CONPrint3D-Ultralight - Herstellung monolithischer, tragender Wandkonstruktionen mit sehr hoher Wärmedämmung durch schalungsfreie Formung von Schaumbeton

Im Vorhaben sollen die baustofflichen und maschinentechnischen Voraussetzungen für das schalungsfreie, kontinuierliche Bauen mit Schaumbeton geschaffen werden. Ausgangspunkt der Arbeiten sind die Ergebnisse aus dem "Zukunft Bau"-Forschungsvorhaben "Machbarkeitsuntersuchungen zu kontinuierlichen und schalungsfreien Bauverfahren durch 3D-Formung von Frischbeton" (AZ: SWD-10.08.18.7-14.07). Diese werden angewendet und erweitert auf:

1) die Entwicklung eines Schaumbetons, der a) pumpbar ist bzw. direkt am Druckkopf geschäumt werden kann, b) eine ausreichende Grünstandfestigkeit für die schalungsfreie Ausformung aufweist, c) zum schnellen Erstarren angeregt werden kann, d) weitgehend raumbeständig erhärtet und e) im erhärteten Zustand hinreichend tragfähig für konstruktive

Anwendungen ist und eine geringe Wärmeleitfähigkeit aufweist;

2) die Entwicklung eines Druckkopfes zum 3D-Druck von Schaumbetonen nach Punkt 1;

3) die Untersuchung der Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit der neuen Schaumbeton-Drucktechnologie.

Maschinentechnische Aspekte zur präzisen Positionierung des Druckkopfes sind nicht Gegenstand der Forschungsarbeiten im Vorhaben, da dieser Frage Gegenstand des o.g. Projekts AZ: SWD-10.08.18.7-14.07 war.

Der Lösungsweg ist wie folgt gegliedert:

1) Entwicklung von druckbaren Schaumbetonen:

- Design hochfester Feinstmörtel (mineralische Komponente für die Schaumbetonproduktion): granulometrische Optimierung des Kornhaufwerks, Anpassung des Wasseranspruches (Rheologie vs. Festigkeit), Steuerung des Ansteifens/Erstarrens, Optimierung der Erhärtungskinetik;

- Mischverfahren für Feinstmörtel und Schaum (Einsatz verschiedener Schäume durch Variation von Schaumbildner und Schaumgenerator), angestrebt wird ein kontinuierlicher Durchlaufmischprozess;

- alternativ Verfahren zum Schäumen des Feistmörtels direkt am Druckkopf;

- rheologische Charakterisierung frischer Schaumbetone (Universalrheometer, Grünstandfestigkeit im Blockverfahren, Druckbarkeit mit 3D-Druckkopf, Raumbeständigkeit bei Druckprozessen);

- Volumenstabilität beim Ansteifen und Schwindverhalten beim Erhärten und Trocknen.

2) Design und Umsetzung eines Druckkopfes für Schaumbetone:

- Entwicklung von kontinuierlichen Mischprozessen für hochfeste Feinstmörtel und Schaum, von porenschonenden

Förderprozessen, von Methoden zum homogenen Einmischen flüssiger bzw. gelöster Bauchemikalien in Schaumbetone (auch bei Zugabe am Druckkopf) und von Düsengeometrien zur schalungsfreien Formung;

- Umsetzung einer Vorzugsvariante eines Druckkopfes (alternativ: iterative konstruktive Weiterentwicklung).

3) Life-Cycle-Analysis zur Bewertung der Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit der Bauweise.