Holz-Beton-Verbundelemente

Neuartige Klebetechnik erleichtert die Arbeit

Braunschweig (ABZ). – Mit einer neuartigen Klebetechnik können leistungs-fähige Holz-Beton-Verbund-elemente schneller und einfacher hergestellt werden – das teilt das Fraunhofer-Institut für Holzforschung beziehungsweise Wilhelm-Klauditz-Institut (WKI) als Mitentwickler der Technik mit.

Baustoffe
Die Prüfung im Spannfeld zeigt: Durch die neue Schnellklebetechnik können tragfähige Holz-Beton-Verbundelemente mit langen Spannweiten sicher hergestellt werden. Hier werden 6,15 m lange Spannweiten realisiert. Foto: Universität Kassel/Jens Frohnmüller

Die neue Entwicklung mache die Verbundelemente konkurrenzfähiger gegenüber reinen Betonelementen, sodass der Rohstoff Holz im Bauwesen zukünftig vermehrt eingesetzt werden könne. Ausführende können Holz-Beton-Verbundelemente (HBV-Elemente) im mehrgeschossigen Hochbau beispielsweise als Deckenelemente einbauen. Im Vergleich zum reinen Beton- und Holzbau bieten sie einige Vorteile, verspricht das Institut.

"In der Kombination von Holz und Beton werden die spezifischen Druck- und Zugfestigkeiten der Materialien ideal kombiniert", ist Malte Mérono, Projektleiter am Fraunhofer WKI, überzeugt. "Vorteile der Verwendung ergeben sich außerdem für den Schall- und den baulichen Brandschutz." Für die HBV-Elemente können Nutzer Fichten- oder Buchenholz verwenden, das deutschlandweit fast überall lokal verfügbar ist. Das Holz speichert CO2 für lange Zeit im Bauteil und verringert das Bauteilgewicht. Das wiederum ermöglicht nachhaltige Leichtbaulösungen.

Bisher wurden HBV-Elemente häufig durch Schrauben oder durch Frischbetonverguss miteinander verbunden. Beide Verfahren haben Nachteile: Die Verschraubung von HBV-Elementen ist sehr zeitaufwändig und der Einsatz von Frischbeton bringt einen unerwünscht hohen Feuchteeintrag mit sich. Zudem bedeute das zweite Verfahren eine längere Bauzeit. Aufgrund dessen seien HBV-Elemente im Vergleich zur reinen Betonbauweise an vielen Standorten nicht konkurrenzfähig. Um dies zu ändern, entwickelten Forschende des Fraunhofer WKI in Zusammenarbeit mit dem Institut für Füge- und Schweißtechnik der Technischen Universität Braunschweig und dem Fachgebiet "Bauwerkserhaltung und Holzbau" der Universität Kassel eine neue Schnellklebetechnik. Die neue Fügetechnik empfehle sich, um HBV-Elemente auf der Baustelle schnell und einfach zu montieren. Auch die Vorfertigung im Werk gehe mithilfe der neuen Technik schneller vonstatten.

Die Forschenden fanden heraus, dass sich zweikomponentige Epoxide (2K-EP) und heißhärtende einkomponentige Polyurethane (1K-PU) auf schalglatten Betonoberflächen gut zum Kleben eignen. Bisher haben Experten angenommen, dass sich ausschließlich sandgestrahlte Betonoberflächen für Klebungen eignen. Dies konnten die Forschenden nun widerlegen. Die Experimente zeigten, dass Ausführende durchaus schalglatte Betonoberflächen nutzen können, um HBV-Elemente zu verkleben, wenn sie frisch aufgetragenen Klebstoff zwischen Holz- und Betongefüge einbetten.

Ursprünglich sei das Projekt dafür vorgesehen gewesen, Streckmetalle mit Hotmelt-Klebstoff vorzubeschichten, um diese dann zur Fugenheizung zu nutzen. Dementsprechend sollte ein Halbzeug zur Herstellung von HBV-Elementen gefertigt werden. "Die favorisierten Klebstoffe auf Hotmelt-Basis erwiesen sich allerdings als nicht geeignet", betont Mérono. "Durch die hohe Wärmeleitfähigkeit des Betons kam es zu einer unzureichenden Benetzung der Betonoberfläche durch den Klebstoff."

Schalungsglatte Betonoberflächen können mit Fichten- und Buchenholz geklebt werden, wenn konsequent auf Trennmittel in der Betonherstellung verzichtet wird, so die Aussage der Forschenden. Mit dieser Vorgehensweise stellen Nutzer HBV-Elemente einfacher und wirtschaftlicher her. In Kooperation mit dem Internationalen Verein für Technische Holzfragen e. V. (iVTH) haben die Verantwortlichen ihre Erfahrungen und die entsprechenden Herstellungsschritte verschriftlicht. Informationen zur Heißklebetechnik bei HBV-Elementen sind nun in einem Dokument zusammengefasst.

Das IGF-Forschungsvorhaben mit der Nr. 19417 N wurde über die AiF e. V. gefördert. Dies geschah im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) und aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages. Der Internationale Verein für Technische Holzfragen e. V. (iVTH) und der Deutsche Verband für Schweißen und verwandte Verfahren e. V. (DVS) haben das Projekt betreut.

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