Qualitätsprüfung und -bewertung

Forschungsprojekt

»SpeedTeCC«

Wirtschaftliche Herstellung hochwertiger Holz-Beton-Verbundelemente unter Anwendung einer innovativen Schnellklebtechnik und Einsatz von Laubholz

In Zusammenarbeit mit dem Institut für Füge- und Schweißtechnik (TU Braunschweig) und dem Fachgebiet Holzbau und Bauwerkserhaltung (Universität Kassel) entwickeln wir Verfahren und Technologien zur schnellen und einfachen Herstellung von hochwertigen Holz-Beton-Verbundelementen unter Anwendung einer innovativen Schnellklebtechnik. Die neuartige Fügetechnik soll die baulichen Eigenschaften, die Wirtschaftlichkeit und die Wiederverwendbarkeit von Holz-Beton-Verbundelementen verbessern und somit zu einem vermehrten Einsatz von nachwachsenden Rohstoffen im Massivbau beitragen. Dabei berücksichtigen wir insbesondere die Nutzung von Laubholz als regional verfügbare Rohstoffquelle.

© Gregor Wisner | TU Braunschweig
Geklebter Holz-Beton-Verbund (Klebung mit einem konduktiv beheizten Hotmelt-Klebeband); Prüfkörper für Druck-Scher-Versuche

In Holz-Beton-Verbund-Konstruktionen (HBV-Konstruktionen) werden die spezifischen Druck- und Zugfestigkeiten von Beton und Holz in hervorragender Weise kombiniert, z. B. als Deckenbauteile. Darüber hinaus weisen HBV-Elemente verbesserte Eigenschaften beim Schall- und baulichen Brandschutz wie auch eine erhöhte Tragfähigkeit bei geringer Bauteilhöhe auf. Neben seiner Tragfunktion übernimmt der Beton auch den baukonstruktiven Schutz des Holzes und wirkt in Zusammenhang mit der Gebäudeklimatisierung als Speichermasse. Die Verwendung von Holz stärkt außerdem den zunehmenden Wunsch nach der Verwendung nachwachsender Rohstoffe im Baubereich, die auch häufig sehr gut regional beschafft werden können.

Der Verbund von HBV-Elementen wird bisher hauptsächlich durch mechanische Verbindungsmittel (z. B. Schrauben) oder durch eine mechanische Passung (kammartiges Ineinandergreifen von direkt nass eingegossenem Beton in Nuten der Holz-Konstruktion) hergestellt. Neben hohen Kosten für entsprechende Montagearbeiten sind das Eintreten von Feuchtigkeit in angrenzende Bauteile wie auch das Schwinden des Betons bis hin zu Spannungen und Schlupf im Bereich der Nuten als mögliche Nachteile zu nennen.

Geklebte HBV-Elemente für Hochbauten stellen ein leistungsfähiges, in mehrfacher Hinsicht optimiertes Bauelement dar und wären eine völlig neue Produktgruppe. Unter anderem lässt sich durch die Verklebung im Gegensatz zum mechanischen Fügen ein starrer Verbund erzielen. Außerdem ermöglicht der in diesem Forschungsprojekt verfolgte Einsatz einer konduktiven Schnellklebetechnik mit speziellen Klebebändern eine schnelle, ausführungstechnisch einfache und sichere Bautechnik für die Baustellenmontage. Auch die Wiederverwendbarkeit (re-useability) nach Ende der Nutzungszeit einzelner Komponenten und Bauteile stellt einen weiteren Vorteil dar; diese ist wertvoller einzustufen als die bisher übliche einfache stoffliche Verwertung mit dem »Downcycling« von Beton zu Betongranulat und der thermischen Verwertung von Holz.

Diese neuartige Fügetechnik ist branchenüberreifend einsetzbar (Holzbau / Massivbau) und soll der stark mittelständisch geprägten Bauwirtschaft in den relevanten Zweigen des Holzbaus sowie der Stahlbeton-Fertigteilindustrie, Klebstoffherstellern und Montagefirmen zugutekommen. 

Die im Forschungsprojekt entwickelten Bemessungsgrundlagen und die Prüfmethodik werden auf europäischer Ebene in die Diskussion zur Weiterentwicklung normativer Regeln eingebracht. Da derzeit keine vergleichbaren wissenschaftlichen Untersuchungen bekannt sind, kann davon ausgegangen werden, dass die Weiterentwicklung normativer Regeln zur Prüfmethodik und die Bereitstellung normativer Regeln für die Konstruktion und Bemessung geklebter HBV-Bauteile aus dem Forschungsprojekt maßgeblich mitgestaltet werden.

Ergebnisse

Wir fanden heraus, dass sich zweikomponentige Epoxide (2K-EP), aber auch heißhärtende einkomponentige Polyurethane (1K-PU), auf schalglatten Betonoberflächen für das Kleben eignen. Schalungsglatte Betonoberflächen können mit Fichten- und Buchenholz geklebt werden, wenn konsequent auf Trennmittel in der Betonherstellung verzichtet wird. Durch diese Vorgehensweise wird die Herstellung von HBV-Elementen einfacher und damit wirtschaftlich attraktiver.

Projektpartner

  • Technische Universität Braunschweig, Institut für Füge- und Schweißtechnik (ifs)
  • Universität Kassel, Fachgebiet Holzbau und Bauwerkserhaltung (FHB)

Förderung

Fördermittel: 
Das IGF-Forschungsvorhaben Nr. 19417 N wird über die AiF e. V. im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert. 

Das Projekt wird durch den Internationalen Verein für Technische Holzfragen e. V. (iVTH) gemeinsam mit dem Deutschen Verband für Schweißen und verwandte Verfahren e. V. (DVS) als Forschungsvereinigungen betreut.

 

Projektlaufzeit: 
1.4.2017 bis 30.09.2019