Nachhaltiges Bauen mit Beton - akbw.de · Als Gradientenwerkstoffe werden solche Materialien...
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ARCHIKON 01.03.2017 – KREISLÄUFE: Konstruktionen, Baustoffe, Prinzipien
Nachhaltiges Bauen mit Beton
Dr.-Ing. Walter HaaseInstitut für Leichtbau Entwerfen und Konstruieren
Universität Stuttgart
Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h. Dr. h.c. Werner Sobek
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Warum Leichtbau?
Bausektor ist aktuell verantwortlich für:
• 35 % der Emissionen
• 35 % des Energieverbrauchs
• 60 % des Ressourcenverbrauchs
• 50 % des Massenmüllaufkommens
bei gleichzeitigem:
• Bevölkerungswachstum
• Ressourcenverknappung
the endless city (Foto: Stuart Franklin)
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Ziele für das Bauwesen
• Minimierung des Eigengewichts einer Konstruktion
• Reduktion der im Bauteil gebundenen Energie (Fossilerzeugte Energie)
• Entwicklung vollständig rezyklierbarer Bauweisen
• Steigerung des Vorfertigungsgrades von Bauteilen
Aktivhaus B10 (Quelle: Zoey Braun)
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Notwendigkeit im Betonbau
• Beton ist der weltweit meistverbrauchte Werkstoff
• Die Zementproduktion ist verantwortlich für ca. 7% der weltweiten CO2-Emmisionen
Hoher Bedarf an leichten, rezyklierbaren und vorgefertigten Bauteilen
Weltweite Zementproduktion in Mrd.t (Quelle: USGS)
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Lösungsansätze aus dem Leichtbau
• Optimierung der äußeren Form
• Bewusste Gestaltung des Bauteilinnenraumes
Gradientenbeton
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Gradientenwerkstoffe
Als Gradientenwerkstoffe werden solche Materialien bezeichnet, bei
denen sich eine oder mehrere Eigenschaften, beispielsweise die Härte,
die Dichte, die Porosität oder die chemische Zusammensetzung in
mindestens einer Raumrichtung über eine bestimmte Länge
kontinuierlich ändern.
Gradientenbeton
Gradientenbeton bezeichnet ein Konstruktionsprinzip, bei dem durch die gezielte
Platzierung von Poren im Inneren des Bauteils, das Eigengewicht einer Konstruktion
unter Einhaltung von geforderten Anforderungen (Tragfähigkeit, Bauphysik, …)
drastisch reduziert werden kann bei sortenreiner Rezyklierbarkeit.
(Quelle: J. Rödel; Verfahren zur Herstellung von Gradientenwerkstoffen, Patent DE4435146, 1996)
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Micro-EbeneLeichtzuschläge (1-10 mm)
Meso-EbeneMineralische Hohlkugeln (10 - 250 mm)
Gradientenbeton
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Gradientenbeton
Betontechnologie:
• Kontinuierliche Änderung der Betonporosität
• Substitution schwerer Zuschlagsstoffe durch Leichtzuschlag
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Gradientenbeton
Herstellungstechnologie:
• Volumenspezifische Überlagerung zweier Betonbasismischungen mit stark unterschiedlichen Eigenschaften
• Materialapplikation im Sprühprozess
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Gradientenbeton
Herstellungstechnologie:
• Betonverfahrenstechnik
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Gradientenbeton
Herstellungstechnologie:
• Applikationstechnik
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Gradientenbeton
Herstellungstechnologie:
• Zentrifuge
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Gradientenbeton
Anwendungsbereiche:
• Gewichtsreduzierte, monofunktionale Bauteile
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Gradientenbeton
Anwendungsbereiche:
• Gewichtsreduzierte, monofunktionale Bauteile
force
Druck Zug
Kraft
Druck Zug
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Gradientenbeton
Anwendungsbereiche:
• Gewichtsreduzierte, multifunktionale Bauteile
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Gradientenbeton
Anwendungsbereiche:
• Gewichtsreduzierte, multifunktionale Bauteile
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Gradientenbeton
Anwendungsbereiche:
• Segmentierte, offenporige Schalentragwerke
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Gradientenbeton
Lebenszyklus: Bilanzierung:
Geschossdecke
30% Masseneinsparung
10% CO2-Einsaprung
10 geschossiges Gebäude
50% Masseneinsparung
20% CO2-Einsparung
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Dr.-Ing. Walter HaaseInstitut für Leichtbau Entwerfen und Konstruieren
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