Forschung
Seit 1984 initiiert und fördert die Forschungsgemeinschaft Transportbeton e.V. (FTB) im Rahmen der Gemeinschaftsforschung Forschungsprojekte, um Fragestellungen zur Herstellung, Prüfung, Transport und Förderung des Baustoffs Transportbeton zu beleuchten. Als eines der rund 100 Mitglieder der Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen e.V. (AiF), Träger der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF), kann die FTB neben eigener Fördermittel weitere Möglichkeiten zur Beantragung von Forschungsmitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) speziell zur nachhaltigen Stärkung der Wettbewerbsfähigkeit kleinerer und mittlerer Unternehmen nutzen. Mitgliedsunternehmen profitieren von neugewonnenen Erkenntnissen der dadurch initiierten Forschungsprojekte und können diese in ihre eigenen Arbeiten miteinfließen lassen.
Organigramm der Forschungsgemeinschaft Transportbeton
Laufende Projekte
Klimaoptimierter Beton – ein Beitrag zum klimaverträglichen Bauen
Zielsetzung des Projektes ist es, einen Leitfaden für den Weg hin zum klimaneutralen Transportbeton zu entwickeln, mit Maßnahmen zu untersetzen und somit einen Beitrag zum klimaverträglichen Bauen mit Beton zu leisten. Ein wesentliches Element dabei soll die Entwicklung eines einheitlichen Bewertungsschemas sein, das es den Transportbetonunternehmen gestattet, die Wirkung einer oder mehrerer Maßnahmen nicht nur auf den CO2-Ausstoss, sondern auch auf die sonstigen Eigenschaften des Betons – wie mechanische Eigenschaften, Dauerhaftigkeit und Ressourcenschutz – in einem Kennwert zusammenzufassen. Eine Publikation mit den wesentlichen Ergebnissen befindet sich in Arbeit.
Beitrag TB-iNFO Nr. 85 Q4/2021: "Forschung | Klimaverträgliches Bauen"
Digitales Bauen: Großformatiger 3D-Druck mit Transportbeton (AiF-Nr. 21574 BR)
Derzeit basieren die Forschungsprojekte zum Thema „3D-Druck mit Beton“ auf Mörtel- oder Feinbetonzusammensetzungen, die unter Werksbedingungen eingesetzt werden. Das AiF-Projekt 21574 BR „Digitales Bauen - Großformatiger 3D-Druck mit Transportbeton“ (kurz:“ready2print“) beabsichtigt, die 3D-Druck-Anwendung auf den Transportbetonbereich unter Baustellenbedingungen auszuweiten. Die Grundlagen hierzu wurden auf Laborebene bereits im Forschungsprojekt CONPrint3D erfolgreich untersucht. Nun soll das Vorhaben im Rahmen der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) die Praxistauglichkeit mit Transportbeton nach Norm untersuchen. Neben den betontechnologischen Fragestellungen zählt auch die Konzipierung eines material- und technologieadaptiven Druckkopfes für die präzise Ablage des Transportbetons zu den Zielen des Projektes. Forschungseinrichtungen sind das Institut für Baustoffe sowie die Stiftungsprofessur für Baumaschinen der Technischen Universität Dresden.
Prüfverfahren „Sedimentationsstabilität von Frischbeton“
Ziel der Forschung ist die Entwicklung eines Sedimentationsversuchs zur Bestimmung der Sedimentationssensibilität von Beton unter Rütteleinwirkung. In der Phase 1 des Forschungsvorhabens wurden mit Hilfe eines neu entwickelten Sedimentationsgerätes an der Ruhr Universität Bochum (RUB) Betone mit Luftporenbildner (LP) und an der Leibniz Universität Hannover (LUH) Betone ohne LP untersucht. Die verwendeten Prüfverfahren umfassten im Wesentlichen den modifizierten „gerüttelten Auswaschversuch“ und das „Sedimentationsrohr“ (angepasst an das Auswaschrohr). Nach Abschluss der Phase 1 waren weitergehende Untersuchungen notwendig, um Rückschlüsse auf die Aussagekraft der Prüfverfahren ziehen zu können.
Die Phase 2 startete Anfang 2020 mit einem geplanten Bearbeitungszeitraum von einem Jahr. Die Forschungstätigkeiten an der RUB und der LUH mussten aufgrund der Covid-19-Pandemie zeitweise unterbrochen werden, wodurch es zu einer zeitlichen Verzögerung bei der Bearbeitung kam. Dabei standen vor allem die Festlegung der Prüfparameter, die Reproduzierbarkeit der Versuchsergebnisse und deren Vergleichbarkeit sowie die Streuungen bei der Verwendung von Betonen mit einem Größtkorn von 32 mm im Fokus. Die Forschungsgemeinschaft Transportbeton (FTB), der Deutsche Beton- und Bauchtechnik-Verein (DBV) sowie die Bundesanstalt für Wasserbau (BAW) sind in die bisherigen Arbeiten und deren Finanzierung eingebunden (Phase 1 und 2).
Schnelle und zielsichere Bestimmung des Wassergehalts am Frischbeton (AiF-Nr. 21322 N)
Der Wasserzementwert von Beton stellt bei der Beurteilung der zu erwartenden Festigkeit und Dauerhaftigkeit eine wesentliche Steuer- und Kontrollgröße dar. Bei der Betonherstellung erfordern natürliche Schwankungen der Eigenschaften der Ausgangsstoffe und der Feuchteschwankungen der Gesteinskörnungen einen Sicherheitspuffer. Diese möglichen Abweichungen des w/z-Wertes werden über Vorhaltemaße abgepuffert. Vorhaltemaße sind erforderlich, um die geforderten Festbeton- und Dauerhaftigkeitseigenschaften zielsicher zu erreichen. Bis heute existiert kein genormtes Prüfverfahren zur sofortigen Ermittlung des Wassergehaltes am Frischbeton und damit indirekt des Wasserzementwerts. Fortschritte in der Prüftechnik könnten jedoch den Einsatz von Feuchtesonden ermöglichen, um den Wassergehalt von Frischbeton schnell messen und somit direkte Korrekturen an der Betonzusammensetzung vornehmen zu können. Zu diesen Technologien existieren jedoch keine gesicherten Erkenntnisse. Im Rahmen des Vorhabens AiF-Nr. 21322 N soll ein praxistaugliches und abgesichertes Prüfkonzept entwickelt werden. Durch Versuche an Ausgangsstoffen und Betonen soll ermittelt werden, welche Kennwerte im Rahmen der Produktionskontrolle notwendig sind, um den Wassergehalt und damit die späteren Festbetoneigenschaften bereits während der Produktion zuverlässig vorhersagen zu können. Die Auswertung des Prüfkonzeptes soll zudem zeigen, ob die Prüftechniken auch unter Praxisbedingungen umsetzbar und zuverlässig sind. Durchführende Forschungseinrichtung ist das Fachgebiet Werkstoffe im Bauwesen der Technischen Universität Kaiserslautern.
Dauerhaftigkeit von Beton nach dem Performance-Prinzip (AiF-Nr. 21826 N und 21823 N)
Die FTB beteiligt sich an einem Verbundforschungsvorhaben zum Thema „Dauerhaftigkeit von Beton nach dem Performance-Prinzip“. Das Vorhaben soll Alternativwege zu den aktuellen, rein deskriptiven Normungskonzepten zur Bewertung der Dauerhaftigkeit aufzeigen. Dabei wird die Leistungsfähigkeit von Beton über eine sogenannte Lebensdauerbemessung nach dem Performance-Prinzip erfasst. Dazu gehört insbesondere die Entwicklung geeigneter Prüfverfahren, die Weiterentwicklung und Verifizierung bestehender Prüfverfahren sowie die Vorbereitung für ihre Aufnahme in Regelwerke. Das Verbundvorhaben besteht aus 5 Projekten. Die FTB beteiligt sich im Projekt 4 „Klassifikation Materialwiderstände, Produktionskontrolle, Konformitätskriterien und -kontrolle“ (AiF-Nr. 21826 N) sowie im Projekt 5 „Annahmeprüfungen auf der Baustelle/Abnahmeprüfungen am Bauwerk“ (AiF-Nr. 21823 N).
Zielstellung des Projektes 4 ist die Klärung der systematischen Klassifizierbarkeit der Materialkennwerte bezüglich des Karbonatisierungs- und Chloridwiderstands in Abhängigkeit von der Mischungszusammensetzung. Die Grundlage hierfür bilden die standardisierten Prüfverfahren „DIN EN 12390-12: Bestimmung des Karbonatisierungswiderstandes von Beton – Beschleunigtes Karbonatisierungsverfahren“ sowie „DIN EN 12390-18: Bestimmung des Chloridmigrationskoeffizienten“.
AiF Projektsteckbrief Projekt 4
Zielstellung des Projektes 5 ist es, Performance-orientierte Annahmekriterien auf der Baustelle / Abnahmekriterien am Bauwerk zu definieren. Diese sollen über die Druckfestigkeitsprüfung hinausgehen und schnell so-wie zuverlässig überprüft werden können, um die Anforderungen im Hinblick auf die Dauerhaftigkeit des Betons über die angestrebte Nutzungsdauer des Bauwerks zu verifizieren.
AiF Projektsteckbrief Projekt 5
Drei weitere Teilprojekte konzentrieren sich auf die Themen „Objektsammlung Zustandserfassung eines repräsentativen Bauwerksbestandes“, „Grenzzustände/erforderliche Zuverlässigkeiten“ sowie „Prüfverfahren für Laboruntersuchungen“. Insgesamt beteiligen sich vier Forschungsvereinigungen sowie sieben Forschungseinrichtungen. Die Projektlaufzeit beträgt bis zu 30 Monate. Die Projekte werden über die AiF gefördert und den DAfStb koordiniert.
Auswirkungen erhöhter Frischbetontemperaturen auf Frisch- und Festbetoneigenschaften
Die kontinuierlichen klimatischen Veränderungen und die damit einhergehende Zunahme an Extremwetterereignissen wirken sich auch auf den Betonbau aus. Die normative Empfehlung einer maximalen Frischbetontemperatur von +30 °C (DIN 1045-3 „Bauausführung“) ist in den Sommermonaten bereits vermehrt schwer einhaltbar. Es liegt derzeit kein ganzheitlicher Kenntnisstand bezüglich der Auswirkungen erhöhter Frischbetontemperaturen auf die Frisch- und Festbetoneigenschaften vor. Ziel der Arbeiten ist die orientierende Ermittlung des Einflusses erhöhter Frischbetontemperaturen auf maßgebende Frisch- und Festbetoneigenschaften an „Eckbetonen“ bei +20 °C, +30 °C und +40 °C. Die Arbeiten sind abgeschlossen. Der Abschlussbericht befindet sich in Vorbereitung. Gleichzeitig wird ein AiF-Projektantrag (Phase 2) vorbereitet. Dieser soll auf die bisher erzielten Erkenntnisse aufbauen und die Auswirkungen erhöhter Temperaturen auf Frischbeton- bzw. Festbetoneigenschaften an unterschiedlichen Betonzusammensetzungen untersuchen. Das Forschungsvorhaben wird durch die Forschungseinrichtungen des Instituts für Baustoffe der Leibniz Universität Hannover und des Lehrstuhls für Baustofftechnik der Ruhr-Universität Bochum bearbeitet.
Abgeschlossene Projekte
AiF-Projekt: Sichere Betonförderung: Pumpbarkeit und Pumpstabilität (20947 BG)
Die Pumpbarkeit und Pumpstabilität ist nicht nur von der Betonzusammensetzung abhängig. Vielmehr stellen sich die Pumpbarkeit und die Pumpstabilität als komplexes Zusammenspiel aus den Beton- und Vorlaufmischungseigenschaften, den maschinentechnischen Randbedingungen, der Pumpleitungskonstellation und der Pumpregie dar. Ziel des angestrebten Forschungsvorhabens AiF Nr. 20947 BG „Sichere Betonförderung: Pumpbarkeit und Pumpstabilität“ ist es, wissenschaftliche Grundlagen für einen sicher beherrschbaren und damit störungsfreien Pumpprozess zu schaffen und diese Grundlagen in Form von Anwendungsempfehlungen und -hinweisen bereitzustellen. Im Rahmen des letzten Arbeitspaketes fanden abschließend in Aichtal Großpumpversuche vom 29. März bis zum 08. April 2022 statt. Diese Pumpversuche stellen den Abschluss der experimentellen Arbeiten dar, bei dem die im Labormaßstab erarbeiteten Grundlagen und Erkenntnisse auf einen praxisrelevanten Maßstab skaliert und dabei validiert werden können.
Wissenstransfer im Bauwesen (WiTraBau)
Ziel von WiTraBau ist die Evaluierung von Forschungsergebnissen aus den Bereichen „Nanotechnologie“ (NanoTecture) und „Neue Werkstoffe für urbane Infrastrukturen“ (HighTechMatBau) sowie deren Transfer in die Praxis. Durch das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderte Forschungsvorhaben werden Baustoffinnovationen transdisziplinär bewertet und durch zielgruppengerechte Veröffentlichungen und Veranstaltungen in die Öffentlichkeit getragen.
Weitere Informationen erhalten Sie auf www.hightechmatbau.de
Download Presse-Information über das Projekt
Download Presse-Information über die Kick-Off-Tagung
Ein wesentlicher Meilenstein des Verbundvorhabens war die HighTechMatBau-Konferenz am 31. Januar 2018 in Berlin. Dort gaben die Vertreter der verschiedenen Projekte aus der Bekanntmachung "HighTechMatBau" vor mehr als 400 Konferenzteilnehmerinnen und -teilnehmern einen umfassenden Einblick in ihre bisher erzielten Forschungsergebnisse. Durch eine sehenswerte Demonstratoren-Ausstellung konnten viele Forschungsergebnisse auch im wahrsten Sine des Wortes "fassbar" gemacht werden. Die komplette Pressemitteilung sowie das Tagungsband zur Veranstaltung erhalten Sie auf unserer Projektseite:
AiF-Projekt: Steigerung des Frischbetonrecyclinganteils in der Transportbetonindustrie (18786 N)
Die Forschungsgemeinschaft Transportbeton e. V. und der Fachbereich Werkstoffe im Bauwesen der Technischen Universität Kaiserslautern haben ein Forschungsvorhaben zur Steigerung der normativen und technischen Möglichkeiten beim Frischbetonrecycling erfolgreich abgeschlossen. Aktuell dürfen wiedergewonnene gewaschene oder rezyklierte Gesteinskörnungen, die aus der eigenen Betonproduktion des Herstellers stammen und ohne vorherigen Gebrauch wieder aufbereitet worden sind, nur bis zu einem Anteil von 5 M.-% (bezogen auf die gesamte Masse der Gesteinskörnung) ohne Einschränkungen eingesetzt werden. Im Rahmen des Forschungsprojektes wurde sowohl auf Laborebene als auch über Werksversuche untersucht, ob diese Grenze angehoben werden kann, ohne die Leistungsfähigkeit des hergestellten Betons zu verringern. Auf diese Weise sollte ein Beitrag zur Ressourcenschonung im Bauwesen und die Schaffung eines Rohstoffkreislaufs geleistet werden. Im Ergebnis konnten Austauschquoten bis zu 25% erfolgreich umgesetzt werden. Gemeinsam mit der BTB-Arbeitsgruppe „Bauprodukte und Umwelt“, die das Projekt betreut hat, wurde auf Grundlage der erzielten Ergebnisse ein Vorschlag für die Überarbeitung der DIN 1045-2 erarbeitet. Hierbei wurde unter bestimmten Voraussetzungen eine Erhöhung des zulässigen Anteils an wiedergewonnener Gesteinskörnung von bis zu 25 % vorgeschlagen. Dieser Vorschlag ist im aktuellen Gelbdruckentwurf der neuen BBQ DIN 1045-2 bereits berücksichtigt.
Film zur Nominierung zum Otto von Guericke-Preis 2022 der AiF
BetonQuali - Informations- und Qualifizierungsplattform
Die Betonindustrie weist einen hohen Anteil an- und ungelernter Beschäftigter auf. Da die Anforderungen an die Mitarbeitenden aufgrund der technologischen Entwicklung stetig steigen, entsteht ein Qualifizierungsbedarf, der durch bisherige Weiterbildungs- und Qualifizierungsangebote nicht gedeckt werden kann. Im Rahmen des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Forschungsvorhabens "BetonQuali" wird ein neuer Qualifizierungsansatz entwickelt und erprobt, der die Zielgruppe unter Nutzung digitaler Medien über den Erwerb von Teilqualifikationen zum qualifizierten Berufsabschluss "Verfahrensmechaniker/-in in der Steine-Erden-Industrie" führt.
Weitere Informationen erhalten Sie auf der Internetseite: www.betonquali.de
Dränbeton im kommunalen Straßenbau
Eine Studie zur Bemessung wasserdurchlässiger Verkehrsflächen aus Dränbeton für verschiedene Beanspruchungsklassen wurde abgeschlossen. Die Ergebnisse der Studie konnten in „Regel-Schichtaufbauten“ umgesetzt werden. Die Einbindung der Ergebnisse in das Technische Regelwerk des Straßenbaus ist erfolgt. Praxisversuche inklusive einer Langzeitdokumentation bis 2018 beim Bau eines Parkplatzes und einer Werksstraße wurden durchgeführt.
Download: Studie zur Bemessung von Dränbetonflächen
AiF-Projekt: Verbundforschung Frost - und Frost-Tausalz-Widerstand von Beton unter besonderer Berücksichtigung der verwendeten Gesteinskörnungen Teilprojekt „Projektmanagement - Petrographie – Auslagerung“ (15214 BG)
Übergeordnetes Ziel der Verbundforschung war es, eine Systematik zur Klassifizierung von Gesteinskörnungen im Hinblick auf den Frost- und Frosttausalzwiderstand mit ihnen hergestellter Betone abzuleiten. Dabei ist die Frage der Prüfung der Betoneigenschaften und die Anbindung der Laborprüfungen an die Verhältnisse unter praxisnahen Bedingungen im Bauwerk von besonderer Bedeutung.
Mit Auslagerungsversuchen wurde und wird weiterhin versucht, die im Labor gewonnenen Ergebnisse der normativen Frost- bzw. Frost-Tausalzprüfungen an den ungebundenen Gesteinskörnungen und an den daraus hergestellten Betonen in der Praxis zu verifizieren. Als Expositionsklassen wurden hierfür XF3 und XF4 gewählt.
AiF-Projekt: Zielsichere betontechnische Gestaltung und Optimierung des Pumpens von Frischbeton (18361 BR)
Die Betreuungsgruppe "Pumpen von Beton" der Forschungsgemeinschaft Transportbeton e.V. begleitete und unterstütze das Forschungsvorhaben "Zielsichere betontechnische Gestaltung und Optimierung des Pumpens von Frischbeton". Untersuchungsgegenstand dieses AiF Vorhabens (IGF: 18361 N) war die Entwicklung eines praxisgerechten Konzepts zur sicheren Beschreibung der Pumpbarkeit von Betonen. Die Laboruntersuchungen wurden dabei in Großversuchen verifiziert. Forschungseinrichtung war die Technische Universität Dresden.
Film zur Nominierung zum Otto von Guericke-Preis 2018 der AiF
Zur Bemessung von in ZFSV verlegten Rohrleitungen
Zeitweise fließfähige, selbstverdichtende Verfüllmaterialien (ZFSV) bzw. Flüssigböden werden vermehrt auch bei der Verfüllung von Leitungsgräben eingesetzt. Das Material verspricht eine gleichmäßige Bettung des Rohres. Da es an bislang an anerkannten Bemessungsrichtlinien fehlte, beauftragte die Forschungsgemeinschaft Transportbeton e.V. das Institut für Geotechnik der Leibniz Universität Hannover ein entsprechendes Bemessungskonzept für in Flüssigboden gebettete Abwasserrohre und -leitungen zu entwickeln.
Durchführung von Kalibrierversuchen an Flüssigböden
Ziel des Forschungsvorhabens war die Ableitung von Korrelationen der Verformungsmodule aus den statischen und dynamischen Plattendruckversuchen für werksgemischte Flüssigböden mit definierten Sanden als Ausgangsmaterialien. Das Projekt wurde vom Institut für Geotechnik der Leibniz Universität Hannover (IGtH) mit fachlicher Begleitung und finanzieller Unterstützung durch die FTB durchgeführt.
Die Ergebnisse dieses Forschungsvorhabens sind in einem BTB-Sonderdruck (Publikation) veröffentlicht.
Zusätzlich wurden im Rahmen der Feldversuche ergänzende Untersuchungen von der Hochschule Koblenz durchgeführt. Dabei wurde der Herausziehwiderstand von Verkankerungskörpern gemessen. Ziel war es, aufzuzeigen, dass die daraus gewonnen Daten zur Scherfestigkeit mit den Ergebnissen der dynamischen Lastplattendruckversuche korrelieren und hierdurch eine weitgehend vereinfachte Kontrolle der Festigkeitsentwicklung des eingebauten ZFSV möglich ist.
Download: Schlussbericht zu den Ergänzungsuntersuchungen zu den Kalibrierversuchen an Flüssigöden
Folgende übergeordnete Zusammenfassung beider Forschungsprojekte dient als Schnittstelle beider Einzelprojekte.
Download: "Durchführung von Kalibrierversuchen an Flüssigböden - Zusammenfassender Bericht"
Energetische Optimierung der Betonherstellung im Transportbetonwerk
Das Forschungsvorhaben analysierte verschiedene energetische Aspekte während der Betonherstellung in Transportbetonwerken. Die Forschungsgemeinschaft Transportbeton e.V. hat hierzu das Themenfeld "Vision 2015- Energetische Optimierung" initiiert, um den Energieverbrauch von Transportbetonwerken zu untersuchen.
Erhöhung des Recyclinganteils bei der Betonherstellung
Mit einem neuen Themenbereich zur Nachhaltigkeit der Betonherstellung hat die FTB ihr Untersuchungsprogramm ergänzt. Hinsichtlich der Möglichkeiten zur Erhöhung des Recyclinganteils geht es um die Frage, wie die ohnehin schon bestehenden Möglichkeiten besser genutzt werden könnten. Des Weiteren werden auch derzeit noch nicht genutzte Materialien als Ausgangsstoffe für die Betonherstellung mit in die Überlegungen mit einbezogen.
Download: Sachstandsbericht Verwendung Recyclingmatreial in der Betonproduktion
Ultrahochfester Beton im Transportbetonwerk
Praxisversuche haben gezeigt, dass auch so genannter „Ultrahochfester Beton mit Druckfestigkeiten im Bereich von 150 bis 200 N/mm² im Transportbetonwerk zielsicher herstellbar ist. Vier verschiedene Anlagentypen wurden einbezogen.
Zusammenfassung
Frischbetonprüfung Wasserabsonderung von Frischbeton (Bluten)
Auch Beton kann „bluten“. Damit ist ein zeitabhängiger Prozess einer Wasserabsonderung an der Betonoberfläche infolge der Sedimentation von Feststoffen gemeint. Das Projekt bewertet das Prüfverfahren „Bluteimertest“.
Online-Produktionskontrolle der Frischbetonkonsistenz im Fahrmischer
Ein System mit dem Produktnamen „Verifi“ soll eine kontinuierliche Ermittlung und Dokumentation der Konsistenz von Frischbeton im Fahrmischer über die gesamte Dauer der Fahrt vom Betonwerk bis zur Baustelle ermöglichen. Das system wurde unter Praxisbedingungen getestet. Für den Einsatz des Systems ist eine Mindestlademenge von 3 m³ erforderlich. Der obere Messbereich des Messsystems liegt bei einem Ausbreitmaß von rd. 600 mm.
Selbstverdichtender Beton im Transportbetonwerk
Die Herstellung und Verarbeitung von selbstverdichtendem Beton (SVB) als Transportbeton der Druckfestigkeitsklassen C 25/30 und C 30/37 unter Verwendung der vorhandenen Anlagen und Rohstoffe wurde unter Praxisbedingungen untersucht.
