte für die Anwendung im Nassspritzbeton zu entwickeln, die den Rückprall beim Applizieren des Spritzbetons vermindern und dabei die Betonqualität nicht negativ beeinflussen. Beim Tunnelbau sind die Entwicklung der Frühfestigkeit und die Konsistenz des Betons von entscheidender Bedeutung. Es bedarf einer definierten Konsistenz des Nassspritzbetons die über einen längeren Zeitraum aufrecht erhalten wird. Die Verringerung der verdickenden Wirkung ist daher ein wesentlicher Bestandteil dieses Forschungsprojekts. Betonfertigteile bereits nach 4 Stunden transportfähig Vor allem in der industriellen Vorfertigung von Bauelementen, werden bereits von jungen Betonen besonders hohe Festigkeiten gewünscht. Diese konnten bisher nur durch kostenintensive Maßnahmen wie der Erhöhung der Betontemperatur, Einsatz von beheizten Schaltischen oder durch Bedampfen der Elemente erreicht werden. Der internationale Baustoffproduzent Holcim hat diese Entwicklungslücke mit dem neuen Schnellzement Holcim 104 geschlossen, der neben den Norm-Anforderungen an Festigkeit und Dauerhaftigkeit zusätzlich eine besonders hohe Frühfestigkeit aufweist. Die Wartezeiten für das Entschalen lassen sich damit um bis zu 50 Prozent reduzieren, die betonierten Teile sind bereits nach vier Stunden transportfähig.

Reparatur von Wasserbauwerken über Nacht

Eine große Rolle spielt der Faktor Zeit bei Reparaturen von Wasserbauwerken. Gefordert ist eine möglichst geringe Beeinträchtigung des laufenden Betriebes. Für schnelle Reparaturen und möglichst kurze Ausschalzeiten wurde ein selbstverdichtender, schnell erhärtender und frostbeständiger Beton entwickelt. Dr. Rudolf Röck, Schretter&Cie GmbH&Co KG: "Hoher Zeitdruck ist bei diesen Bauwerken die Regel, gilt es doch, den Betriebsstillstand der Anlage, sei es eine Wehranlage, eine Schifffahrtsschleuse oder ein Kraftwerksgerinne, möglichst kurz zu halten." Gemeinsam mit DI Maik Arlt vom Institut für Materialprüfung & Forschung erläuterte Röck Anforderungen, Eigenschaften, technische Kennwerte und Verarbeitungsverfahren. Ultrahochleistungsfähiger Beton für nachhaltige Instandsetzung Eine besonders wichtige Eigenschaft von Beton ist die Durchlässigkeit an der Oberfläche – die sogenannte Permeabilität. Diese bestimmt die Dauerhaftigkeit von Betonbauteilen. Einen Innovationsschub speziell für Anwendungen in der Instandsetzung bedeutet daher die Entwicklung eines ultrahochleistungsfähigen Faserfeinkornbetons, der mit herkömmlichen Betonsystemen nicht mehr vergleichbar ist. Die neue Entwicklung zeichnet sich durch besonders hohe Druck- und Zugfestigkeit aus, dadurch ist die Durchlässigkeit so gering, dass das Eindringen von Betonschädigenden Stoffen weitgehend vermieden werden kann. Der Schweizer Baustoffkonzern Holcim hat mit dem neuen Ultrahochfesten Faserfeinkornbeton erfolgreich die Deckenplatte eines Feuerwehrgebäudes in Genf für höhere Verkehrslasten verstärkt, in Luzern wurde die Fahrbahn der denkmalgeschützten Dalvazza-Brücke in einem Arbeitsgang gleichzeitig verstärkt und abgedichtet. Dr. Peter Lunk, Holcim Schweiz AG: "Der Ultrahochfeste Faserfeinkornbeton bringt uns mit seiner hohen Duktilität, Zugfestigkeit und Dauerhaftigkeit einen wesentlichen Schritt näher an eine möglichst lange technischen Lebensdauer und damit nachhaltige Nutzung von Betonbauwerken, die heute noch allzu oft nur mit hohen Instandsetzungszyklen erkauft wird."

Hightech-Prüfmethoden verbessern Sicherheit und Qualitätsstandards

Der Anteil und die Zusammensetzung des Mehlkorns beeinflusst die Eigenschaften des Betons und beeinflusst damit die Verarbeitbarkeit, Festigkeit und Dauerhaftigkeit von Beton. Die Gesteinskörnung, vom Feinanteil bis zum groben Korn, braucht eine optimale Abstufung und Mischung um möglichst alle Hohlräume ausfüllen zu können. Dazu müssen die kleineren Körner, die zwischen die jeweils größeren schlüpfen, auch in entsprechender Menge, Form und Verteilung vorhanden sein. Die Verwendung automatisierter Bildanalyseverfahren ermöglicht eine zuverlässige und wiederholbare Routinebestimmung der Partikelgröße und Partikelform und sind zusätzliche Parameter zum Auffinden der Ursache von Spezifikationsabweichungen in der Produktion. DI Dr. Eva-Katharina Fischböck vom Forschungsinstitut der VÖZ: "Durch eine gezielte Auswahl des Mehlkorns kann die sogenannte Packungsdichte erhöht und damit der verbleibende Hohlraum verringert werden." Fischböck präsentierte beim Kolloquium Ergebnisse aus einem Forschungsprojekt, in dem die Kornverteilung von verschiedenen Mehlkornen mit unterschiedlichen Bestimmungsmethoden ermittelt wird.

Innovatives Deckensystem revolutioniert Immobilien

Ein Deckensystem aus Betonfertigteilen zur Integration der gesamten Haustechnik entwickelte das Institut für Tragkonstruktionen der TU Wien. Der Einbau der Lüftungs-, Klima-, Haustechnik- und Informationsleitungen in der Decke wird durch die Aufgliederung einer dünnen, raumabschließenden Stahlbetonplatte an der Deckenunterseite sowie fachwerkartige Stahlbetonrippen an der Oberseite ermöglicht In diese Rippenöffnungen können dann die Leitungen verlegt werden. Institutsvorstand Prof. Johann Kollegger: "Neben der raschen und einfachen Herstellung auf der Baustelle zeichnet sich diese Decke durch die zukunftsorientierte Nutzungsmöglichkeit und ein höchstes Maß an Flexibilität aus, sodass der gesamte umbaute Raum laufend, ohne große Aufwendungen, neu strukturiert werden kann."