Die Herstellung von Betonfertigteilen aus Carbonbeton erfolgt meist mit Schalungen auf Stahltischen liegend. Im Laminierverfahren wird dabei die Carbonbewehrung in den frischen Beton eingelegt und dann mit weiterem Frischbeton überdeckt. Alternativ wird im Gießverfahren das Bauteil mit fließfähigem Beton in einem Schritt betoniert. Die Carbonbewehrung wird dabei meist über die Schalung in ihrer Position gesichert. Eine senkrechte Betonage von hohen Carbonbetonbauteilen im Gießverfahren erfolgt eher selten.
Nichtmetallische Bewehrung hat BT nun mit
der Fertigung in der Batterieschalung kombiniert: Die Betonage von plattenförmigen Fertigteilen aus Carbonbeton wurde im Gießverfahren stehend in der 2,4 m hohen Schalung einer Batterie durchgeführt. In den Fächern der Batterie konnten dabei die Schalungen für Stahltische mit entsprechenden Anpassungen genutzt werden. So war es möglich, Bauteile aus Carbonbeton in den hohen Schalungen im Gießverfahren herzustellen. Sie und ihr Team simulieren in Essen die Schwerelosigkeit mit einem sogenannten Klinostaten, ein Apparat, bei dem der Mischbehälter langsam um eine Achse rotiert. Die ersten Versuchsergebnisse sind vielversprechend, so Prof. Martina Schnellenbach-Held.
Die Kombination dieses Verfahrens mit Carbonbeton bietet neue Perspektiven für die Fertigteilproduktion: Massivwände, Sandwichwände, Fassadenelemente und Balkonplatten aus textilbewehrtem Beton mit Bewehrungen aus Carbon, Basalt oder Glasfasern sind so fünfseitig schalungsglatt mit hoher Effizienz herstellbar. Das Gießverfahren in den stehenden Schalungen der Batterie reduziert zugleich den Platzbedarf und den Zeitaufwand für die Fertigung, da mehrere Elemente aus Carbonbeton parallel produziert werden können.
Schalungsbau und Einrüsten
Im Rahmen der Fertigungsversuche wurden Multiform-Systeme als Schalung mit Magfly-AP-Magneten in den Fächern der Batterieschalung positioniert. Dies ermöglichte die Bildung einer fünfseitig geschlossenen, stehen den (hohen) Schalung in der Batterie. Ziel der Arbeiten war eine Bauteilstärke von 8 cm entsprechend der Mindestwanddicke nach DIN EN 1992-1-1/NA:2013-4 für tragende, durchlaufende Stahlbetonwände.
Zu den geeigneten BT-Schalungssystemen in der Batterie zählen:
• Multiform-Systeme mit Magfly-AP-
Magneten (Schalungshöhe 7 cm bis ca. 80 cm)
• H-Schaler (Schalung mit integrierten
Magneten, Schalungshöhe 6 cm bis ca. 35 cm)
• Screwframe (Magnetaktivierung mit
Schraubsystem für Schalungshöhen ab 4 cm)
In die mit einer Multiform-Schalung eingerüstete, noch offene Batterie wurden Bewehrungsmatten aus Carbon eingesetzt
(Hitexbau Type HTC 34/34-80 mit 34 mm x 34 mm Gitteröffnung und 48 mm² Bewehrungsquerschnitt pro Meter). Die Positionierung der zwei Carbonmatten erfolgte mit Magneten und mit Abstandshaltern aus Kunststoff.
Mit ihnen wurde eine Betondeckung von 2 cm angestrebt, um die statische Belastbarkeit der Wände
mit einer weiter außen liegenden Bewehrung zu verbessern. Trotz der dünnen Bauteile mit reduzierter Betondeckung galt es dabei, einen Kontakt der zwei Lagen Carbonbewehrung zum Metall der Schalungen und Einbauteile zu vermeiden. Mit dem Schließen der Schalung war die Batterie bereit zur Betonage der nur 8 cm
breiten Wand.
Betonarbeiten
Die Bauteilbetonage erfolgte mit Beton von hoher Fließfähigkeit (F6) der Festigkeitsklasse C35/45 aus der eigenen Mischanlage. Durch die Sicherung der Carbonmatten mit Magneten und Abstandshaltern aus Kunststoff kam es zu keinem Aufschwimmen der Bewehrung. Auch wurde ein Kontakt der Carbonbewehrung zum Metall der Schalungen vermieden. Ein 2,20 m hohes und lediglich 8 cm breites Bauteil aus Carbonbeton konnte so mit zwei Lagen Carbonmatten als Bewehrung produziert werden. Nach dem Lösen der Querverspannung der Batterieschalung konnte zügig ausgeschalt werden. Die schnelle Bauteilentnahme ist ein weiterer Vorteil des Gießverfahrens in stehenden Schalungen. Die Präzision und Qualität dieses Bauteils verdeutlichen die Vorteile der neuen Technik und deren Potenzial für zukünftige Anwendungen in der Betonfertigteilindustrie.
Innovative Kombination von Bauart und Fertigungsverfahren
Die Nutzung der Batterie als Schalungssystem für Bauteile aus nichtmetallischer
Bewehrung ist eine innovative Kombination der Bauart mit dem Fertigungsverfahren. Das Gießverfahren in den stehenden Schalungen der Batterie hat auch für Carbonbeton zahlreiche Vorteile. Es können so schnell beidseitig schalungsglatte Wände hergestellt werden.
Der Platzbedarf auf der Fertigungsfläche wird erheblich reduziert, da die Elemente vertikal stehend quasi gestapelt werden. Mit leichten Anpassungen sind die vom Kipptisch bekannten Schalungssysteme Multiform mit Magfly-AP-Magneten, H-Schaler und Screwframe auch für die Batterie geeignet.
Diese Systeme bieten Flexibilität und Präzision bei der Herstellung anspruchsvoller
Betonfertigteile. Dies trägt nicht nur zur Nachhaltigkeit bei, sondern senkt auch die Produktionskosten erheblich. Weiterhin ermöglicht das Verfahren eine hohe Flexibilität in Bezug auf die Formen und Größen der produzierten Bauteile, was insbesondere bei Serienfertigung und Sonderanfertigungen von großem Vorteil ist.
Die hier gezeigte Methode kann neue Möglichkeiten in der effizienten und qualitativ hochwertigen Produktion von Carbonbetonbauteilen eröffnen.
Durch die Kombination aus innovativen Schalungssystemen und dem Gießverfahren in stehenden Schalungen kann die Bauindustrie von einer gesteigerten Effizienz, verbesserten Nachhaltigkeit und höheren Flexibilität profitieren. Die Effizienz der Batterie kann mit der Schmetterlingsschalung weiter optimiert werden. Mit dieser ist eine liegende Einrüstung wie auf dem Stahltisch möglich.
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