Ressourceneffizienz durch funktionale Gradierung von Betonbauteilen

Beton ist der am meisten verwendete Baustoff weltweit. Allein der zur Herstellung des Betons benötigte Zement verursacht ca. sieben Prozent der globalen CO2-Emissionen. Sand, ein weiterer Bestandteil von Beton, steht bereits heute in weiten Teilen der Welt für die Bautätigkeit nicht mehr zur Verfügung, sodass dieser vom Meeresboden gewonnen wird. Vor diesem Hintergrund ist es zwingend an der Zeit, die Ressourceneffizienz im Betonbau zu steigern. Wird zudem berücksichtigt, dass sich zukünftig der Anteil der Treibhausgase während des Lebenszyklus eines Gebäudes zunehmend in Richtung der Baustoffe verschieben wird, so nimmt die Gewichts- und Emissionsreduktion von Betonbauteilen eine immer bedeutendere Rolle ein. Eine Lösung für Bauteilhersteller*innen und Objektplaner*innen bieten hier funktional gradierte Betonbauteile.

Das bietet WiTra für Ressourceneffizienz durch funktional gradierte Betonbauteile:

  • Welchen qualitativen Beitrag können funktional gradierte Betonbauteile für mehr Nachhaltigkeit leisten? Hier finden Sie Informationen zur gesteigerten Ressourceneffizienz und die daraus resultierende Reduktion von Emissionen im Betonbau durch funktional gradierte Betonbauteile.
  • In welchen Praxisbeispielen wurden funktional gradierte Betonbauteile bereits umgesetzt? Erfahren Sie weitere Informationen zu umgesetzten Betonbauteilen.

Welchen qualitativen Beitrag können funktional gradierte Betonbauteile für mehr Nachhaltigkeit leisten?

Die funktionale Gradierung von Betonbauteilen stellt einen neuartigen und vielversprechenden Lösungsansatz zur Ressourcen- und Emissionsreduktion im Betonbau dar. Gradierte Bauteile aus Beton sind charakterisiert durch eine kontinuierliche Änderung der Porosität im Bauteilinneren, sei es durch den Einsatz von Leichtzuschlägen (Mikrogradierung) oder die Platzierung von mineralischen Hohlkörpern (Mesogradierung). Form und Größe der Poren richtet sich dabei stets nach dem im Bauteil vorherrschenden Beanspruchungszustand, sodass an jedem Punkt im Bauteil eine vollständige Materialausnutzung vorliegt. Mit diesem Ansatz kann das Eigengewicht von Betonbauteilen um 50 Prozent reduziert werden, womit Ressourcen- und Treibhausgasemissionen entlang des gesamten Lebenszyklus eingespart werden können. Zudem können funktional gradierte Betonbauteile aufgrund ihrer rein mineralischen Zusammensetzung am Lebensende sortenrein rezykliert werden.

Praxisbeispiele für die funktionale Gradierung von Betonbauteilen

An verschiedene Demonstratoren wurde die Bauweise mit funktional gradiertem Beton bereits erfolgreich erprobt. Hier ein kurzer Überblick über die konkreten Beispiele, die im Rahmen verschiedener Projekte erarbeitet wurden, mit den wesentlichen Informationen zu den jeweiligen Demonstratoren.

Multifunktional gradierte Bauteile für das nachhaltige Bauen mit Beton

In diesem Forschungsprojekt wurde eine Technologie zur automatisierten Herstellung multifunktionaler gradierter Betonbauteile mit komplexen Geometrien und mineralischen Hohlkörpern weiterentwickelt sowie die Nachhaltigkeit der neuen Bauweise beurteilt. Im Forschungsvorhaben wurde die Rezyklierbarkeit sowie die Reduktion grauer Energie bilanziert und die Forschungsergebnisse an einem Funktionsmuster einer mesogradierten Geschossdecke von sechs Metern Spannweite demonstriert.

Hier ist der Demonstrator eines Forschungsprojektes in Form einer mesogradierten Geschossdecke von sechs Metern Spannweite zu sehen.
Gradiertes Betonbauteil © ILEK/Universität Stuttgart

Entwicklung einer ökologischen und ökonomischen Bauweise durch den Einsatz vorgefertigter multifunktionaler Wandbauteile aus gradiertem Beton

In diesem Projekt wurde der Entwurf und die Herstellung einer sortenreinen und gewichtsminimalen Bauweise für tragende und dämmende Außenwände aus gradiertem Beton erforscht. Es wurden sowohl die Beton- als auch die Bewehrungstechnologie für gradierte Betonbauteile weiterentwickelt. Es wurden die Anforderungen an die Bauteilauslegung definiert, Entwurfs- und Berechnungsansätze für multifunktional gradierte Wandbauteile aufgestellt sowie ein Demonstrator im Maßstab 1:1 realisiert.

Integrale Planung und Herstellung von ressourceneffizienten Betonbauteilen aus mineralischer Faserverbundbewehrung und gradiertem Beton

Das Ziel des Projekts war es, die Ressourceneffizienz gradierter Betonbauteile durch den Einsatz mineralischer und lastpfadgerechter Faserverbundbewehrungen zu steigern und die Mesogradierung zur vorwettbewerblichen Anwendung weiterzuentwickeln.

Bezug zu den Zielen für eine nachhaltige Entwicklung

Durch ihre Nachhaltigkeitspotenziale adressiert eine funktionale Gradierung von Betonbauteilen direkt oder indirekt folgende Ziele für eine nachhaltige Entwicklung (Sustainable Development Goals – SDGs). Dieser Bezug basiert auf einer qualitativen Zuordnung der Autor*innen und erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit.

United Nations Sustainable Development – 17 Goals to Transform Our World

Nächste Schritte für Ressourceneffizienz durch gradierte Betonbauteile

Sie planen eine eigene Konstruktion und wüssten gerne, wie dieser hinsichtlich Ressourceneffizienz optimiert werden kann? Würden Sie gerne funktional gradierte Betonbauteile einsetzen? Sie haben weitere Forschungsfragen oder Themen, die Sie gerne mit uns diskutieren wollen? Unsere Kontaktdaten finden Sie auf dieser Seite, schreiben Sie uns gerne eine E-Mail!

Für weitere Informationen zu verschiedensten Themen rund um Nachhaltigkeit finden Sie hier eine Weiterleitung auf die Webseite des Fraunhofer IBP. Sie möchten sich eingehender zu funktional gradierten Betonbauteilen informieren, dann können Sie über den Link unten auch auf die Webseite der beteiligten Institute der Universität Stuttgart springen.

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