Maier, Andreas (2023)
Ultraleichter, zementgebundener Schaum als Kernwerkstoff von Sandwichelementen.
Technische Universität Darmstadt
doi: 10.26083/tuprints-00023247
Dissertation, Erstveröffentlichung, Verlagsversion

Kurzbeschreibung (Abstract)

Ausgehend von einer Entwicklung thermisch aktivierter Gebäudehüllelemente aus nahezu sortenreinen, zementgebundenen Werkstoffen, die jedoch aus einer tragenden Innenschale mit aufgebrachter Dämmung aus ultraleichtem, mineralisiertem Schaum sowie einer Vorhangfassade aus sehr dünnen, mikrobewehrten UHPC – Platten bestehen, wird die Frage diskutiert, inwiefern sich derartige Bauteile auch als tragende Sandwichelemente umsetzen lassen. Hierzu wird in einem ersten Schritt der mögliche Kerndämmstoff aus ultraleichtem, zementgebundenem Schaum mechanisch untersucht und die für eine Sandwichanwendung relevanten Werkstoffkenngrößen ermittelt. Hierbei zeigt sich, dass der Schaum, verglichen mit anderen Kernwerkstoffen aus der Sandwichbauweise, durchaus in Bezug auf seine mechanischen Eigenschaften mithalten kann bzw. diese sogar teilweise besser sind. Im Hinblick auf die Dauerhaftigkeit sowie eine mögliche Zugabe von mineralischen Fasern wird das Carbonatisierungsverhalten des Schaumes beobachtet und versuchstechnisch ausgewertet. Für eine mögliche Berechnung von Sandwichelementen aus mineralisiertem, zementösem Schaum werden aus der Literatur bekannte Sandwichtheorien aufbereitet und im Hinblick auf ihre Anwendbarkeit bei einem derart schubweichen Kernmaterial sowie in Bezug auf den Rechenaufwand und die daraus generierte Genauigkeit der Ergebnisse miteinander verglichen und bewertet. Dabei stellt sich die im Bauwesen bereits bekannte Theorie nach Stamm und Witte für dünne und dicke Deckschichten als durchaus praktikabel dar, und wird daher für eine Vordimensionierung von Sandwichelementen angewandt. Die Umsetzung als Sandwichelement erfolgt schließlich mit funktionalisierten Deckschichten aus Wabenplatten, die über eine Trägerschicht aus Gipsputz mit dem Schaum verbunden werden. Dabei zeigt sich das bei zementösen Werkstoffen ohne Zuschlagsstoffe bekannte Phänomen der sehr hohen Schwindneigung als Hindernis für eine dauerhafte, robuste Umsetzung. Im Hinblick auf die Klimaschutzziele sollte bei allen neuartigen Konstruktionen immer auch die Frage des ökologischen Fußabdrucks gestellt werden. Dies erfolgt im Rahmen einer Produktökobilanzierung des mineralisierten Schaumes. Dabei werden seine CO2 – Äquivalenten Emissionen sowie sein Primärenergiebedarf für die Herstellung ermittelt und erneut mit anderen Kerndämmstoffen verglichen. Dabei zeigt sich, dass die Emissionen, die für den Treibhauseffekt relevant sind, deutlich über denen anderer Werkstoffe liegen. Gleichzeitig ist der für die Herstellung inklusive aller dafür notwendigen Transporte erforderliche Primärenergiebedarf deutlich geringer als bei den vergleichbaren Kernwerkstoffen. Die sortenreine Trennung des Schaumes von den Deckschichten kann für die Kombination mit Stahlbeton nachgewiesen werden.

Frage zum Eintrag

Redaktionelle Details anzeigen