Innovative Klebtechnik erleichtert Einsatz von Holz-Beton-Verbundelementen im Bauwesen

Forschung und Technik
Bauen 2021
Leistungsfähige Holz-Beton-Verbundelemente können mit einer innovativen Klebtechnik schneller und einfacher hergestellt werden. Durch die neue Fügetechnik, die in einem Kooperationsprojekt von Forschenden unter Beteiligung des Fraunhofer WKI entwickelt wurde, werden die Verbundelemente konkurrenzfähiger gegenüber reinen Betonelementen. Damit kann der nachwachsende Rohstoff Holz vermehrt im Bauwesen zum Einsatz kommen.

Holz-Beton-Verbundelemente (HBV-Elemente) können im mehrgeschossigen Hochbau beispielsweise als Deckenelemente eingesetzt werden. Im Vergleich zu reinem Betonbau und reinem Holzbau bieten sie einige Vorteile. »In der Kombination von Holz und Beton werden die spezifischen Druck- und Zugfestigkeiten der Materialien ideal kombiniert. Vorteile der Verwendung ergeben sich außerdem für den Schall- und den baulichen Brandschutz«, erläutert Malte Mérono, Projektleiter am Fraunhofer WKI. Für die HBV-Elemente kann Fichten- oder Buchenholz verwendet werden, das nahezu überall in Deutschland lokal verfügbar ist. Es speichert CO2 für lange Zeit im Bauteil und reduziert das Bauteilgewicht, was nachhaltige Leichtbaulösungen ermöglicht.

Bisher wurden HBV-Elemente beispielsweise durch Schrauben miteinander verbunden oder durch den Verguss von Frischbeton auf Holzbauteile realisiert. Beide Verfahren haben Nachteile: Die Verschraubung von HBV-Elementen ist sehr zeitaufwendig und durch den Einsatz von Frischbeton ergibt sich ein unerwünschter erhöhter Feuchteeintrag und eine längere Bauzeit. Daher sind HBV-Elemente im Vergleich zur reinen Betonbauweise auf vielen Standorten nicht konkurrenzfähig. Um dies zu ändern, entwickelten Forschende des Fraunhofer WKI in Zusammenarbeit mit dem Institut für Füge- und Schweißtechnik der TU Braunschweig und dem Fachgebiet »Bauwerkserhaltung und Holzbau« der Universität Kassel eine neue Schnellklebetechnik. Sie ist eine schnelle und einfache Fügetechnik für die Montage von HBV-Elementen auf der Baustelle und die Vorfertigung im Werk.

Die Forschenden fanden heraus, dass sich zweikomponentige Epoxide (2K-EP), aber auch heißhärtende einkomponentige Polyurethane (1K-PU), auf schalglatten Betonoberflächen für das Kleben eignen. Bisher wurde angenommen, dass sich ausschließlich sandgestrahlte Betonoberflächen für Klebungen eignen. Das konnte im Projekt widerlegt werden. Die Experimente zeigten, dass schalglatte Betonoberflächen für die Verklebung in HBV-Elementen genutzt werden können, wenn frisch applizierter Klebstoff zwischen Holz- und Betongefüge eingebettet wird. Ursprünglich war im Projekt vorgesehen, zur Fugenheizung Streckmetalle mit Hotmelt-Klebstoff vorzubeschichten und somit ein Halbzeug zur Herstellung von HBV-Elementen zu fertigen. »Die favorisierten Klebstoffe auf Hotmelt-Basis erwiesen sich allerdings als nicht geeignet. Durch die hohe Wärmeleitfähigkeit des Betons kam es zu einer unzureichenden Benetzung der Betonoberfläche durch den Klebstoff«, erklärt Mérono.

Schalungsglatte Betonoberflächen können mit Fichten- und Buchenholz geklebt werden, wenn konsequent auf Trennmittel in der Betonherstellung verzichtet wird. Durch diese Vorgehensweise wird die Herstellung von HBV-Elementen einfacher und damit wirtschaftlich attraktiver.

In Kooperation mit dem Internationalen Verein für Technische Holzfragen e. V. (iVTH) wurden die relevanten Erfahrungen und Herstellungsschritte zur Anwendung der Heißklebetechnik von HBV-Elementen in Form eines kompakten Dokuments zusammengefasst und können der Industrie zur Verfügung gestellt werden.

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

Über das Fraunhofer WKI

Weitere Informationen auf www.wki.fraunhofer.de

Anzeige

Quartier Heidestrasse – das Projekt für eine lebenswerte Zukunft

QH_01_180x180.jpg

Gemeinschaftlich,
flexibel, smart
und vernetzt

Das Quar­tier Heide­strasse in Ber­lin ist Vor­rei­ter auf dem Weg zum smar­ten Stadt­quar­tier der Zu­kunft. Durch tech­no­lo­gische In­no­va­tionen trägt es den sich wan­deln­den For­men von Le­ben, Ar­beiten und Mo­bi­li­tät Rech­nung und ist da­bei noch nach­hal­tig.

 
QH_02_180x180.jpg

85.000 m² Grundstück und
sieben Gebäude

Für Drees & Sommer-Pro­jekt­lei­te­rin Sissi Al-Sheikh bie­tet das Pro­jekt auf­grund der Größe, Viel­falt und Kom­plex­i­tät jeden Tag neue Mög­lich­kei­ten. Sie liebt es, Lö­sun­gen zu fin­den und den Fort­schritt live zu er­le­ben. Hö­ren Sie rein und er­fah­ren Sie mehr über ihren Ar­beits­all­tag.

 
QH_03_180x180.jpg

Vorangehen
statt
Mitlaufen

Ziel des größ­ten Ber­li­ner Stadt­ent­wick­lungs­pro­jek­tes: durch un­ter­schied­lich­ste Nut­zun­gen Mehr­wer­te schaf­fen und Themen wie En­er­gie, Ge­sell­schaft, Mo­bi­li­tät und Di­gi­ta­li­sierung in­te­grie­ren. Lust auf an­spruchs­vol­le Pro­jekte? Dann wer­den Sie Teil von Drees & Sommer.