Innovatives Bauelement

Sandwichelemente für den Einsatz im Hochbau entwickelt

Braunschweig (ABZ). – Forschende des Fraunhofer-Instituts für Holzforschung (Wilhelm-Klauditz-Institut WKI) haben in einem Gemeinschaftsprojekt mit der Technischen Universität Braunschweig ein innovatives Bauelement für die Bauindustrie entwickelt: ein Sandwichelement mit einem Holzschaumkern und einer dünnen Deckschicht aus Textilbeton. Es lasse sich bspw. als leichtes Vorhangfassadenelement oder im Innenausbau einsetzen, so die Entwickler. Der leistungsfähige Holzschaum komme ohne künstliche Bindemittel aus und könne aus regional verfügbaren Holzresten hergestellt werden. Durch die Verwendung von Holzschaum anstelle von konventionellem Schaum auf petrochemischer Basis könne der Anteil besonders nachhaltiger Baustoffe in Gebäuden erhöht werden.

In der Bauindustrie kommen Holzfaserwerkstoffe bereits häufig zum Einsatz. In den bisher verwendeten Produkten wie Span- oder Grobspanplatten sind i. d. R. petrochemische Bindemittel enthalten. In einem früheren Forschungsprojekt hatten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler am Fraunhofer WKI bereits einen Holzschaum entwickelt, der ohne künstliche Bindemittel auskommt. Nun haben sie in Kooperation mit dem Institut für Füge- und Schweißtechnik der TU Braunschweig das Potenzial des Holzschaums für den praktischen Einsatz in der Bauindustrie näher untersucht. Gemeinsam entwickelten sie ein Sandwichelement, das aus einem Holzschaumkern besteht, der beidseitig mit einer dünnen Schicht aus textilbewehrtem Beton versehen ist.

Sandwichelemente, als Materialkombination mit einem relativ dicken und schubstarren Kern und einer möglichst dünnen Deckschicht, haben laut Forschern viele Vorteile. Sie ergäben steife und tragfähige, aber trotzdem leichte Bauteile.

Da Sandwichelemente darüber hinaus über eine gute Wärmedämmung und einen guten Schallschutz verfügten, würden sie bereits vielfach im Hochbau verwendet.

Die Forschenden am Fraunhofer WKI hatten sich in diesem Projekt zum Ziel gesetzt, die Sandwichelemente durch den Einsatz von nachwachsenden Rohstoffen und die Vermeidung von Bindemitteln nachhaltiger zu machen. Das ist ihnen laut eigenen Angaben gelungen. "Durch die Verwendung unseres Holzschaums mit einer dünnen Textilbeton-Deckschicht kann der Anteil besonders nachhaltiger Baustoffe in Gebäuden erhöht werden", fasst Projektleiterin Dr. Frauke Bunzel zusammen.

Der Holzschaum bestehe ausschließlich aus Holzfasern. Die relativ druckstabile Strukturfixierung der Holzfasern wird in einem speziellen Herstellungsverfahren mithilfe der holzeigenen Bindungskräfte erreicht. Als Rohstoffquelle kann neben allen Baumarten oder lignocellulosehaltigen Einjahrespflanzen auch Altholz als Recyclingmaterial genutzt werden. "Auf diese Weise entsteht ein vielseitig einsetzbares Produkt, das nicht nur nachhaltig ist, sondern auch genauso leistungsfähig wie vergleichbare Holzfaserwerkstoffe mit petrochemischen Bindemitteln", erklärt Bunzel.

Um im Bau eingesetzt zu werden, muss der Holzschaum als Sandwich-Kernwerkstoff Mindestanforderungen in Bezug auf die Festigkeit und die Wärmeleitfähigkeit erfüllen. Die Forschenden haben daher unterschiedliche Holzarten mit verschiedenen, praktikablen Rohdichten hergestellt und umfassend untersucht, um so die besten Kombinationsmöglichkeiten festzustellen. "Wir haben außerdem die Verfahrenstechnik zur Herstellung des Holzschaums weiterentwickelt. Insbesondere für die Art des Schäumens und die effiziente Trocknung haben wir Fortschritte erzielt", berichtet Bunzel.

Die Forschenden am Institut für Füge- und Schweißtechnik der TU Braunschweig ermittelten im Rahmen des Projekts, dass beim Fügen des Holzschaumkerns mit den textilverstärkten Betondeckschichten verschiedene Techniken anwendbar sind. Konstruktionsklebstoffe aus der Holztechnik hafteten gut auf den ausgehärteten Betondeckschichten und könnten daher je nach Anforderungen im Innen- oder Außenbereich eingesetzt werden.

Alternativ bestehe die Möglichkeit, den Beton aus der flüssigen Phase direkt auf den offenporigen Holzschaumkern aufzugießen. Auch mit diesem Fügeverfahren seien die Sandwichelemente für den Innen- und Außenbereich geeignet. Durch das direkte Aufgießen kann auf Klebstoff verzichtet werden. Dadurch lassen sich die Sandwichelemente später einfacher recyceln.

"Wir haben erprobt, dass die von uns erzeugten Sandwichelemente ausreichend tragfähige und thermisch sowie akustisch wirksame Bauteile ergeben", so das Fazit von Bunzel. Der Holzschaumkern bietet eine nachhaltige Alternative zu den bisher im Bau eingesetzten Kernwerkstoffen auf petrochemischer Basis. Die Sandwichelemente können für leichte Vorhangfassadenelemente sowie im Innenausbau eingesetzt werden. Das Projekt wurde mit Mitteln der Forschungsinitiative "Zukunft Bau" des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und nukleare Sicherheit gefördert.

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