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Zero-Waste-Produktion der Rieder Glasfaserbetontafel mit der Matrix 3.0

Die Rieder Faserbeton-Elemente GmbH ist Hersteller von Fassadenplatten aus Textilbeton sowie weiteren Betonprodukten für Bahn- und Straßenbau, Lärmschutz und Stützwände. Beton wird aus Wasser, Gesteinskörnung und Zement als Bindemittel hergestellt. Die von der Firma Rieder produzierten „fibreC“-Faserbetonplatten (mit Glasfaser verstärkter Beton) bestehen zu 27 Prozent aus CO 2 -intensivem Portlandzement. Bei der Produktion der Betonplatten fallen derzeit ca. 40 Prozent Verschnitt an. Ziel des Projekts ist die Errichtung einer neuartigen Anlage zur ressourceneffizienten und CO 2 -sparsamen Herstellung von Faserbetonplatten. Verarbeiten soll die Anlage eine neue, vom Unternehmen entwickelte Betonrezeptur „Matrix 3.0“, die Zement teilweise durch die nahezu CO 2 -freien Bindemittel Hüttensandmehl (Nebenprodukt der Roheisenherstellung) und Puzzolane (kieselsäure- und tonerdehaltige Stoffe) ersetzt. Der bei der Plattenherstellung unvermeidbare Verschnitt sowie Fehlproduktion sollen mittels Backenbrecher (Druckzerkleinerung) und Siebung soweit aufbereitet werden, dass eine Gesteinskörnung für die teilweise Rückführung in den Produktionsprozess erzeugt werden kann. Um eine Mehrfachnutzung des Prozesswassers zu ermöglichen, ist eine Wasseraufbereitungsanlage mit Feinstkornfiltration und pH-Neutralisierung vorgesehen. Darüber hinaus soll erstmalig ein in der Leder- und Textilbranche eingesetztes optisches Konfektionierungssystem für die Betonbranche adaptiert werden. Bei Standard- und Sonderschnitten soll damit durch eine optimale Ausnutzung der Platten der bisher anfallende Verschnitt halbiert werden können. Mit der neuen Betonrezeptur kann der jährliche Zementverbrauch um 1.380 Tonnen (54 Prozent) gesenkt werden. Zusammen mit der Halbierung des Verschnitts ergeben sich daraus CO 2 -Einsparungen in Höhe von 1.659 Tonnen (22 Prozent) pro Jahr. Weiterhin können durch das Recycling und die Wiedereinbringung von Verschnitt und Fehlproduktion in den Herstellungsprozess sowie durch den Einsatz des optischen Konfektionierungssystems pro Jahr 1.485 Tonnen an Bausand (22,4 Prozent) und damit auch an Abfall eingespart werden. Die Mehrfachnutzung des Prozesswassers reduziert den jährlichen Frischwasserbedarf um 5.040 Kubikmeter. Das entspricht 32 Prozent des Gesamtwasserbedarfs der Produktion. Branche: Glas und Keramik, Verarbeitung von Steinen und Erden Umweltbereich: Ressourcen Fördernehmer: Rieder Faserbeton-Elemente GmbH Bundesland: Bayern Laufzeit: seit 2020 Status: Laufend

Alternativer Materialeinsatz durch langlebigere Produkte Alternativer Materialeinsatz durch langlebigere Produkte

Die Oxidierbarkeit und Korrosion von Stahl sind in der Bauindustrie ein großes Problem und schränken die Langlebigkeit von Bauwerken – speziell von Brücken – massiv ein. Glas- und Carbonbewehrungen oxidieren nicht und sind dem Stahl deshalb in Sachen Umwelteinwirkungen voraus. Folgekosten durch Sanierung oder Abriss von korrosionsgeschädigten Bauwerken werden so von vornherein vermieden. Die 2013 gegründete Firma solidian GmbH aus Albstadt mit ca. 240 Mitarbeitenden entwickelt Produkte aus Faserverbundkunststoffen für die Bauindustrie. Neben den positiven Eigenschaften des Textilbetons auf die Lebensdauer, ergeben sich auch umfangreiche Einsparungen im Materialbedarf. So können beispielsweise bis zu 80 % des Betonbedarfs bei Fassadenplatten eingespart werden. Die bessere CO2-Bilanz spiegelt sich auch in der Ver- und Entsorgung wider: Während die deutlich leichteren Platten weniger Beton benötigen und ein geringeres Transportgewicht aufweisen, kann die Textilstruktur durch neuwertige Verfahren auch wiederverwendet werden.

Erstes Haus aus Carbonbeton Erstes Haus aus Carbonbeton

Beton ist ein vielseitiges und beliebtes Baumaterial, trägt allerdings erheblich zur Treibhausgasemission bei. Ein Lösungseinsatz kann es sein, schlichtweg weniger Beton einsetzen zu müssen. Dafür eignet sich der sog. "Carbonbeton". Carbonbeton ist eine Art von Beton-(Verbund), bei der der Stahl durch Carbonfasern ersetzt wird. Dadurch wird der Beton um 50% leichter und kann aufgrund der Haltbarkeit der Carbonfasern dünner ausfallen. Im Vergleich zu herkömmlichem Beton ist somit weniger Material nötig, was die Herstellungskosten und den CO2-Ausstoß reduziert. Das erste Haus aus Carbonbeton, der "Cube", wurde nun auf dem Campus der Technischen Universität Dresden eröffnet. Das Haus hat drei Stockwerke und eine Fläche von 220 Quadratmetern. Es wurde in Zusammenarbeit mit verschiedenen Partnern aus der Industrie und der Wissenschaft gebaut und dient als Demonstrationsobjekt für das Potenzial von Carbonbeton. Da Carbonfasern im Gegensatz zu Stahl nicht rosten, wird erwartet, dass seltener Reparatur- bzw. Sanierungsarbeiten anafallen. Ein weiterer Vorteil von Carbonbeton ist, dass er nicht so basisch sein muss wie herkömmlicher Beton. Dies bedeutet, dass weniger CO2 bei der Herstellung freigesetzt wird. Der "Cube" ist nicht nur ein Meilenstein für die Technologie des Carbonbetons, sondern auch ein Beispiel für nachhaltiges Bauen. Das Gebäude wurde mit energieeffizienten Fenstern, einer Wärmepumpe und einer Photovoltaikanlage ausgestattet, die genug Energie produzieren, um das Haus mit Strom und Wärme zu versorgen. Es ist somit ein zukunftsweisendes Modell für klimafreundliches Bauen und könnte dazu beitragen, die Bauindustrie auf einen nachhaltigeren Kurs zu bringen.

Leichtbauten aus Carbonbeton in vollständig digitaler Wertschöpfungskette für Städte der Zukunft inkl. Planungswerkzeug

Das Projekt "Leichtbauten aus Carbonbeton in vollständig digitaler Wertschöpfungskette für Städte der Zukunft inkl. Planungswerkzeug" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Kahnt & Tietze GmbH durchgeführt. 2045 ist der gesamte deutsche Gebäudebestand klimaneutral zu gestalten. Die vergleichsweise junge Carbonbeton- Leichtbauweise ermöglicht markante Einsparungen bezogen auf die globalen Umwelteinwirkungen (Ressourcenentnahme, CO2-Produktion und Energiebedarf) und ist grundlegend erforscht bzw. in Einzelprojekten umgesetzt worden. Für einen umfassenden Markteintritt und eine hohe Akzeptanz bei Planern und Investoren muss das komplexe Know-how zu der Leichtbauweise mittels der Entwicklung eines praxisgerechten baulichen Systems entwickelt werden. Hierzu fokussiert das beantragte Vorhaben die systemische Entwicklung eines treibhausgasneutralen, materialeffizienten Hochbau-Bausystems in Carbonbeton- Leichtbauweise inkl. Regeldetails, unter Berücksichtigung des Lebenszyklus. Zur Erreichung eines hohen Technologiegrades und zum Nachweis der Praxistauglichkeit sind die theoretisch-planerischen Ergebnisse anhand eines Real-Bauvorhabens in Kooperation mit den Praxispartnern zu validieren.

Teilvorhaben: Industrielle Herstellung von Bauelementen aus vorgespanntem Carbonbeton, die als Prüfkörper zur Anwendung kommen

Das Projekt "Teilvorhaben: Industrielle Herstellung von Bauelementen aus vorgespanntem Carbonbeton, die als Prüfkörper zur Anwendung kommen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von thomas allton GmbH durchgeführt. Mit der Herstellung von Probekörpern sollen neben der Ermittlung verschiedener Baustoff- und Bauteileigenschaften gleichzeitig die Randbedingungen für die Übertragung der Ergebnisse aus diesem Projekt in die industrielle Fertigung solcher Bauteile ermittelt werden. Mit den Ende 4.Q im Projekt hergestellten kleinen Prüfkörpern (600 x 600) werden die Untersuchungen zum Brandverhalten durchgeführt. Speziell dafür werden abplatzarme Betonrezepturen entwickelt. Es werden Deckenplatten (5000 x 1350) auf Basis der Ergebnisse aus den AP 2 und AP 3 dimensioniert, geplant und unter industriellen Bedingungen hergestellt. Unsere spezielle Kompetenz im Schalungsbau und zur industriellen Herstellung von Betonbau- und Fertigteilen bündelt diese Aktivitäten. An diesen realen Betonbauteilen werden weitere wichtige Baustoff- und Bauteileigenschaften ermittelt. Damit können wir für die erfolgreiche Markteinführung dieser Bauweise einen entscheidenden Marktbeitrag leisten und für unser Unternehmen einen wichtigen Wettbewerbsvorteil generieren.

TP3: Baustoffrecycling

Das Projekt "TP3: Baustoffrecycling" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Caruso Umweltservice GmbH durchgeführt. Das Vorhaben V1.5 des WIRreFa-Projekts befasst sich mit der Entwicklung von Carbonbetonbauteilen aus rezyklierten Materialien. Das Teilvorhaben von CARUSO befasst sich überwiegend mit der Gewinnung rezyklierter Gesteinskörnung für Carbonbetonbauteile. Ziel des Teilvorhabens ist es, einen selektiven Abbruch von Bauwerken und Infrastruktur in Kombination mit einer bedarfsgerechten Aufbereitung und Zerkleinerung durchführen zu können. Dadurch sollen wertvolle Rohstoffe im Abbruch in neue Betone zurückgeführt werden. Die entstehenden Rezyklate werden aufgrund der erweiterten und angepassten Prozesskette in Anwendungen mit anspruchsvolleren Anforderungen als bisher eingesetzt werden können. Dies wird im Vorhaben anhand von Carbonbeton erforscht und erprobt. Zur Erreichung der Zielstellung werden dafür einerseits die Prozessabläufe beim Abbruch, bei der Aufbereitung und der Zerkleinerung analysiert und die Schnittstellen für eine aufeinander abgestimmte Gesamtprozesskette inklusive aller vor- und nachgelagerten Prozessketten (Beton-, Bewehrungs- und Verbundbauteilherstellung) herausgearbeitet. Andererseits wird anhand von neu zu erarbeitenden Lösungen zur Aufbereitung und Zerkleinerung eine energie- und kosteneffiziente Verarbeitung von Abbr (Text abgebrochen)

Teilvorhaben: Systemmodellierung

Das Projekt "Teilvorhaben: Systemmodellierung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von NU Informationssysteme GmbH durchgeführt. Wenn auch die Potentiale der Carbonbeton-Leichtbauweise hinsichtlich ihrer Klimaschutz-Leistung hoch sind und die wissenschaftlichen Grundlagen bis hin zur Demonstration der Technologie gelegt worden sind, so fehlt es für den deutlichen Eintritt in den Markt noch an marktrelevanten Kenntnissen, z.B. fehlerfreien Konstruktionslösungen; planbaren Kosten und reproduzierbaren Qualitäten sowie geeigneten Planungs- bzw. Konfigurationstools, welche das komplexe Know-how für Planer nutzbar machen und somit Akzeptanz bei Investoren und Planern schaffen. Letzterem Bedarf widmet sich die NU GmbH in dem Teilvorhaben. Das zu entwickelnde, Bausystem-spezifische CTool soll nicht nur sämtliche konstruktive Informationen zu dem Bausystem enthalten und künftige Carbonbeton-Leichtbauten generisch konfigurieren sowie statisch auslegen, sondern auch eine Bauteil- bzw. Gebäudeoptimierung hinsichtlich CO2-Reduktion, Energie- und Materialeinsparung und Grundriss-Flexibilität ermöglichen. Hierdurch ergibt sich neben den großen CO2-Einsparpotentialen der Carbonbeton-Bauweise selbst, auf Gebäudeebene ein großer und zukunftsweisender Mehrwert. Innerhalb der Projektlaufzeit wird seitens NU zunächst das Systemmodell für das C-Tool entwickelt inkl. sämtlicher Verknüpfungen und Berechnungsregeln. In iterativen Schritten wird die gesamte Software-Architektur entwickelt (Prototyp).

Teilvorhaben: Fertigung

Das Projekt "Teilvorhaben: Fertigung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Betonwerk Oschatz GmbH durchgeführt. Mit der neuen Carbonbeton-Bauweise könnten bis zu 80 % CO2 im Vergleich zur Nutzung konventioneller Bauweisen beim Bau von Hochbauten und Infrastrukturbauwerken eingespart werden. Umgesetzt wurden bisher in Carbonbeton jedoch nur wenige, beispielhafte Vorhaben. Um die Potential-tragende neue Art des Bauens massentauglich zu machen und damit die CO2-Einsparpotentiale zu heben, muss die vollautomatisierte, digitale Produktion von Fertigteilen und Halbfertigteilen aus Carbonbeton vorangebracht werden. Ziel des Teilvorhabens ist vor diesem Hintergrund, die Entwicklung und Erprobung einer standardisierten Fertigungs-Prozesskette für das Carbonbeton-Bausystem unter Berücksichtigung von Qualitätssicherung, Reproduzierbarkeit der Bauteileigenschaften und das Erreichen konkurrenzfähiger Kosten. Neben der Werksfertigung werden ressourcen- und zeiteffiziente Transport- und Montageprozesse entwickelt und erprobt. Das BWO begleitet die Entwicklung des C-Tools, indem gemeinsam an einer schnittstellenarmen Datenübertragung gearbeitet wird.

TP2.08: Analyseverfahren zur automatisierten Qualitätssicherung rezyklierter Gesteinskörnungen unter Verwendung von multispektraler Sensorik

Das Projekt "TP2.08: Analyseverfahren zur automatisierten Qualitätssicherung rezyklierter Gesteinskörnungen unter Verwendung von multispektraler Sensorik" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Materialforschungs- und -prüfanstalt an der Bauhaus-Universität Weimar durchgeführt. Ziel ist es, materialtechnische Grundlagenuntersuchungen für ein völlig neuartiges Analyse- und Prüfsystem für rezyklierte Gesteinskörnungen durchzuführen. Die bisher händisch durchgeführte Sortieranalyse für rezyklierte Gesteinskörnungen soll mit einer hohen Erkennungssicherheit automatisiert werden. Im Teilprojekt werden die baustoff- und materialtechnischen Kennwerte von Probematerialien ermittelt und systematisiert. Bei der Erarbeitung des Lasteheftes für den Demonstrators wird die Sicht des Baustoffprüfers und des Recyclings mit eingebracht. Die Normenlage und die Anforderungen an das Prüfmaterial werden zusammengestellt. Für die Entwicklung einer Erkennungsroutine soll auf eine Datenbank zurückgegriffen werden können, in der die stofflichen und spektralen Charakteristika und deren Variationsbreite für eine Vielzahl an Baustoffen und Kunststoffen enthalten sind. Dafür werden zunächst geeignete Proben zusammengestellt und aufbereitet. Im Anschluss daran erfolgt die stoffliche und spektrale Charakterisierung. Dabei sollen auch neue Baustoffe, wie z.B. Carbonbeton, Carbonfasern und weitere Verbundbaustoffe mit einbezogen werden. Alle Ergebnisse werden in geeigneter Form archiviert. Um die optisch ermittelten 3D-Kennwerte entsprechend in Masseprozent umrechnen zu können, sind grundlegende Untersuchungen zu einer Modellentwicklung für die materialabhängige Massenermittlung aus dem 3D-Kubus anzustellen. Hinsichtlich der Datenanalyse führt die MFPA chemometrische Auswertungen und der Bewertung der spektralen Daten durch. Nach dem Aufbau des Demonstrators werden Untersuchungen des Einflusses von materialbedingten Störgrößen (Partikelgröße, Materialfeuchtigkeit, Oberflächenbenetzung, Staubanhaftungen, …) auf die Erkennungsraten durchgeführt. Begleitend wird eine Marktrecherche und -beobachtung bezüglich der Kreislaufwirtschaft und des Recyclingprozesses erstellt.

Teilvorhaben: Feuerwiderstand

Das Projekt "Teilvorhaben: Feuerwiderstand" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung durchgeführt. Ziel ist die Entwicklung leichter, korrosionsbeständiger Deckensysteme aus vorgespanntem Carbonbeton. Dabei werden hochbeanspruchbare Materialien miteinander kombiniert, d.h. Carbon für den Zug- und hochfester Beton für den Druckbereich. Die dadurch mögliche Reduzierung des Bauteilquerschnitts wird durch die Anwendung der Prinzipien des Leichtbaus unterstützt, d.h. kleine Spannweiten, Vermeidung von Biegung, Vorspannung sowie Schalentragwirkung. Trotz des filigranen Bauteilquerschnitts lässt sich so eine hohe Steifigkeit erreichen. Ferner wird durch den reduzierten Materialeinsatz ein wirklicher und messbarer Beitrag zur Ressourcenschonung und zur Reduktion der CO2-Emissionen ermöglicht. Durch das Projekt werden nicht nur offene Fragestellungen auf der Bauteilebene beantwortet, sondern auch Anlagentechnologien entwickelt, um das Carbongelege zu konfektionieren und die Herstellung von Bauteilen im Betonfertigteilwerk zu automatisieren. In dem Teilvorhaben der BAM wird das Tragverhalten der vorgespannten Carbonbetondecken unter Brandbeanspruchung untersucht. Hierzu werden kleinmaßstäbliche Brandversuche zur Identifizierung einer hinsichtlich des Abplatzens unempfindlichen Betonrezeptur, Erwärmungsversuche an Kleinprüfkörpern zur Bestimmung der mechanischen Hochtemperatureigenschaften des Betons sowie realmaßstäbliche Brandversuche an vorgespannten Carbonbetondecken unter Biegebeanspruchung durchgeführt. Die Brandversuche werden mit der für tragende Bauteile im Hochbau üblichen Einheits-Temperaturzeitkurve durchgeführt. Anhand der Untersuchungen erfolgt eine Beurteilung in Bezug auf den Feuerwiderstand sowie die Erarbeitung von Empfehlungen für die brandschutztechnische Bewertung dieser neuartigen Bauteile. Zusätzlich zur Planung, Durchführung und Auswertung der experimentellen Untersuchungen ist die BAM an der Entwicklung eines geeigneten Bauteilquerschnitts für die vorgespannten Carbondecken beteiligt.

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