Frostschutz nach Art der Natur

Forschung zu widerstandsfähigem und dauerhaftem Beton

Bisher sind luftporenbildende Zusätze das Mittel der Wahl, wenn Beton frostsicher gemacht werden soll. Die Poren sorgen dafür, dass der Druck, der sich beim Gefrieren des Wassers aufbaut, den Beton nicht sprengt. Die Methode setzt darauf, die Folgen von Frost im Bauteil zu entschärfen. Durch die Luftporen wird der Beton allerdings auch geschwächt: Die Bauteile weisen eine geringere Festigkeit auf und können unter Umständen leichter von innen durch schädliche Stoffe, wie etwa Salze, angegriffen werden. 

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An der University of Colorado Boulder hat man nun einen anderen Weg untersucht, um Beton widerstandsfähig gegen Frost zu machen. Vorbild ist dabei die Natur, genauer gesagt, Organismen der Arktis und Antarktis, die eine Art natürlichen Frostschutz in sich tragen. Dabei handelt es sich um ein Protein, das an Eiskristalle bindet und ihr Wachstum dadurch stark behindert.

Davon inspiriert schuf das Forschungsteam Polymermoleküle, die die Wirkungsweise des Proteins imitieren und in der basischen Umgebung des Betons stabil bleiben. Bei Bauteilen, bei denen diese Moleküle der Betonmischung zugesetzt wurden, reduzierte sich das Wachstum der Eiskristalle laut einer Studie um 90 Prozent. Zudem veränderte sich die Form der gebildeten Kristalle. Das Forschungsteam setzte anhand dieser Rezeptur erstellte Probestücke 300 Frost-Tau-Zyklen aus und konnte dabei keine Einbußen in Sachen Dauerhaftigkeit feststellen.

In einem nächsten Schritt soll untersucht werden, ob die Ergebnisse der Forschung sich auch außerhalb des Labors – unter realen Umweltbedingungen – bestätigen lassen. Zudem will das Forschungsteam für das Polymermolekül, das im Moment im Wesentlichen aus Polyethylenglycol und Polyvinylalkohol (PEG-PVA) besteht, kostengünstige Alternativen finden, die dann mit verschiedenen Betonrezepturen getestet werden sollen.

Forschung: Civil, Environmental, and Architectural Engineering, University of Colorado Boulder

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Die Wiederverwendung von Ortbetonteilen ist ungleich komplexer als bei Fertigelementen. Sie zu erleichtern, war das Ziel eines Forschungsprojekts an der Universität der Künste in Berlin.

Recycling vor Ort

Ein Team um die Professorin Andrea Kustermann schuf einen 20 Quadratmeter großer Pavillon aus Recyclingbeton auf dem Gelände der Bayernkaserne.

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Im Rahmen eines Forschungsprojekts an der Hochschule München ist auf dem Gelände der Bayernkaserne ein Musterpavillon entstanden, für den ein Beton mit 100 Prozent rezyklierter Körnung verwendet wurde.

Rohstoffquelle und Materialbank

Für die neue Rathauserweiterung, die das Büro Heimspiel Architekten in Kooperation mit agn verwirklichte, wurde die abgetragene Substanz des Vorgängerbaus so gut wie möglich als Rohstoffquelle genutzt.

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Bei der Rathauserweiterung im hessischen Korbach diente der ungeliebte Vorgängerbau als Quelle für das benötigte Baumaterial. Der Prozess wurde wissenschaftlich begleitet.

Schlacke statt Kies

Im Projekt ASHCON arbeitet die TH Köln an einem Verfahren, um Müllverbrennungsaschen (MV-Aschen) für die Betonherstellung nutzbar zu machen. Dazu wurden Probekörper mit MV-Asche (links im Bild) hergestellt und mit Probekörpern, die nach einer Standardrezeptur gefertigt wurden (rechts im Bild), verglichen.

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Durch ein spezielles Aufbereitungsverfahren werden aus Müllverbrennungsaschen Gesteinskörnungen.

Schritt für Schritt zum Recycling-Granulat

Am Rande von Weimar befindet sich das Recycling-Technikum des Instituts für Angewandte Bauforschung (IAB).

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Eine Recycling-Anlage in Weimar verarbeitet mineralische Rest- und Abfallstoffe zu Leichtgranulaten, etwa für die Beton- und Mörtelherstellung.

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Risse lassen sich beim Bauen mit Stahlbeton kaum vermeiden. Problematisch werden diese Läsionen erst, wenn Wasser und Salze bis...

Textilbeton mit Flachs

Prototyp einer naturfaserverstärkten Betonbrücke auf der Bau 2019

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Unter Textilbeton versteht man für gewöhnlich einen Beton, der mit Geweben aus Carbon oder Glasfaser verstärkt ist. Ein...

Textilbeton-Leichtbauabsorber

Unterschiedlich große Öffnungen in der Abdeckung ermöglichen eine Steuerung der Schallabsorption

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Dass es auch Anwohner an Bahnstrecken oder Autobahnen in ihrem Zuhause möglichst ruhig haben wollen, ist verständlich. Dennoch...

Tragende Fertigteile aus Recyclingbeton

Vom Fertigteilwerk Beton-Betz wurden für ein Pilotprojekt tragende Fertigteile aus Recyclingbeton erstellt.

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Bei einem Pilotprojekt auf einem Autobahnrastplatz bei Thionville wird für eine Lärmschutzwand aus vorgefertigten Betonelementen zu 100 Prozent rezyklierte Körnung verwendet.

Ultraschall steigert Fließfähigkeit und Frühdruckfestigkeit

Durch die Anwendung von Ultraschall im Mischprozess könnten deutliche Stei­gerungen der Fließfähigkeit und der Frühdruckfestigkei­t des Betons erreicht.

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Das ultraschallgestützte Mischen von Beton könnte bei der Vorfertigung unter anderem den Einsatz von Zementen mit geringerem Klinkergehalt ermöglichen.

Unsichtbare Pflaster

Grundlage von BIRDS waren drei verschiedenfarbige Zemente, die mit Zusatzstoffen wie Flugasche, Pigment und Trassmehl kombiniert wurden.

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Forschende der Hochschule Rhein-Main haben ein Baukastensystem für die Instandsetzung von denkmalgeschützten Sichtbetonbauten entwickelt.

Verbundwerkstoffe aus dem Materiallabor

Mit Blingcrete lassen sich beispielsweise baulich integrierte Leitsysteme umsetzen

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Von der Hauswand zur Brücke

An der Schweizer Hochschule EFPL in Lausanne hat ein Forschungsteam eine Fußgängerbrücke aus wiederverwendeten Betonblöcken entwickelt. Das Projekt trägt den Namen RE:CRETE.

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Fügen statt Gießen: Forschende der Hochschule EFPL haben eine Fußgängerbrücke gebaut, die nicht frisch betoniert, sondern aus wiederverwendeten Betonblöcken zusammengesetzt wurde.

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Speichersilo (links) und Reihendoseur (rechts) gehören zum Equipment von Neustark, einem Unternehmen, das Recyclingbeton mit Kohlendioxid  anreichert.

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Ein Schweizer Unternehmen hat ein Verfahren entwickelt, mit dem sich Kohlendioxid in Recycling-Gesteinskörnung speichern lässt.

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Der Beitrag Wetland der Vereinigten Arabischen Emirate (VAE) zur 17. Architekturbiennale in Venedig wurde mit dem Goldenen Löwen ausgezeichnet.

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Für den Zement LC3 wird vor Ort vorhandene, geeignete Tonerde in einem Drehrohrofen gebrannt und zusammen mit gemahlenem Kalkstein in die Rezeptur eingebracht.

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Tonerde und Kalkstein sind Hauptbestandteile eines Zements, bei dem der Klinkeranteil auf 50 % reduziert werden kann - was zu deutlich weniger CO2-Emissionen im Herstellungsprozess führt.

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