Scope Online - Industriemagazin für Produktion und Technik
Sie befinden sich hier:
Home> Betrieb + Beschaffung> Industriebau + Gebäudetechnik>

Polymere machen Beton feuerbeständig

SchadstoffabsaugungStaubtreiber

Eine große Verantwortung, vor allem in Sachen Mitarbeiterschutz, dessen sich die Planer bei der Neugestaltung des Forschungsbereichs bewusst waren.

Seitdem Bayer MaterialScience 2015 in Covestro umfirmiert wurde, agiert das Leverkusener Polymer-Unternehmen eigenständig im Bereich der Forschung und Produktion von Hightech-Werkstoffen, wie Lacken, Klebe- und Dichtstoffsystemen, Polycarbonaten sowie Polyurethanen.

…mehr

BrandschutzPolymere machen Beton feuerbeständig

Selbstverdichtender Hochleistungsbeton (SHB) hatte bisher eine Schwachstelle: Er platzt im Falle eines Feuers häufig ab, wodurch seine Tragfähigkeit leidet. Wissenschaftler des in der Schweiz ansässigen Forschungsinstituts Empa entwickelten nun ein Verfahren zur Herstellung von feuerbeständigem SHB, der selbst bei Bränden lange stabil bleibt.

sep
sep
sep
sep
Empa testet Beton mit Heizstrahler

Holz knistert in der Hitze eines Kamin- oder Lagerfeuers, Beton erleidet Abplatzungen, wenn er einem Brand ausgesetzt ist. Beide Effekte rühren von ähnlichen Vorgängen her: Wasser im Inneren eines Holzstücks oder Betonträgers verdampft aufgrund der hohen Temperatur. Je mehr Wasserdampf entsteht, desto grösser wird der Druck auf die Holz- respektive Betonstruktur. Holzzellen platzen, Spalten werden in das Scheit gerissen (das Knistern); Betonstücke platzen von Decken, Wänden, Stützpfeilern ab. Dadurch sinkt die Tragkraft der Bauelemente, das Risiko eines Gebäudeeinsturzes während des Brands steigt.

Bauteile aus Beton mit und ohne SAP

Die Widerstandsfähigkeit gegen die Hitze eines Feuers lässt sich bei herkömmlichem Rüttelbeton durch die Beimischung von einigen Kilogramm Polypropylen-Fasern (PP-Fasern) pro Kubikmeter Beton optimieren. Wenn es brennt, schmelzen diese Fasern. Ein Netzwerk von Kanälen bleibt zurück und durchzieht den Beton. Durch dieses kann der Wasserdampf entweichen, der Druck im Innern sinkt, das Betonteil bleibt ganz.

Anzeige

Zielkonflikt für Betonanwender: Feuerfestigkeit und Selbstverdichtung?

Anders verhält es sich bei selbstverdichtendem Hochleistungsbeton (SHB): Mehr als zwei Kilogramm PP-Fasern pro Kubikmeter SHB beeinträchtigt die Selbstverdichtung. Daher muss der Anteil an PP-Fasern in SHB entsprechend tief sein, was zur Folge hat, dass sich im Brandfall kein zusammenhängendes Kanalsystem ausbilden kann, um die Abplatzungen zu verhindern. Die Gretchenfrage lautet daher: Wie kann es gelingen, SHB trotz tiefem PP-Fasern-Anteil feuerbeständig und damit Bauwerke sicherer zu machen?
Forscher der Empa-Abteilungen «Beton/Bauchemie» und «Mechanical Systems Engineering» haben darauf nun eine Antwort gefunden. Sie stellten eine Serie dünnwandiger, mit Drähten aus kohlefaserverstärktem Kunststoff vorgespannter Betonplatten her. Jede enthielt zwei Kilogramm PP-Fasern pro Kubikmeter Beton. In einige Platten mischten die Forscher zudem eine geringe Menge superabsorbierende Polymere (SAP), Spezialkunststoffe, die ein Vielfaches ihres Eigengewichts an Wasser aufnehmen können. Dann setzten die Wissenschaftler die Betonplatten Feuer mit Temperaturen von bis zu 1000 °C aus. Nach 90 Minuten zeigte sich: Die mit SAP angereicherten Betonplatten hatten zwar einige Risse, zu Abplatzungen kam es aber nur bei den SAP-freien Betonplatten.

Die Erklärung: SAP saugen sich während der Betonproduktion mit Wasser voll und schwellen um ein Mehrfaches ihres Trockenvolumens an. Beim Aushärten des Betons wird den SAP das Wasser durch den Sog der kapillaren Poren im Zementstein wieder entzogen; die SAP schrumpfen, ein Hohlraum entsteht. Er verbindet die voneinander getrennten PP-Fasern. Ein Netz von SAP und PP-Fasern verästelt sich im Bauteil, sodass dieses der Hitze eines Feuers lange genug widersteht und das Bauwerk stabil bleibt.

Breitere Anwendungsmöglichkeiten für feuerbeständigen SHB

Mit ihrer Innovation erweitern die Empa-Forscher auch die Möglichkeiten, die ökonomischen und ökologischen Vorzüge von SHB zu nutzen. Das zum Patent angemeldete Verfahren erlaubt etwa den Einsatz von SHB ohne Zusatzkosten für den Brandschutz. Bis anhin konnte dieser nur gewährleistet werden, wenn beispielsweise eine Sprinkleranlage installiert oder ein externer Insolationsmantel hinzugebaut wurde.
Doch der neue SHB bringt noch einen weiteren Vorteil mit sich: Beim Verdichten von herkömmlichem Rüttelbeton erzeugt die Rüttelmaschine einen erheblichen Lärm. Bauunternehmer können die Lärmbelastung tief halten, indem sie anstelle von Rüttelbeton den nun gleichermassen feuerresistenten, mit SAP angereicherten selbstverdichtendem Hochleistungsbeton verwenden. kf

Anzeige
Diesen Artikel …
sep
sep
sep
sep
sep

Weitere Beiträge in dieser Rubrik

Gebäudemanagementdienste

GebäudemanagementdiensteWelche Wartung ist wichtiger?

Honeywell stellt einen neuen Cloud-basierten Gebäudemanagementdienst zur Priorisierung von Wartungsarbeiten vor, damit diese den größtmöglichen Einfluss auf die Gesamtleistung eines Gebäudes haben.

…mehr
Fernüberwachung

Facility ManagementFernüberwachung von Gebäudetechnik

In einem neu eröffneten Operational Center überwacht und steuert Caverion Deutschland gebäudetechnische Anlagen aus der Ferne. Experten kontrollieren und optimieren in Echtzeit Leistung und Energieverbrauch.

…mehr
LED-Beleuchtung

LED-BeleuchtungLicht, das mitwächst

Das Lichtwerkzeug Supersystem II von Zumtobel besteht aus Einbau-Downlights und -strahlern in drei unterschiedlichen Baugrößen und zudem geringen Einbautiefen, mit Einbaustromschienen und entsprechendem Zubehör.

…mehr
Boden-Reinigungsgerät

Boden-ReinigungsgeräteWeg mit dem Dreck

Die In-Tech-Dreischeiben-Maschinen der Serie Hattrick kratzen, schälen oder bürs-ten jegliche Verschmutzungen mühelos und wirtschaftlich von Böden ab, ohne diese zu beschädigen. Auch unebene Böden oder solche mit Vertiefungen reinigen die Maschinen gründlich.

…mehr
Netzwerk-Tür-Controller

ZutrittskontrolleSicherheit für die Tür

Der Netzwerk-Tür-Controller Axis A1001 ist eine offene, nicht proprietäre und IP-gestützte Plattform für das Zutrittsmanagement, die sowohl den Anforderungen kleinerer Installationen als auch der komplexer Unternehmenssysteme entspricht.

…mehr
Anzeige
Anzeige
Anzeige

Neue Stellenanzeigen

Direkt zu:


ExtraSCOPE


TrendSCOPE


Robotik in der industriellen Fertigung