Peri InSite Construction

Betoniervorgang wird digital steuerbar

Weißenhorn (ABZ). – Bisher hat sich die digitale Überwachung der Ortbetonqualität auf den Herstellungsprozess im Transportbetonwerk begrenzt. Geht so etwas auch bei der Produktion von Ortbetonbauteilen unter Baustellenbedingungen? Die Antwort des Schalungs- und Gerüstspezialisten Peri: Ja, das geht. Sensorgestützt und mit Cloud-Anbindung.
Peri Bau digital
Die "Black-Box" der Schalung wird transparent: Peri eröffnet mit der Plattform Insite Construction den Bauunternehmen neue sensortechnische Möglichkeiten der digitalen Prozess- und Qualitätsoptimierung im Ortbetonbau vor, während und nach dem Betoneinbau.

Bauunternehmen kennen ab dem Moment, in dem sie den Frischbeton auf der Baustelle abnehmen, drei wesentliche Methoden und Hilfsmittel zur Überwachung und Qualitätssicherung. Neben der Kontrolle der Lieferscheine sind dies manuelle Prüfeinrichtungen und -verfahren wie Ausbreit- oder Verdichtungsmaß, Bestimmung des Luftgehalts, Probekörper zur Festigkeitsprüfung oder Temperaturmessungen des Frischbetons.

Hinzukommen die einschlägigen Normen- und Regelwerke mit ihren Tabellen und Diagrammen über Wasserzementwerte, Frischbetontemperaturen, Außen- und Oberflächentemperaturen, Windgeschwindigkeiten etc.

Sobald aber die graue Materie in die Schalung kommt, bleibt nur noch das erfahrungsbasierte Betonierwissen des Baustellen-Teams übrig, um die bautechnischen und chemisch-physikalischen Prozesse im Zusammenwirken von Schalung, Bewehrung und Beton richtig einschätzen zu können.

Mit InSite Construction gibt Peri nun Bauunternehmen eine Plattform aus Hard- und Software an die Hand, die entscheidende Parameter direkt in und an der Betonschalung erfasst, weiterleitet, auswertet und via Web-Applikation für die autorisierten Anwender visualisiert und dokumentiert. Denn es gibt noch andere wichtige Parameter, die für die späteren Festbeton-eigenschaften entscheidend sind – etwa die Betoniergeschwindigkeit und der exakt überprüfbare Schalungsdruck oder die tatsächliche Verteilung und Verdichtung des eingebauten Ortbetons.

Die hauptsächlichen Einsatzgebiete dieser Technologien sind der konstruktive Hochbau und der Infrastrukturbau mit seinen Tunnel-, Brücken- und Wasserbauwerken. Hier wird baukonstruktiv der sogenannte Massenbeton benötigt mit Bauteildicken von > 80 cm, bei denen Zwängungen und Eigenspannungen ganz besonders zu beachten sind. Denn bei diesen Betonbauteilen entstehen oft hohe Temperaturdifferenzen zwischen Bauteilkern und Bauteiloberflächen, die zu vielfältigen Formen tiefreichender Rissbildungen führen können. Gleichzeitig ist die gemessene Hydrationswärme ein Indikator für die Festigkeitsentwicklung und Eigentragfähigkeit von Betonbauteilen, aus dem zum Beispiel der früheste Zeitpunkt für das Ausschalen und Ausrüsten abgeleitet werden kann.

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Peri Bau digital
Um die Einsatzdauer der VST-Schwerlasttürme optimieren zu könen, wurde die web- und cloudbasierte Sensortechnik PeriInsite Construction eingesetzt. Dadurch konnte die Betonfestigkeit und Eigentragfähigkeit der Gebäudeauskragung in Echtzeit gemessen und bestimmt werden. Fotos: Peri Deutschland

Das System besteht bisher aus drei Hardware-Komponenten. Die Sensoren erfassen die Parameter Temperatur, Druck oder Füllstand und Verdichtung. Sensorknoten außerhalb der Schalung leiten die Daten der verkabelten Sensoren drahtlos an eine Haupteinheit weiter; einer der Sensorknoten erfasst zusätzlich die Außentemperatur. Die Haupteinheit sammelt die Daten der Sensorknoten einer Baustelle oder eines Baustellenabschnitts und lädt sie per Mobilfunkanbindung in die Cloud.

Die Betonreife beziehungsweise die Festigkeitsentwicklung – der wichtigste Parameter, sobald der Beton eingebaut ist – wird indirekt über den Temperaturverlauf festgestellt. Dazu braucht die Auswertesoftware Referenzdaten, die während der verschiedenen Betonierphasen des Projekts mit Hilfe von Prüfkörpern gewonnen werden. Dabei handelt es sich um würfel- oder zylinderförmige Proben mit exakt den gleichen Betonrezepturen, die im Bauprojekt verwendet werden. Die Prüfkörper werden nach definierten Zeiträumen abgedrückt, um die Referenzdaten zu gewinnen. Willkommener Nebeneffekt: Die ermittelten Daten können in einer Materialbibliothek hinterlegt werden, die bei späteren Projekte mit gleicher Rezeptur herangezogen werden kann.

Bei der Temperaturmessung handelt es sich um kabelförmige Thermoelemente, die als verlorene Sensoren in die Schalung eingelegt werden. Die tatsächlichen Temperaturen lassen einen genauen Rückschluss auf die Festigkeitsentwicklung zu und geben damit den richtigen Moment zum Ausschalen und Ausrüsten an. Beide Vorgänge können in den meisten Fällen wesentlich früher erfolgen als bisher. Taktzeiten werden kürzer, der Baufortschritt beschleunigt und Schalungen und Gerüste können in der Vorhaltemenge reduziert werden – letztendlich alles geldwerte Faktoren eines optimierten Arbeits- und Geräteeinsatzes.

Bereits beim Einbau des Betons kommen die Drucksensoren des Systems zum Einsatz. Die wiederverwendbaren Sensoren sind ein ideales Werkzeug zur Überwachung des Betondrucks auf die Schalung, die bei der Abstimmung der Betoniergeschwindigkeit helfen Verformungsfehler und sichtbare Schüttungslagen zu vermeiden. Mit den Sensoren für den Füllstand- und Verdichtungsgrad in der Schalung können Mängel erkannt werden, die zu Hohlräumen, Entmischungen, Kiesnestern und späteren Abplatzung von der Bewehrung führen. Wichtige Anwendungsgebiet sind hierbei Bottom-up-Konstruktionen mit selbstverdichtendem Beton – wie zum Beispiel bei hohen Wände und Säulen, aber auch geschlossene Schalungsaufbauten, etwa im Tunnelbau.

Die Sensorik, wie sie Peri entwickelt, kann aber auch zur Steuerung von Hydratationsprozessen eingesetzt werden. Bei besonders massiven konstruktiven Betonstrukturen werden schon heute zum Beispiel Kühlleitungen vorgesehen, die eine massive Überwärmung des Bauteilkerns verhindern sollen. Alle diese messtechnisch fundierten Entscheidungen werden in Zukunft die Qualität des Baustoffs Beton steigern und gleichzeitig Bauzeit und Kapitaleinsatz für Material und Arbeit optimieren. Die ersten Komponenten von Peri InSite Construction sind bereits im Verlauf von 2021 verfügbar, weitere werden in kurzen Abständen folgen. Nach den Worten von Alois Bogner, Produktmanager Digitale Produkte & Tools bei Peri Deutschland, wird dazu auch die digitale Analyse des Frischbeton-Wasserzementwertes gehören, der eine wesentliche Entscheidungsbasis fu?r die nachfolgenden Betonierprozesse ist.

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