Weiße Wannen aus Textilbeton

Transkript

1 Aachener Baustofftage 2015, Weiße Wannen aus Textilbeton Univ.-Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Brameshuber Institut für Bauforschung der RWTH Aachen University (ibac) Lehrstuhl für Baustoffkunde

2 Inhalt Problemstellung Lösungen für Abdichtungsmaßnahmen Textilbewehrter Beton Weiße Wanne aus Textilbewehrtem Beton Kosten 2

4 Problemstellung Ein steigender Grundwasserspiegel in Deutschland wird als Möglichkeit in Betracht gezogen und existiert Ca Eigenheime werden innerhalb der nächsten 10 Jahre geflutet werden einige sind jetzt schon betroffen Es existieren noch keine wirtschaftlichen Maßnahmen zum Schutz bestehender Gebäude gegen drückendes Wasser 4

5 Tatsachen, die eine Abdichtung erfordern Quelle: BWK 5

6 Eindringen von Wasser in Kellergeschosse Nichtdrückendes Wasser Drückendes Wasser 6

8 Nachträgliche Abdichtungsmaßnahmen Einzelfallbetrachtung, da keine Vorschriften oder Normen bestehen Nichtdrückendes Wasser Drückendes Wasser Außenliegende Abdichtungen Dichtungsbahnen Beschichtungen, Folien Injektionen Boden Innenliegende Abdichtungen Beschichtungen, Dichtungsbahnen Injektionen Wand 8

9 Drückendes Grundwasser Problemstellung h w 1/2.. w h w Abdichtung gegen Wasser Zusätzliche Lasten aus Wasserdruck z. B. h W = 2,0 m W = 2,0 to/m² 9

10 Nachträgliche Abdichtungsmaßnahmen Einzelfallbetrachtung, da keine Vorschriften oder Normen bestehen Nichtdrückendes Wasser Drückendes Wasser Außenliegende Abdichtungen Innenliegende Abdichtungen Außenliegende Abdichtungen Dichtungsbahnen Beschichtungen, Folien Injektionen Boden Beschichtungen, Dichtungsbahnen Injektionen Wand Beschichtungen Injektionen Spezialtiefbaulösungen 10

11 Drückendes Wasser Außenliegende Abdichtungen 11

12 Drückendes Wasser Außenliegende Abdichtungen 12

13 Spezialtiefbaulösungen Prinzipien Mit dichtender Bodenschicht dichtende Wand k<10-6 m/sek durchlässiger Boden k>10-5 m/sek dichtende Bodenschicht k<10-5 m/sek Einbindelänge 13

14 Spezialtiefbaulösungen Dichtende Wände Düsenstrahlwände Schlitzwände 14

15 Spezialtiefbaulösungen Schlitzwände 15

16 Spezialtiefbaulösungen Prinzipien Mit dichtender Bodenschicht Ohne dichtende Bodenschicht dichtende Wand k<10-6 m/sek durchlässiger Boden k>10-5 m/sek dichtende Wand k<10-6 m/sek durchlässiger Boden k>10-5 m/sek dichtende Bodenschicht k<10-5 m/sek Einbindelänge dichtende Sohle k<10-6 m/sek 16

17 Spezialtiefbaulösungen Dichtende Sohlen tiefliegende Dichtsohle hochliegende Dichtsohle GW g Boden GW h w d gboden h w d p Wasser p Wasser g Boden > p Wasser g Boden < p Wasser 17

18 Spezialtiefbaulösung für Häusergruppen ohne Keller mit Keller Dichtende Bodenschicht oder Sohle erforderlich Nachbarschaftssituation ist zu beachten 18

19 Spezialtiefbaulösung für Einzelhäuser GW außerhalb der Wanne Dichtwand aus Düsenstrahlkörper GW in der Wanne Lösung für kleinräumige Maßnahmen zu aufwändig Infrastruktur führt zu Störungen bei der Herstellung 19

20 Nachträgliche Abdichtungsmaßnahmen Einzelfallbetrachtung, da keine Vorschriften oder Normen bestehen Nichtdrückendes Wasser Drückendes Wasser Außenliegende Abdichtungen Innenliegende Abdichtungen Außenliegende Abdichtungen Innenliegende Abdichtungen Dichtungsbahnen Beschichtungen, Folien Injektionen Boden Beschichtungen, Dichtungsbahnen Injektionen Wand Beschichtungen Injektionen Spezialtiefbaulösungen Weiße Wanne Schwarze Wanne 20

21 Drückendes Grundwasser Abdichtung von Innen Weiße Wanne Schwarze Wanne Horizontalsperre Horizontalsperre d min = 0,20 m Beton 21

22 Einbau einer Weißen Wanne Variante A Variante B d min = 0,20 m Fugenblech d min = 0,25 m Folie mit Blech oder nur Blech Variante A: Erhebliche Einschränkung des Nutzraums Variante B: Sehr ausführungsempfindlich 22

23 Lösungen für Abdichtungsmaßnahmen Nichtdrückendes Wasser Drückendes Wasser Außen- oder innenliegende Abdichtungen Außenliegende Abdichtungen Beschichtungen Injektionen Spezialtiefbaulösungen Stand der Technik Abdichtung durch Einbau einer Weißen / Schwarzen Wanne Anheben des Gebäudes 23

24 Anheben des Gebäudes Tragrahmen Statische Überprüfung des Belastungszustands Schäden am Gebäude sind nicht auszuschließen (späterer Mehraufwand) Baugenehmigung ist zu beachten (Firsthöhe) Presse Zugstreben Hilfsfundament (Widerlagerpilz) Presspfahlsegment Innensegment 24

25 Lösungen für Abdichtungsmaßnahmen Nichtdrückendes Wasser Drückendes Wasser Außen- oder innenliegende Abdichtungen Außenliegende Abdichtungen Beschichtungen Injektionen Spezialtiefbaulösungen Stand der Technik Abdichtung durch Einbau einer Weißen / Schwarzen Wanne Anheben des Gebäudes Aufgabe des Kellers 25

26 Aufgabe des Kellers Standfestigkeit von Wandbaustoffen meist auch im nassen Zustand ausreichend Abdichtung gegen kapillaren Feuchtetransport Maßnahme ist rückgängig zu machen 26

28 Textilbeton als Lösung Anwendungsbeispiele Fragestellung Lösungsvorschlag Dünnwandige Bauteile Textilbewehrter Beton Ausreichende Dichtigkeit Ausreichende Tragfähigkeit Kontrollierbar Undichtigkeiten beseitigbar 28

29 Textilbewehrter Beton ein neuer Verbundwerkstoff Filamente Garne Textilien Beton Produktionstechnologie - Mechanische Modellierung Verbund - Dauerhaftigkeit - Bauteilverhalten SFB 532 Anwendungen ,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 29

30 Textilien Multiaxiale Gelege 3D-Konturenabstandsgewirke 30

31 Feinbeton Verarbeitung und Dauerhaftigkeit Textilzuführung Formwerkzeug des Textils Endlos verstärktes Bauteil Beton Textil Formen Lagerung Einbau Anwendung Konsistenz Absetzen Durchdringung Plastizität Erstarren Frühfestigkeit Nachbehandlung Festigkeit Verformung Chemische Verträglichkeit Verarbeitbarkeit Festbeton Beständigkeit Durchdringungsversuch Karbonatisierungstiefe in mm Zement 10 CEM I 52,5 R CEM III/B 42,5 CEM III/C 32,5 CEM I 52,5 R Lagerung: 20 C, 65 % r. F. SFA SF M.-% v. B.-Gehalt Alter in Tagen 31

32 Zugversuche im Bauteilmaßstab Schnitt A-A 10 A A Maße in mm

33 Spannungs-Dehnungsdiagramm von Textilbeton mit Kurzfasermatrix Spannung Beton [N/mm 2 ] Lagerung: 1d - Schalung 6d - Wasser, 20 C. Kombination Textilien und Kurzfasern (RP-03-3AR) unbewehrter Beton (RP-03-2E) 2 Lagen Carbon-Textil (178 mm 2 /mm) (RP-03-2E) 3 Vol.% Kurzglasfasern (RP-03-3AR) Dehnung [mm/m] 33

34 Einfluss von Feinbeton auf das Zugtragverhalten 34

35 Einfluss von Kurzfasern auf das Zugtragverhalten von Textilbeton Zugspannung [N/mm²] (a) Zugspannung [N/mm²] (b) Zugspannung [N/mm²] (c) Lagen Textil, keine Kurzfasern 2 Lagen Textil,keine Kurzfasern ,5 Vol.-% P4-8 0,5 Vol.-% P4-8 2 Lagen Textil, keine Kurzfasern ,5 Vol.-% G1-6 0,5 Vol.-% G1-6 2 Lagen Textil, keine Kurzfasern Dehnung [mm/m] Dehnung [mm/m] Dehnung [mm/m] Zugspannung [N/mm²] (d) Zugspannung [N/mm²] (e) Zugspannung [N/mm²] (f) ,5 Vol.-% P6-15 0,5 Vol.-% P Lagen Textil, keine Kurzfasern ,5 Vol.-% S1-12 0,5 Vol.-% S Lagen Textil, keine Kurzfasern ,5 Vol.-% G2-6 0,5 Vol.-% G2-6 2 Lagen Textil, keine Kurzfasern Dehnung [mm/m] Dehnung [mm/m] Dehnung [mm/m] 35

36 Rissbilder im Zugversuch an Textilbetonen 2 Lagen Textil + 0,5 Vol.-% PVA + 0,5 Vol.-% int. Glas + 0,5 Vol.-% PP + 0,5 Vol.-% Stahl + 0,5 Vol.-% disp. Glas 3 Lagen Textil + 1,5 Vol.-% PVA + 1,5 Vol.-% int. Glas + 1,5 Vol.-% PP + 1,5 Vol.-% Stahl + 1,5 Vol.-% disp. Glas 36

37 Textilbeton als Lösung Anwendungsbeispiele Fragestellung Lösungsvorschlag Dünnwandige Bauteile Ausreichende Dichtigkeit Textilbewehrter Beton Schalungen Ausreichende Tragfähigkeit Kontrollierbar Undichtigkeiten beseitigbar 37

38 Integrierte Schalung aus Textilbewehrtem Beton 38

39 Textilbeton als Lösung Anwendungsbeispiele Fragestellung Lösungsvorschlag Dünnwandige Bauteile Ausreichende Dichtigkeit Ausreichende Tragfähigkeit Textilbewehrter Beton Schalungen Fassaden Kontrollierbar Undichtigkeiten beseitigbar 39

40 Fassadenelemente aus Textilbewehrtem Beton Bestehendes Gebäude Erweiterung 40

41 Herstellung einer Sonnenschutzlamelle 41

42 Textilbeton als Lösung Anwendungsbeispiele Fragestellung Lösungsvorschlag Dünnwandige Bauteile Ausreichende Dichtigkeit Ausreichende Tragfähigkeit Kontrollierbar Textilbewehrter Beton Schalungen Fassaden Kleinkläranlagen Undichtigkeiten beseitigbar 42

43 Kleinkläranlage aus Textilbewehrtem Beton 43

44 Textilbeton als Lösung Anwendungsbeispiele Fragestellung Lösungsvorschlag Dünnwandige Bauteile Ausreichende Dichtigkeit Ausreichende Tragfähigkeit Kontrollierbar Undichtigkeiten beseitigbar Textilbewehrter Beton Schalungen Fassaden Kleinkläranlagen Tragende Wände, Brücken und Schalen 44

45 Studentencafé aus Textilbeton Quelle: bauko2 / RWTH Aachen 45

46 Studentencafé aus Textilbeton Quelle: bauko2 / RWTH Aachen 46

47 Rautenfachwerk aus Textilbeton Elemente und Fügetechnik (bauko2, RWTH Aachen) 47

48 Fußgängerbrücke aus Textilbeton Quelle: bauko2 / RWTH Aachen 48

49 Fußgängerbrücke aus Textilbeton Quelle: bauko2 / RWTH Aachen 49

50 Fußgängerbrücke aus Textilbeton nutzbare Breite = 2,58 m Quelle: H+P, Aachen 50

52 Prinzip der Weißen Wanne aus textilbewehrtem Beton 52

53 Draufsicht und Ankerordnung einer Musterwand 53

54 Biegetragverhalten von laminierten Platten aus Textilbeton 54

55 Biegespannungs-Durchbiegungskurven für kurzfaserbewehrten Textilbeton mit 3 Lagen AR-Glasfasertextil 15 Spannung [N/mm²] 10 Probe 1 Probe 2 Probe mm 5 Betonalter 28 Tage Verformung [mm] 55

56 Herstellungsverfahren Spritzen 56

57 Spritzverfahren 57

58 Musterwand Mauerwerkwand mit Textilbeton Abdichtungssystem aus textilbewehrtem Beton mit einer Wandstärke von 30 mm 58

59 Vorder- und Seitenansicht der Musterwand 59

61 Kostenschätzung Weiße Wanne Kosten in Euro ,5 einfacher Nutzkeller Wohnkeller Schwierigkeitsgrad 61

62 Zusammenfassung Bemessungskonzepte für Textilbeton existieren Produktionstechniken für Weisse Wannen, aber auch für andere Konstruktionen sind entwickelt worden Tragfähigkeit plattenförmiger Bauteile einschließlich ihrer abdichtenden Wirkung gegen Druckwasser wurde geprüft Textilbeton ist ein Werkstoff mit extrem hohem Entwicklungspotential 62