Baumaschinenmesse manifestiert Innovationsfähigkeit der Betonfertigteilbranche

Innovative Betonelemente gewinnen in der Kategorie „Bauen“

Die vorgespannten CPC-Betonelemente der Holcim (Deutschland) GmbH, Hamburg, setzten sich beim 13. bauma Innovationspreis in der Kategorie „Bauen“ durch. CPC steht für „Carbon Prestressed Concrete“ und damit für ressourcenschonende und klimafreundliche Betonbauteile. Denn statt Stahl wird der Beton von CPC-Platten ausschließlich mit vorgespannten Carbonfasern bewehrt. Die leistungsfähigen, aber extrem dünnen Betonplatten ermöglichen dadurch je nach Konstruktion MaterialEinsparungen von bis zu 80 % und reduzieren den CO2-Fußabdruck des Bauteils um bis zu 75 %. Die neuen großformatigen CPC-Elemente wurden gemeinsam mit dem VETRA Betonfertigteilwerk in Essen in Serie hergestellt. Hierfür wurde ein Prototyp, die erste hochmoderne CPC-Anlage des Maschinenbauers Weckenmann Anlagentechnik GmbH & Co. KG, Dormettingen, in Betrieb genommen.

Entwickelt wurden die CPC-Elemente von der Schweizer CPC AG, basierend auf einer Technologie, die aus einem langjährigen Forschungsprojekt an der Züricher Hochschule für Angewandte Wissenschaften ZHAW hervorging. Holcim Deutschland (bzw. die Tochterfirma VETRA Betonfertigteilwerke GmbH) hat mit dem Schweizer Unternehmen einen umfassenden Kooperationsvertrag geschlossen. Ziel dieser Zusammenarbeit waren die Markteinführung der innovativen Betonbauteile und die weitere Optimierung des Designs. Mit der erteilten ersten allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung für vorgespannten Carbonbeton in Deutschland können die ressourcenschonenden und klimafreundlichen Betonelemente unkompliziert eingesetzt werden. In der Zulassung ist eine komplette statische Bemessung der CPC-Platten enthalten, mit der viele Bauteile, etwa Treppenstufen, Balkonplatten und Außenwandbekleidungen, individuell bemessen werden können. Auch Modulbrücken können mit diesen innovativen Platten einfach und ressourcenschonend erstellt werden.

Neuentwicklungen aus der Zulieferindustrie

Nachhaltigkeit und Klimaschonung gehören zu den wesentlichen Herausforderungen unserer Zeit und der Baubranche. Materialien und Bausysteme entwickeln sich stetig weiter, um den daraus resultierenden Anforderungen gerecht zu werden. Zahlreiche Zulieferer der Betonfertigteilbranche aus der Maschinenindustrie präsentierten auf der bauma 2022 ihre Innovationen für eine moderne Fertigung. So stellte die Weckenmann Anlagentechnik GmbH & Co. KG eine Technologie vor, deren Verdichtungsparameter sich an der Betonrezeptur orientiert. Zum Einsatz kommt eine magnetfixierte hochfrequente Verdichtung mit Direkteinleitung in das Formenschalblech. Damit kann ein sehr gutes Verdichtungsverhältnis für hochwertige Oberflächen und eine gleichmäßige Verteilung über die gesamte Paletten-Oberfläche erreicht werden. Dadurch entstehen qualitativ erstklassige Bauteile mit langer Lebensdauer. Zusätzlich wird mit dieser Technik, verglichen mit den herkömmlichen Systemen, auch die Lärmbelastung im Fertigteilwerk um bis zu 10 dB(A) reduziert. Sehr leise ist auch eine vorgestellte Anlage zur optimierten niederfrequenten Verdichtung. Dank programmierbarer Arbeitsmodi „längs“, „quer“ beziehungsweise „kreisförmig“ verfügt sie über eine materialschonende Hochlaufphase. Das wirkt sich positiv auf die Gesamtlebensdauer der Anlage aus und symbolisiert so einen nachhaltigen Maschinenbau.

Konsistenzmessung im Betonmischer unter Finalisten

Die Maschinenfabrik Gustav Eirich GmbH & Co. KG aus Hardheim zeigte mit der Rheologiemessung im Mischer eine Technologie, die beim bauma Innovationspreis in der Kategorie „Digitalisierung“ unter die Finalisten gewählt wurde. Die Bestimmung der Betonkonsistenz erfolgt üblicherweise mit genormten Messmethoden, wie zum Beispiel das Setzfließmaß oder die Trichterauslaufzeit. Ein Nachteil dieser Methoden ist, dass sie manuell durchgeführt werden und zudem wertvolle Zeit kosten. Die rheometrische Messung im Mischer ist eine zeitsparende und personenunabhängige Bestimmung der Fließeigenschaft. Sie erfolgt direkt nach der Aufbereitung im Mischer. Eine Probenahme ist nicht notwendig. Da die komplette Charge im Mischer verbleibt, kann ein nachträgliches Einstellen der Fließeigenschaft durch Zugabe von zum Beispiel weiterem Zusatzmittel erfolgen und direkt im Anschluss an das Einmischen eine erneute Messung durchgeführt werden. Die Maschinenfabrik hat die Funktion des Rheometers in den Mischer (In-situ Messung) integriert. Das Produkt wird unter dem Namen QualiMaster RT1 geführt. Nach der Aufbereitung des Betons kann direkt im Mischer eine rheometrische Messung erfolgen, um Kennzahlen für Fließgrenze und dynamische Viskosität festzustellen und daraus die Konsistenz des Betons abzuleiten. Der Intensivmischer besteht aus einem rotierenden Behälter und einem exzentrisch gelagerten, drehzahl- und drehrichtungsvariablen Mischwerkzeug – dem Wirbler. Der Wandabstreifer sowie der drehende Behälter haben die Aufgabe, das Material zum Wirbler zu befördern, welcher die eigentliche Aufbereitungsaufgabe ausführt. Für die rheologischen Messungen im Mischer steht der Mischbehälter jedoch still und nur das Mischwerkzeug dreht sich.

Das Funktionsprinzip ist also identisch zu einem Rotationsrheometer mit rotierendem Messkörper (Searle-Prinzip). Die Erstellung von Messmethoden sowie die Auswertung erfolgt über die Mischersteuerung. Diese Steuerungserweiterung ermöglicht es, die gängigen Messmethoden als Rampen oder Stufenprofil flexibel und individuell zu erstellen. Die Messergebnisse werden direkt als Kennzahlen ausgegeben und stehen zudem als Datensatz im Langzeitspeicher zur Verfügung. Die gemessenen und gemittelten Werte werden automatisch in der Fließkurve (Wertepaare Drehmoment über Drehzahl) dargestellt. Die Regressionsfunktion kann nach Bingham oder Herschel-Bulkley gewählt werden, um so die charakteristischen Kennzahlen für Viskosität, Fließgrenze und Thixotropie zu erhalten, welche mit den gängigen Messergebnissen zum Beispiel aus Setzfließmaß korrelieren.

Mit den ermittelten Werten können Schwankungen innerhalb verschiedener Chargen einer Rezeptur festgestellt werden. Betontechnologen und Betontechnologinnen wird dadurch ein Tool geboten, die Betonchargen in kürzester Zeit zu kontrollieren und so eine konstante Qualität trotz schwankender Ausgangsstoffe zu liefern.

Bauen mit Betonbauteilen – Zukunftsperspektive für nachhaltiges Bauen

Die Nachfrage nach Baulösungen, die zu einer nachhaltigen Entwicklung beitragen, steigt immens, denn sie sollen den Bedürfnissen der heutigen Generation gerecht werden und die Möglichkeiten künftiger Generationen nicht einschränken. Ökologie, Ökonomie und Soziales sind die Nachhaltigkeitsaspekte, die in all ihren Facetten in der Betonfertigteilbranche bereits ein fester Bestandteil des Geschäftes sind. Mit den Innovationen in der Baustoff- und Maschinenindustrie wird nachhaltiges Bauen immer effektiver gestaltet. Durch den Einsatz moderner und innovativer Technologien in den Werken unterstützt die Betonfertigteilbranche die Ziele der Nachhaltigkeit: effizienter Material- und Energieeinsatz bei reduzierten Kosten und gleichzeitiger Qualitätsverbesserung der Bauteile. Zusätzlich wird die Lärm- und Staubbelastung der Mitarbeitenden durch technische Innovationen immer weiter gesenkt und die Arbeitsbedingungen verbessert. Die hier präsentierten Beispiele sind nur ein kleiner Ausschnitt von Innovationen in diesem Bereich. Sie verdeutlichen, welche Einflussmöglichkeiten für mehr Nachhaltigkeit, beispielsweise die Bauherrenschaft, die Planenden und die Architekt:innen schon heute beim Einsatz von vorgefertigten Betonbauteilen, die mit moderner Fertigungs- und Prozesstechnik hergestellt werden, haben.

BAUMA INNOVATIONSPREIS
Der bauma Innovationspreis ist ein gemeinschaftliches Projekt unter der Federführung des Verbands Deutscher Maschinen- und Anlagenbau, der Messe München und den Spitzenverbänden: Bundesverband Baustoffe – Steine und Erden, Hauptverband der
Deutschen Bauindustrie und Zentralverband des deutschen Baugewerbes. Informationen zu den Gewinnern der weiteren Kategorien Klimaschutz, Digitalisierung, Maschinentechnik und Forschung sind erhältlich unter www.bauma-innovationspreis.de.

Quelle: punktum betonbauteile Ausgabe: 01/2023