SPP 1182:  Building Sustainable with Ultra-High-Performance Concrete (UHPC)

• Subject Area: Construction Engineering and Architecture
• Term: from 2005 to 2012
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 12591437

Buildings out of standard concrete are traditionally heavy, massive and spend considerable quantities of energy and raw materials. On the one hand this is caused by a high density of the constituents gravel, sand and cement and by a high energy consumption of annually about 70 Gigajoule (GJ) for the cement production. On the other hand the strength of standard concrete is limited because big profiles with steel reinforcement are necessary in order to absorb loads and strains which appear in the building. In case of wide suspended devices - like bridge decks or girders - the own weight of the concrete limits the possible span but not the working load.
In contrast, Ultra-High Performance Concrete (UHPC) is a completely new, very dense concrete with a steel-like high compressive strength of up to 250 N/mm² and a bending strength up to 50 N/mm². UHPC has a 10 times higher compressive strength than standard concrete. Buildings with this material can be created more filigree, easier and more aesthetic. Moreover, UHPC is extremely resistant against corrosion. In future structural damages can be avoided whose repair costs are up to billions of Euro annually. UHPC opens completely new possibilities for the construction with concrete. With the same components approximately 60 percent of the raw materials, as well as about 40 percent of the energy and emissions of CO2 can be saved with UHPC.
In this Priority Programme the following main targets will be followed:
-- creation of scientific based data regarding the performance of Ultra-High Performance Concrete from the raw materials up to the finished devices and buildings
-- reaching an understanding of the basic structural context with the material composition
-- getting consolidated scientific conclusions regarding the durability
-- creation of bases of dimensioning and constructions according to the material properties including joining technology

• DFG Programme: Priority Programmes
• International Connection: Austria

Projects

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

• Spokesperson: Professor Dr.-Ing. Michael Schmidt