Ökobeton

Mineralische und ökologische Baustoffe

Überblick

Die Schwerpunkte im Forschungsgebiet „Mineralische und ökologische Baustoffe“ liegen in den Bereichen Ökologisch optimierte Konstruktionsbetone, Ökologisch optimierte Bindemittel, Selbstverdichtende Betone und Frischbetondruck auf Schalungen.

Ziel im Forschungsschwerpunkt „Ökologisch optimierte Konstruktionsbetone“ ist die Entwicklung von sogenannten „Green Concretes“ oder „Ökobetonen“. Diese Betone sind derart zusammengesetzt, dass die aus der Herstellung der Ausgangsstoffe und der Betonherstellung resultierende Umweltbelastung möglichst gering ist. In mehreren Forschungsprojekten werden unter Beteiligung der Betonfertigteilindustrie und Transportbetonherstellern sowie des Fachgebiets für Werkstoffe im Bauwesen derzeit Ökobetone entwickelt, mit denen in naher Zukunft tragende Betonbauteile hergestellt werden können.

Durch die Reduzierung des Wassergehaltes, die Umstellung auf ein Hochleistungsfließmittel und eine deutliche Erhöhung des Kalksteinmehlgehaltes wurde eine signifikante Reduzierung des Klinkeranteils bei Beibehaltung der Betondruckfestigkeit erreicht (Abb. 1). Insgesamt weisen die zementreduzierten „Ökobetone“ gegenüber den herkömmlich eingesetzten Betonen ein um ca. 30% bis 60% verringertes Treibhauspotential auf (Abb. 2).

Abb. 1: Minimierung des Klinkergehaltes durch Zugabe von Kalkstein
Abb. 1: Minimierung des Klinkergehaltes durch Zugabe von Kalkstein
Abb. 2: Treibhauspotential - Betonmischung
Abb. 2: Treibhauspotential – Betonmischung
Abb. 3: Erste Ökobetonwand in Ortbetonbauweise im Oktober 2011
Abb. 3: Erste Ökobetonwand in Ortbetonbauweise im Oktober 2011
Abb. 4: Herstellung der ersten Elementdecke aus Ökobeton im April 2010
Abb. 4: Herstellung der ersten Elementdecke aus Ökobeton im April 2010

Informationen zu den aktuell laufenden sowie abgeschlossenen Forschungsvorhaben im Forschungsgebiet „Mineralische und ökologische Baustoffe“ finden Sie hier.

Zugehörige Publikationen finden Sie hier.

Zugehörige Internetpublikationen und Downloads finden Sie hier.

Aktuelle Forschungsthemen

  • Ökologisch optimierte Konstruktionsbetone:
    - Entwicklung von ökologisch optimierten Konstruktionsbetonen für die Fertigeilindustrie
    - Entwicklung von ökologisch optimierten Konstruktionsbetonen für die Transportbetonindustrie
  • Ökologisch optimierte Bindemittel:
    Entwicklung von klinkerreduzierten Bindemitteln für Ökobtone zur Steigerung der Ressorceneffizienz und Verbesserung der Qualitätssicherung bei der Betonherstellung.
  • Selbstverdichtende Betone:
    Entwicklung ökologisch optimierter Betonrezepturen für Selbstverdichtenden Beton.
  • Dauerhaftigkeit klinkerarmer Betone:
    Untersuchung des Einflusses der Betonausgangsstoffe auf die Dauerhaftigkeit von klinkerreduziertem Beton. Schwerpunkte sind Carbonatisierungs-, Frost- und Sulfatwiderstand.
  • Frischbetondruck auf Schalungen:
    Schalungsbelastung bei geneigten Schalungen – Grundlage zur Entwicklung von Schalungen für leichte Betontragwerke

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zu Schwerpunkt: Ökologisch optimierte Konstruktionsbetone

Die enorme Bedeutung des Betonbaus bei der Verwirklichung der national und international angestrebten Ziele zum Klimaschutz wird durch die Tatsache verdeutlicht, dass die Herstellung des Ausgangsstoffes Zement(-klinker) mit einem Kohlendioxidausstoß von ca. fünf Prozent der weltweiten Emission verbunden und die Zementindustrie damit drittgrößter Einzelemittent ist.

Großes Potential für die Reduzierung der Umweltbelastung und des Ressourcenverbrauchs im Betonbau besteht in der Übertragung der Erkenntnisse aus dem Bereich der hochfesten und ultrahochfesten Betone auf konventionelle Konstruktionsbetone. Eine deutliche Verbesserung der Ökobilanz des Betons ist dabei durch die Verringerung des Anteils an Portlandzementklinker möglich. Sicherzustellen sind dabei die gewünschten Anforderungen an die Frisch- und Festbetoneigenschaften, wie zum Beispiel Fließfähigkeit, Verarbeitbarkeitsdauer, Früh- und Endfestigkeit.

Die Eignung der Fertigteilbetone für den konstruktiven Hoch- und Ingenieurbau wurde bereits in Laboruntersuchungen und Werksversuchen nachgewiesen.

Die aktuellen Projekte werden von der Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e.V.(AiF) gefördert.

zu Schwerpunkt: Ökologisch optimierte Bindemittel

Zur Verbesserung der Qualitätssicherung bei der Betonherstellung und Steigerung der Ressorceneffizienz wird die Entwicklung und Bereitstellung neuartig zusammengesetzter klinkerreduzierter Bindemittel durch die Zementindustrie als vorteilhaft betrachtet. Diese Zemente sollen zur Herstellung von Ökobetonen Verwendung finden und somit die baupraktische Akzeptanz der Ökobetone steigern.

Die aktuellen Projekte werden von der Deutschen Bundesstistung Umwelt (DBU) sowie der Zementhersteller gefördert.

zu Schwerpunkt: Selbstverdichtender Beton

Eine wichtige Innovation auf dem Gebiet der Betontechnologie stellt die Entwicklung von Beton dar, der aufgrund seiner Frischbetoneigenschaften keiner mechanischen Verdichtung bedarf. Derartige selbstverdichtende Betone (SVB oder SCC) erschließen insbesondere im Fertigteilbau erhebliches Rationalisierungspotential. Weiterhin können Oberflächenqualitäten erzielt werden, die im Vergleich zu den bisher üblichen Rüttelbetonen optisch äußerst ansprechend sind. Selbstverdichtender Beton unterscheidet sich von herkömmlichem Beton durch einen erhöhten Mehlkorngehalt und die Verwendung spezieller Fließmittel. Ziel unserer Forschungsaktivitäten ist die Analyse und Bewertung der bemessungsrelevanten Festbetoneigenschaften sowie die Optimierung der Betonzusammensetzung unter Ökologischen Gesichtspunkten.

zu Schwerpunkt: Dauerhaftigkeit klinkerreduzierter Betone

Durch die Reduzierung des Klinkergehaltes in Zement und Beton und die gleichzeitige Verwendung erhöhter Mengen an Betonzusatzstoffen bzw. Zementhauptbestandteilen, wie Flugasche und Kalksteinmehl, ergeben sich Fragestellungen hinsichtlich der Dauerhaftigkeit. Insbesondere ist zu klären, wie bei derartigen Betonen ein ausreichender Carbonatisierungswiderstand sichergestellt werden kann. Auf Basis umfangreicher Materialuntersuchungen soll ein Vorhersagemodell für den Carbonatisierungswiderstand in Abhängigkeit der Betonzusammensetzung und der Nachbehandlung entwickelt werden.
Neben der Carbonatisierung sind auch der Sulfatwiderstand sowie der Frostwiderstand klinkerreduzierter Betone Gegenstand der derzeitigen Forschung.

Die aktuellen Projekte werden von der TU Darmstadt (FiF Forum interdisziplinäre Forschung) und der Zementindustrie gefördert.

zu Schwerpunkt: Frischbetondruck auf Schalungen

Seit dem Jahr 2001 widmen wir uns Fragestellungen hinsichtlich des baupraktischen Einsatzes von hoch fließfähigen und selbstverdichtenden Betonen. In diesem Zusammenhang ist insbesondere die Schalungsbelastung durch hoch fließfähige und Selbstverdichtende Betone Gegenstand der Forschung am Institut für Massivbau. Die Berechnungsmodelle zum Frischbetondruck in DIN 18218:2010-01 wurden in Zusammenarbeit mit Partnern aus Industrie und Hochschulen am Institut für Massivbau entwickelt. Mit der Ausgabe von DIN 18218:2010-01 ist der Frischbetondruck sehr fließfähiger und selbstverdichtender Betone im internationalen Vergleich erstmals normativ geregelt, wobei vom hydrostatischen Druckansatz abgewichen werden darf.

Die aktuellen Projekte werden von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert.