Für Offshore-Windenergieanlagen (OWEA) wird die Überwachung mittels Monitoringsystemen immer wichtiger für den effizienten Betrieb. Problematisch ist, dass nicht nur die OWEA selbst, sondern auch die Monitoringsysteme altern. Für verlässliche Monitoringsysteme müssen daher auch deren Alterungsprozesse analysiert werden, damit das System lebensdauerumfassend an der OWEA verwendbar ist. Hierfür wurden Laser-Triangulationssensoren untersucht, die unterschiedlichen Temperaturen und Luftfeuchten ausgesetzt wurden. Das Messsignal wurde temperaturkompensiert und hinsichtlich seiner Messunsicherheit bewertet. Ferner ergaben erste Alterungsversuche, dass noch keine signifikanten Alterungserscheinungen aufgetreten sind.

Aufgrund seines hervorragenden Verhaltens gegenüber verschiedenen Beanspruchungen ist hochduktiler Beton (engl.: Strain-hardening cement-based composite, SHCC) ein vielversprechender Baustoff für eine Vielzahl an Anwendungen unter statischen, stoßartigen und zyklischen Belastungen. Für einen sicheren Materialeinsatz ist ein tieferes Verständnis des zyklischen Verhaltens erforderlich. Dazu wurden zyklische Belastungsversuche an hochfestem SHCC mit Polyethylen (PE)- Fasern unter Variation des Belastungsregimes durchgeführt. Anhand der Versuche und der morphologischen Analysen konnte gezeigt werden, dass PE-SHCC eine große Sensitivität gegenüber der Variation der mechanischen Einwirkung zeigt.

Das Rissverhalten von Stahlbeton wird maßgeblich durch die Verbundwirkung zwischen Bewehrung und Beton beeinflusst. Aktuelle Untersuchungen befassen sich mit der Rissbreitenentwicklung und Verbundspannungsverteilung unter Langzeitbelastung. Dabei werden verschiedene Betonsorten (fcm ≈ 30–70 MPa), drei unterschiedliche Probetypen sowie faseroptische Sensoren verwendet. In diesem Artikel sind der experimentelle und messtechnische Aufbau sowie die Ergebnisse der ersten Versuchsreihen im Vergleich zu bestehenden Verbundmodellen dargestellt. Darüber hinaus werden Einflüsse des Prüfkörpers und der Verbundlänge sowie die Möglichkeiten zur Erfassung des lokalen Verbundverhaltens mit faseroptischen Sensoren aufgezeigt.

Der vorliegende Beitrag befasst sich – motiviert vom Detail des monolithischen Anschlusspunktes der Stützen an den Überbau semi-integraler Brücken und den damit einhergehenden Besonderheiten für den Entwurf – mit der Thematik der verformungsinduzierten Rissbildung und ihren Einflussfaktoren. Anhand zweier Versuchsreihen wird der Einfluss der geometrischen Querschnittsparameter (Bewehrungsgrad, Bewehrungsumfang und Anzahl der Bewehrungslagen) auf die Rissbildung infolge Zwangsverformung untersucht.

Sehr viele Infrastrukturbauwerke haben bereits eine hohe Nutzungsdauer hinter sich und müssen instandgesetzt oder neu errichtet werden. Im Zuge der aktuellen Bestrebungen, mit möglichst geringen Materialeinsätzen die notwendige Bauwerkssicherheit zu erzeugen, rücken dünne Instandsetzungsschichten immer häufiger in den Fokus der Planenden. Aufgrund fehlender Beispielbauten und Umsetzungsrichtlinien werden solche Lösungen jedoch oft nicht ausgeführt. Im hier vorgestellten Beispiel wird anhand einer über 100 Jahre alten Schleuse die Möglichkeit einer Sanierung mit dünnen Schichten aus hochduktilem Beton (engl.: strain-hardening cement-based composites, SHCC) und Textilbeton (engl.: textile reinforced concrete, TRC) vorgestellt sowie Ergebnisse aus dem nunmehr dreijährigen Bauwerksmonitoring dargelegt.

Durch den Einsatz des 3D-Drucks mit Beton kann die Produktivität auf der Baustelle enorm gesteigert, der gesamte Bauablauf optimiert und zugleich geometrische Freiheit ohne zusätzliche Kosten realisiert werden. Jedoch bevor der Beton-3D-Druck eine breite Anwendung finden kann, müssen einige Fragen in Bezug auf die Dauerhaftigkeit sowie die Gebrauchsfähigkeit gedruckter Betonelemente erforscht werden. Im vorliegenden Aufsatz wird die Problematik der Verformungen und Rissbildung bei gedruckten Betonelementen infolge des plastischen Schwindens beleuchtet. Außerdem werden geeignete Messverfahren für die Quantifizierung von gehindertem sowie ungehindertem plastischem Schwinden von gedrucktem Beton vorgestellt.

Die weltweite Veränderung der klimatischen Bedingungen macht eine deutliche Verringerung des globalen Ausstoßes von Treibhausgasen unumgänglich. Der Bausektor und insbesondere die Zementherstellung sind von diesen Entwicklungen nicht ausgenommen, weshalb die Suche nach alternativen, nachhaltigen Baumaterialien verstärkt in den Fokus der Industrie und der Wissenschaft rückt. Im vorliegenden Artikel sollen einige Entwicklungstendenzen aufgezeigt und gewisse Potentiale und besondere Eigenschaften dieser Materialien hervorgehoben werden. Dabei erheben die Autoren mit diesem Aufsatz keinesfalls den Anspruch auf eine vollständige Darstellung aller bekannten Optionen, sondern er soll vielmehr zu neuen Denkansätzen motivieren und Forschungsbedarf aufzeigen.

Dieser Beitrag bietet einen Überblick über den aktuellen Sachstand auf dem Gebiet der additiven Fertigungsverfahren mit Beton, auch 3D-Betondruck genannt. Im Einzelnen wird auf die zugehörige Materialprüfung von druckbarem bzw. gedrucktem frischem, erhärtendem und erhärtetem Beton eingegangen. Außerdem werden mögliche Varianten zur Integration der Bewehrung in die additive Fertigung mit Beton dargelegt.

Mit der neuartigen Bauweise der additiven Fertigung wurden verschiedene Strukturen aus Carbonbeton hergestellt. Die in diesem Beitrag thematisierte Besonderheit ist die Verwendung von Carbonbewehrung mit mineralischer Tränkung, die es ermöglicht, den Verbund zur Betonmatrix zu verbessern und das volle Potential der digitalen Fertigung im Hinblick auf die geometrische Freiheit auszuschöpfen. Nach der Vorstellung des verwendeten 3D-Druckverfahrens und der Tränkung der Bewehrung wird auf die unterschiedlichen Möglichkeiten der Bewehrungsintegration eingegangen. Im Anschluss werden die Ergebnisse der mechanischen Untersuchungen an den mittels der bevorzugten Herstellungsweise gefertigten Prüfkörpern unter Einbeziehen von CT-Aufnahmen diskutiert. Die entwickelte Technologie hat das Potential, den Bauprozess effizienter und umweltfreundlicher zu gestalten.

Angetrieben von vielversprechenden Effizienzsteigerungen wird der Beton-3D-Druck stetig weiterentwickelt. Um die gewonnenen Erkenntnisse niederschwellig in die Baupraxis zu überführen, empfehlen sich druckbare Betone im Rahmen des geltenden Regelwerks. Dabei stellt die Limitierung des Mehlkorngehalts eine Herausforderung dar. Um diese zu meistern, wird eine verallgemeinerbare, numerisch unterstützte Anwendung der Korngrößenverteilung nach Andreasen und Andersen als Basis für den Betonentwurf vorgeschlagen. Experimentelle Untersuchungen haben eine gute Verbaubarkeit und hinreichende Extrudierbarkeit eines Betons mit einem 16 mm Größtkorn und einem Mehlkorngehalt von 500 kg/m³ demonstriert.