DW² - Entwicklung einer thermisch verbesserten Schlitzwand­konstruktion

Status

laufend

Ausgangssituation/Motivation

Zufolge der zunehmenden Anforderungen an die bauphysikalischen Eigenschaften von Bauwerken wurde ein steigender Bedarf an thermisch verbesserten Konstruktionselementen und Bauteilen erkannt.

Im Hochbau gibt es unter anderem starke Bestrebungen hin zu nachhaltigen Dämmstoffen auf Bauprodukteebene, zur Entwicklung neuer Außenwandkonstruktionselemente (z.B. Tafelbauweise im Holzbau) auf Bauelementebene sowie zur Gestaltung nachhaltiger Städte und Gemeinden auf Quartiersebene.

Bei Bauteilen des Tiefbaus wie beispielsweise Fundamenten oder erdberührten Außenwänden (z.B. Tiefgaragen oder Untergeschosse) ist eine derartige Entwicklung jedoch nicht zu erkennen. Dies ist mit den statischen und ausführungstechnischen Randbedingungen verbunden, welche sich aus den Anforderungen der Herstellung (z.B. Pfahl- oder Schlitzwandkonstruktionen als tragende Außenwand) ergeben. Zudem ist auch die (nachträgliche) Anbringung von Dämmschichten, wie dies im Hochbau ausgeführt wird, nicht immer möglich, da es sich hierbei oftmals um nicht einsehbare bzw. zugängliche Bauwerksregionen handelt. Daraus folgend ist eine Verbesserung der thermischen Eigenschaften von Bauelementen des Tiefbaues nur eigenschränkt möglich.

Inhalte und Zielsetzungen

Eine derartige Verbesserung der bauphysikalischen Eigenschaften von Bauwerken im Untergrund kann durch die Verwendung von leistungsfähigen und thermisch verbesserten Betonen herbeigeführt werden.

In diesem Projekt wird hierzu die Verwendung von Schaumbeton, als Füllkörper für Schlitzwände, näher untersucht. Dieser weist eine signifikant schlechtere Wärmeleitfähigkeit auf, welche zu einer Verbesserung der Dämmwirkung derartiger Konstruktionen führen wird. Jedoch ist hierzu eine Anpassung der Rezeptur für Schaumbeton erforderlich, welche die Einflüsse bei der Herstellung von Schlitzwänden wie den wirkenden Erddruck oder die zur Herstellung erforderlichen Stützflüssigkeiten betreffen.

Zudem müssen eventuelle Einflüsse des Schaumbetons auf die Tragfähigkeit und Gebrauchstauglichkeit dieser Konstruktionen sowie die Auswirkungen auf die Umwelt, das umliegende Grundwasser aber auch auf den Ressourcenverbrauch untersucht und bei der Entwicklung dieser Baumethode berücksichtigt werden.

Methodische Vorgehensweise

Wie beschrieben wird in diesem Projekt das Konzept zu einer thermisch verbesserten Schlitzwand entwickelt, untersucht und durch Labor- und Feldversuche validiert. Die Ergebnisse hieraus können bei der Weiterentwicklung dieser Baumethode beitragen, aber auch eine ökologischere und ressourcenschonendere Errichtung von Bauwerken ermöglichen.

Einleitend wird mit der Adaptierung bzw. Anpassung der Schaumbetonrezeptur begonnen, um diese an die Anforderungen der Geotechnik bzw. um dessen Verwendung in Schlitzwandkonstruktionen zu ermöglichen. Diese Rezepturanpassungen werden durch kleinere Laborversuche begleitet, um die Ergebnisse verifizieren zu können.

Anschließend werden mit ausgewählten Schaumbetonrezepturen Labor- und Feldversuche durchgeführt, um auch die Beeinflussung durch Stützflüssigkeiten bzw. die daraus folgenden Einschränkungen erfassen zu können. Parallel zu den Untersuchungen zu Schaumbeton werden zudem die sich daraus ergebenden Baumethoden und Baumaßnahmen untersucht.

So wird zum einen die Ausbreitung von Wärme im Untergrund untersucht um den Einfluss neuer (thermisch verbesserter) geotechnischer Bauelemente auf den umliegenden Boden bzw. den anstehenden Grundwasserkörper zu erfassen. Zum anderen werden neben Simulations- und Berechnungsmethoden in weiterer Folge auch die Auswirkungen von thermisch verbesserten Schlitzwandkonstruktionen in Bezug auf die Nachhaltigkeit der Bauprodukte untersucht.

Erwartete Ergebnisse

Ein großer Punkt in diesem Bereich kann die Nutzung der Innovationen aus diesem Projekt bei der Verbesserung aktueller Lösungsansätze für die Wärmespeicherung sein. Vor allem bei der Umsetzung von Hybridspeichern in Form von kombinierten Erd- und Wasserspeichern kann die in diesem Projekt angeführte thermisch verbesserte Schlitzwandkonstruktion beitragen.

Daraus folgend können zukünftige Entwicklungen im Bereich der urbanen Wärmespeicherlösungen ermöglicht werden, welche eine nachhaltige und ressourcenschonende Bereitstellung von Kühl- und Wärmeenergie bei innerstädtischen Quartieren, aber auch anderen Gebäudeverbunden ermöglicht.

Projektleitung

Technische Universität Graz – Institut für Bodenmechanik, Grundbau und Numerische Geotechnik

Projekt- bzw. KooperationspartnerInnen

• Technische Universität Graz - Institut für Betonbau
• Technische Universität Graz - Arbeitsgruppe Nachhaltiges Bauen
• Universität Graz - Institut für Erdwissenschaften

Technische Universität Graz
Institut für Bodenmechanik, Grundbau und Numerische Geotechnik
Matthias J. Rebhan
Rechbauerstraße 12
A-8010 Graz
Tel.: +43 (316) 873 6738
E-Mail: rebhan@tugraz.at
Web: www.soil.tugraz.at