SPP 1182:  Nachhaltiges Bauen mit Ultra-Hochfestem Beton (UHPC)

• Fachliche Zuordnung: Bauwesen und Architektur
• Förderung: Förderung von 2005 bis 2012
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 12591437

Bauwerke aus üblichem Normalbeton sind traditionell schwer, massiv und verbrauchen erhebliche Mengen an Energie und Rohstoffen. Dies liegt einerseits an der hohen Rohdichte der Hauptbestandteile Kies, Sand und Zement und an dem hohen Energieverbrauch von jährlich insgesamt etwa 70 Gigajoule (GJ) für die Zementherstellung. Andererseits ist seine Festigkeit so begrenzt, dass trotz Stahlbewehrung große Querschnitte erforderlich sind, um die im Bauwerk auftretenden Lasten und Beanspruchungen aufzunehmen. Bei weit gespannten Bauteilen - wie zum Beispiel Brückendecks oder Hallenbindern - begrenzt deshalb das Eigengewicht des Betons die möglich Spannweite, nicht die Nutzlast.
Ultra-Hochleistungsbeton (UHPC) ist dagegen ein völlig neuer, sehr gefügedichter Beton mit einer stahlähnlich hohen Druckfestigkeit von bis zu 250 N/mm² (Newton pro Quadratmillimeter), und einer Biegezugfestigkeit bis zu 50 N/mm². Er ist bis zu 10-mal fester als üblicher Beton. Bauwerke mit diesem Baustoff können deshalb bei gleicher Tragfähigkeit wesentlich filigraner, leichter und ästhetischer gestaltet werden. Zudem ist UHPC außerordentlich korrosionsbeständig. Bauschäden können in Zukunft vermieden werden, deren Behebung jährlich Milliarden Euro kostet. UHPC eröffnet der Betonbauweise somit völlig neue Möglichkeiten. Mit UHPC können bei gleichen Bauteilen schätzungsweise rund 60 Prozent der Rohstoffe sowie bis zu rund 40 Prozent der Energie und der CO2-Emissionen eingespart werden.
In diesem Schwerpunktprogramm werden die folgenden Hauptziele verfolgt:
-- Schaffung abgesicherter, wissenschaftlicher Datengrundlagen zum Verhalten des Ultra-Hochleistungsbetons von den Ausgangsstoffen bis zum fertigen Bauteil
-- Verständnis der grundlegenden strukturellen Zusammenhänge zur stofflichen Zusammensetzung schaffen
-- Gewinnung fundierter wissenschaftlicher Erkenntnisse zur Dauerhaftigkeit
-- Schaffung von Bemessungsgrundlagen und stoffgerechter Konstruktionen einschließlich Fügetechniken

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Internationaler Bezug: Österreich

Projekte

• Autogene Schwindrissneigung von ultrahochfestem Beton (Antragsteller Müller, Christoph )
• Beeinflussung des Mikro- und Nanogefüges von Ultra-Hochfestem Beton durch kombinierten Einsatz kohlenstoffbasierter Nanoröhren und pyrogener Kieselsäure (Antragsteller Trettin, Reinhard )
• Beständigkeit von UHPC gegenüber chemischem Angriff (Antragsteller Franke, Lutz )
• Dauerhaftigkeitsaspekte von Ultra-Hochfestem Beton (Antragsteller Möser, Bernd )
• Dünnwandige Rohrprofile aus UHPC (Antragsteller Teutsch, Manfred )
• Einfluss der Kornform von Feinststoffen auf die Packungsdichte und das rheologische Verhalten von UHPC (Antragsteller Schmidt, Michael )
• Erhöhung der Duktilität von UHPC durch die Kombination von Fasern und nanoskalierten Partikeln (Antragsteller Grübl, Peter ;  Schneider, Jörg J. )
• Ermüdung von UHPC unter ein- und mehraxialer Beanspruchung (Experimentelle Untersuchung und Entwicklung eines mechanischen Modells) (Antragsteller Grünberg, Jürgen ;  Lohaus, Ludger )
• Ermüdungsverhalten von Ultra-Hochfestem Beton bei zyklischen Beanspruchungen im Druck-Zug-Wechselbereich (Antragsteller Niedermeier, Roland )
• Filigraner Verbundbau unter Einsatz von UHPC und miniaturisiertem Verbundmittel (Antragsteller Schnell, Jürgen )
• Fließmittel für ultra-hochfesten Beton: Molekülstrukturen und Wirkmechanismen (Antragsteller Plank, Johann )
• Fügen von Bauteilen aus Ultra-Hochfestem Beton (UHPC) durch Verkleben (Antragsteller Zilch, Konrad )
• Grundlagen und Anwendung von dünnen, faserbewehrten UHPC-Schichten auf Betonbauteilen. (Antragsteller Budelmann, Harald )
• Herstellen und Verarbeiten von faserhaltigen ultrahochfesten Betonen (Antragsteller Schießl, Peter )
• Lokale Lasteinleitung von Druck-, Zug- und Querkraftbeanspruchungen mit Implantaten in Bauteile aus ultra-hochfestem Beton (Antragsteller Sobek, Werner )
• Materialgesetze für das Spannungs-Dehnungs-Zeitverhalten von ultra-hochfestem Beton (Antragsteller Müller, Harald S. )
• Monolithische Balken und vorgespannte Segmentbauteile aus UHPC unter Torsions- und kombinierter Biege- , Querkraft- und Torsionsbeanspruchung. (Antragsteller Empelmann, Martin )
• Nachhaltiges Bauen mit ultra-hochfestem Beton. Betone mit verminderten Gehalten an energieintensiven Bindemitteln (Antragsteller Heinz, Detlef )
• Selbstverdichtender Ultra-Hochfester Beton mit neuartiger Mikrobewehrung (Antragstellerin Schnellenbach-Held, Martina )
• Theoretische und experimentelle Untersuchungen zur Ermittlung und Optimierung des Brandverhaltens von Ultra-Hochfestem Beton (UHPC) (Antragsteller Hosser, Dietmar )
• UHPC-Rohre mit Stahlblechummantelung für großformatige Stabwerke (Antragsteller Grünberg, Jürgen ;  Lohaus, Ludger )
• Umweltorientierte Optimierung der Zugtragfähigkeit von faserverstärktem UHPC (Antragsteller Schießl, Peter )
• Untersuchungen zum Frost-/Frost-Taumittelwiderstand, dem autogenen Schwinden und der Gefügestruktur von UHPC (Antragsteller Setzer, Max Josef )
• Untersuchungen zum Trag- und Verformungsverhalten von hochbeanspruchten Druckgliedern aus ultrahochfestem Faserbeton (UHPFRC) mit hochfester Längsbewehrung (Antragsteller Teutsch, Manfred )
• Verankerung und Übergreifung nicht vorgespannter Bewehrung in UHPC (Antragsteller Fehling, Ekkehard )
• Verbindungen von UHPC-Fertigteilen (Antragsteller Hegger, Josef ;  Tue, Nguyen Viet )
• Verringerung des Rissbildungspotentials von UHPC durch innere Nachbehandlung (Antragsteller Mechtcherine, Viktor )
• Versuchstechnische Ermittlung und mathematische Beschreibung der mehraxialen Festigkeit von Ultra-Hochfestem Beton (UHPC) (Antragsteller Curbach, Manfred )
• Vorgespannte Träger mit und ohne Stegöffnungen aus ultra-hochfestem Beton (Antragsteller Hegger, Josef )
• Werkstoffverhalten von ultrahochfestem Beton im jungen Alter (Antragsteller Budelmann, Harald )
• Zentralprojekt "Prüfung von UHPC" (Antragsteller Schmidt, Michael )
• Zum Tragverhalten von UHPC unter Querkraftbeanspruchung (Antragsteller Fehling, Ekkehard )
• Zur Wirkungsweise von Verbundmitteln in Verbundkonstruktionen aus ultrahochfestem Beton (Antragsteller Hegger, Josef ;  Tue, Nguyen Viet )

• Sprecher: Professor Dr.-Ing. Michael Schmidt