Dr. rer. nat. Christoph Franzen

Zerstörungsfreie Prüfverfahren gewinnen einen zunehmenden Einfluss bei Untersuchungen im Bestand. Eines davon ist die aktive Infrarot-Thermografie zur Hohlstellendetektion an Wandoberflächen. Diese Methode wird als moderne und praktische Untersuchungstechnik im Bauwesen und speziell in der Denkmalpflege eingesetzt.

Herr Dr. rer. nat. Christoph Franzen vom Institut für Diagnostik und Konservierung an Denkmalen in Sachsen und Sachen-Anhalt e.V., Dresden (kurz IDK) erläuterte in seinem Vortrag das Prinzip der Infrarot-Thermographie und diskutierte verschiedene Lösungsansätze. Eine der Möglichkeiten dabei ist die aktive IR-Thermographie. Sie beruht auf einer von außen stimulierten thermischen Aktivierung von Bauteilen im Untersuchungsobjekt und einer anschließenden Detektion der emittierten Wärmestrahlung. Infolge Ungleichheit beim Erwärmen bzw. Abkühlen der einzelnen Bestandteile der zu betrachtenden Objektoberfläche entstehen die Temperaturdifferenzen, die im Wärmebild als Strukturen sichtbar gemacht werden.

Herr Dr. Franzen demonstrierte eindrucksvoll die Vorteile dieses Verfahrens bei der Untersuchung oberflächennaher Bereiche historischer, zumeist sakraler Objekte anhand einer Vielzahl ausgewählter Beispiele, die er auch optisch beeindruckend präsentierte. An den Vortrag schloss sich eine rege Diskussion zu den potentiellen Möglichkeiten der vorgestellten Methode an.

Teilnehmer der RILEM Tagung

dies beherzigen sowohl die sogenannten SAP (SuperAbsorbierenden Polymere) als auch das RILEM-Technical Committee on "Application of Super Absorbent Polymers in Concrete Construction".

Erstere sind kleine runde oder eckige Polymerpartikelchen, die zumeist im trockenen Zustand dem frischen Beton zugegeben werden, sich dort mit Wasser vollsaugen und demzufolge ihr Volumen vergrößern. Das gespeicherte Wasser wird zu einem späteren Zeitpunkt wieder an den Beton abgegeben. Diese Wasseraufnahme und -abgabe zeigt für den Beton im frischen als auch festen Zustand allerlei Folgen: So werden z.B. die Frischbetonkonsistenz, das Erstarren, das Schwindverhalten, die Festigkeitsentwicklung als auch die Transport- und Dauerhaftigkeitseigenschaften des Betons beeinflusst. In welchem Umfang diese Einflüsse stattfinden, welche SAP-Materialien zu welchen Ergebnissen bei Anwendung verschiedener Mess- und Prüfverfahren führen, ist Forschungs- und Diskussionsgegenstand des international besetzten Technical Committee des RILEM, das am 23.03.2009 am Institut für Baustoffe zu Gast war und im Bey 67 tagte. Ziel des Committees ist es, einen Sachstandsbericht über das derzeitig weltweit verfügbare Wissen zu SAP im Betonbau zu verfassen. (Und größer geworden ist auch das Committee durch die Aufnahme von 2 neuen Mitgliedern.)

…berichtete am 05.02.2009 Prof. Dr.-Ing. Harald Garrecht in der Reihe "Seminar für Bauwesen".

Prof. Dr.-Ing Harald Garrecht

Er leitet das Fachgebiet der Werkstoffe des Bauwesens am Institut für Massivbau der TU Darmstadt und beschäftigt sich unter anderem mit Klimaproblemen in historischen Bauwerken. Dabei vereint Prof. Garrecht in seiner Forschung in beispielloser Art und Weise die Wissenschaftsgebiete der Mess- und Regeltechnik, Baustoffe sowie der Bauphysik.

An drei Beispielen zeigte er in seinem Vortrag die Notwendigkeit der Simulation von Bauteil- und Bauwerksverhalten, Bauwerksmonitoring und intelligenter Regelung zur Raumluftoptimierung auf dem Weg zur Sicherstellung der Klimastabilität in Denkmälern. In baustofflicher Hinsicht erläuterte er die hygrothermische Beanspruchung historischer Putze und deren Überwachungsmöglichkeiten. Bevor jedoch die Arbeiten am Denkmal beginnen können, steht am Anfang eine Machbarkeitsstudie über das Nutzungskonzept, welches wiederum direkt mit der bauphysikalischen Herausforderung gekoppelt ist.

Somit schließt sich der Kreis, denn Bauphysik, Baustoffe und Mess- und Regeltechnik gehören im Denkmalerhalt notwendigerweise unter (s)einen Hut.

Herr Butler bei seinen Ausführungen

Prof. Mechtcherine überreicht Dr. Butler die Urkundenmappe aus Textilbeton

Professoren der Promotionskommission von links: Kaliske, Schiekel, Butler, Mechtcherine, Curbach, Wellner, Reinhardt

Seit dem 19.01.2009, dem Tag der Dissertationsverteidigung von Herrn Marko Butler, darf sich das Institut für Baustoffe über den frischgebackenen Doktor-Ingenieur freuen. Die Doktorarbeit entstand auf der Basis der Untersuchungen an textilbewehrtem Beton im Rahmen des von der Deutschen Forschungsgemeinschaft finanzierten Sonderforschungs-bereiches SFB 528 "Textile Bewehrung zur bautechnischen Verstärkung und Instandsetzung".
In seinem Vortrag "Zur Dauerhaftigkeit von Verbundwerkstoffen aus zementgebundenen Matrices und alkaliresistenten Glasfaser-Multifilamentgarnen" bewies Herr Butler seine hervorragende wissenschaftliche Qualifikation und sein Talent, auch ein solch durchaus spezielles Thema dem kritischen Publikum als auch fachfremden Personen nahezubringen. Es machte Freude, dem klar strukturierten, kurzweiligen Vortrag zuzuhören.
Nach der Verkündung des positiven Beschlusses der Promotionskommission durch ihren Vorsitzenden Prof. Wellner, überreichte der Doktorvater Prof. Mechtcherine Herrn Butler eine Urkundenmappe aus textilbewehrtem Beton, also dem Hochleistungsverbundwerkstoff, dessen Dauerhaftigkeit Herr Butler in seiner Doktorarbeit erforscht hat. Die Mappe beinhaltete eine inoffizielle Auflage, die Herrn Butler dazu ermutigte, " … für diejenige, die keinen Reim auf Ihre Dissertation machen konnten, ein kurzes Gedicht zu schreiben, welches die Zielsetzung und Methodik, die wichtigsten Ergebnisse und Schlussfolgerungen sowie den Ausblick adäquat widerspiegeln soll …". Auch diese durchaus schwierige Aufgabe hat Herr Doktor Butler mit Bravour bewältigt. Das entstandene Poesiestück wird nun zwecks Förderung des Technologietransfers veröffentlicht.

Poesiestück

…und man sollte es kaum für möglich halten, selbst die Baustoffexperten sehnen sich nach einem Beton, der mit dem sogenannten Pamperseffekt ausgestattet ist.
Wozu das Ganze gut sein soll, das erklärte Prof. Mechtcherine den „Studenten von morgen“ auf sehr anschauliche und analogiereiche Art und Weise.
Schon von Beginn an setzte er auf Metaphern. So stellte er einen Bezug her zwischen dem was uns lieb und teuer ist, unseren Sprösslingen, und dem „Baby“ des Baustoffler`s, dem Beton.
Von den menschlichen Eigenschaften, die im Genom verschlüsselt und sich aus dem elterlichen Erbgut (das ja gut und weniger vorteilhaft sein kann) zusammensetzen, leitete er über zu den Bauwerken, deren Leistungsfähigkeit nicht zuletzt durch die Baustoffe und deren Zusammensetzung bestimmt werden.

Prof. Mechtcherine mit zwei mutigen Testern

Während jedoch gezielte Veränderungen des Genoms, um Menschen nach Maß zu fertigen, ethisch nicht vertretbar sind, bedürfen die Sicherheitsanforderungen für die zunehmend anspruchsvollen Bauwerkskonstruktionen einer Weiterentwicklung der Baustoffe ohne jene moralischen Schranken.
In Puncto Vergangenheit bis Zukunftsperspektiven von Normalbeton, Selbstverdichtenden Beton und Hochleistungsbeton wurde ausführlich Auskunft gegeben.
Für großes Staunen und Wetten um die maximale Traglast eines dünnen Balkens aus Normalbeton versus eines gleichgroßen textilbewehrten Balkens sorgte „last, but not least“ ein 3-Punkt-Biegezug-Versuch.

Zurück zum Anfang, aufklärend soll gesagt werden: Das Granulat der Wegwerfhöschen hat dank seines superabsorbierenden Effektes auch einen Platz in der Baustoffforschung gefunden. Dieser Effekt soll beim Beton zur inneren Nachbehandlung und damit zur Vermeidung autogenen Schwindens genutzt werden. Fazit: Keiner der Anwesenden wurde tatsächlich genötigt Pampers zu schnuppern.

...selbstverdichtende Betone nicht einfach aus der Schalung fließen, obwohl dort bekanntlich alles "kopfüber" steht, und vieles andere mehr, erklärte in einem interessanten und kurzweiligen Vortrag am 16. Dezember Herr Michael Khrapko am Institut für Baustoffe. Michael Khrapko ist Inhaber der CBE Consultancy Ltd. New Zealand (Beratungsunternehmen Neuseeland) und damit DER Kompetenz- und Innovationsträger für neue Betone im dünnbesiedelten Down-Under und derzeit auf einer Konferenz- und Vortragsreise in Europa unterwegs.

Michael Khrapko (Neuseeland)

Eines der Arbeitsgebiete seiner Firma ist es, die offensichtlichen Vorteile von Betonen mit verbesserten Fließeigenschaften und daraus resultierende, vereinfachte Bauverfahren in jenem Teil der Weltkugel zu kommunizieren und bei der Umsetzung in Bauvorhaben zu helfen. Da der dortige Betonbausektor aber (ähnlich wie der hiesige!) zum einen durch ausgeprägten Konservativismus gekennzeichnet ist und zum anderen die Zusammenarbeit zwischen Bauplanern, Betonherstellern und Baufirmen hinsichtlich der Optimierung der Baustoffeigenschaften und Bauverfahren nur in Ansätzen funktioniert, lassen sich diese neuen Techniken nur schwer in der Praxis einführen. Die Baubehörden stehen dagegen derartigen Innovationen sehr aufgeschlossen gegenüber.
Doch langsam kommt Bewegung in den Markt, so dass Herr Khrapko in seinem Vortrag mehrere Bauprojekte vorstellen konnte, die durch seine Firma betreut wurden und für die er die Betonentwicklung übernommen hatte.

Nun die Antwort auf die eingangs formulierte Frage: Es ist ganz einfach; die Neuseelands Bewohner drehen die Weltkarte einfach um 180° und stellen sie "auf den Kopf". Damit ändert sich das Bezugssystem und die auf der Nordhalbkugel geltenden Gesetze der Physik können einfach auch auf den südlich des Äquators liegenden Teil der Welt übertragen werden. Der Beton bleibt in der Form, das Brathuhn auf dem Teller und das Bier im Glas. So einfach können Probleme gelöst werden.

Professor Gustavo J. Parra – Montesinos von der „University of Michigan” (USA)

Professor Gustavo J. Parra – Montesinos von der „University of Michigan” (USA) hat sich auf den Weg nach Dresden gemacht, um über seine laufenden Untersuchungen und bereits gewonnenen Forschungsergebnisse von großformatigen Bauteil-Anwendungen zu berichten. Schwerpunkt seiner Darstellung war die Simulation von Erdbeben durch zyklische Beanspruchung an realgroßen Balken, Balken-Decken- und Decken-Stützen-Verbindungen aus verschieden bewehrten Betonen, u.a. mit Stahlfasereinlagen.

Zu Beginn ging er auf die grundlegenden Unterschiede zwischen dehnungsverfestigendem und –entfestigendem Beton (SHCC und SSCC) ein. Außerdem zeigte er, dass sich mit faserverstärkten Hochleistungsbeton (High-Performance Fiber Reinforced Concrete, kurz: HPFRC) große Zug- und Druckbeanspruchungen bei kontrollierter Rissausbreitung realisieren lassen. Die daraus resultierende Vereinfachung der Bewehrungssituation wird vor allem im Bereich der Schub- und Durchstanzbewehrung deutlich. Kurz diskutierte er die Anwendung von hochduktilem Beton nach ACI Building Code.

Für Studenten und Mitarbeiter war der sehr gut besuchte Vortrag zur Erweiterung des Wissenstandes, der Einblick in die internationale Forschungstätigkeit und nicht zu vergessen zum Auffrischen des „listening comprehensive” überaus lohnenswert.

Interessierte Schüler mit fleißigen Händen bei der Betonage des Stuhls

Am Nachmittag verlassen sechs Schüler des Beruflichen Schulzentrums für Technik Pirna, sichtbar vom Umgang mit Beton gezeichnet, die Versuchshalle des Instituts für Baustoffe in der Semperstrasse: Während eines dreitägigen Praktikums an der TU Dresden haben sie erste Erfahrungen im Umgang mit textilbewehrtem Beton gesammelt.

Am Institut für Textil- und Bekleidungstechnik lernten sie die Herstellungstechniken kennen, mit denen aus einzelnen Garnen textile Gelege für den Einsatz im Beton entstehen. Die gefertigte Bewehrung wollten die Schüler zur Herstellung von Betonmöbeln einsetzen.

Doch vor Beginn der handwerklichen Arbeit am Institut für Baustoffe wurden in einem kurzen Vortrag die stoffliche Zusammensetzung der Feinbetone, die mechanischen Eigenschaften des Verbundwerkstoffes sowie mögliche Anwendungsgebiete und Herstellungstechniken für Bauteile aus textilbewehrtem Beton vorgestellt.

Grundlegende Erfahrungen im Umgang mit dem Material wurden anschließend beim Mischen und Modifizieren von Feinbeton und beim Herstellen von einfachen, ebenen Bauteilen gesammelt.

Seinen Abschluss fand das Lernen an der TU mit der Herstellung eines freischwingenden Lehnstuhles und eines Tisches aus textilbewehrtem Beton. Beide Fabrikate werden künftig im Beruflichen Schulzentrum Pirna stumme Zeugnisse der Leistungsfähigkeit textilbewehrter Betone sein. Wenn dazu noch der eine oder andere Teilnehmer Ideen und Anregungen für die Zukunft mitnimmt, so waren die Schnuppertage an der TU-Dresden erfolgreich!

Versuche im Baustofflabor im Kurs für die Betontechnologen aus Russland

Einen Fortbildungskurs für russische Betontechnologen zur Produktion von hochfestem und ultra-hochfestem Beton veranstaltete jetzt das Institut für Baustoffe der TU Dresden gemeinsam mit der Zeitschrift Concrete Plant International (CPI) worldwide .

Hochfester Beton erfährt derzeit überall auf der Welt immer stärkere Beachtung bei der Bauindustrie, da sich mit diesem Baustoff viele neue Perspektiven eröffnen. Nachdem Prof. Mechtcherine, Direktor des Instituts für Baustoffe an der TU Dresden, bei der ICCX St. Petersburg 2007 einen Vortrag über die Produktion und die Anwendungspotenziale von dieser Betonart gehalten hatte, war das Interesse vieler russischer Teilnehmer an dem neuen Baustoff so groß, dass der Bedarf an vertiefenden Informationen bestand. Das Institut für Baustoffe hat daher gemeinsam mit CPI worldwide an der Technischen Universität Dresden am 14. und 15. Januar 2008 eine Fortbildungsveranstaltung organisiert, die es den russischen Teilnehmern ermöglicht, die neue Technologie auch in Russland zu verwirklichen. Dieser Kurs knüpft an eine erfolgreiche Serie von Weiterbildungsveranstaltungen für die russische Baufachleute zum Thema "Selbstverdichtender Beton" an.

Während des zweitägigen Kurses, der komplett in russischer Sprache abgehalten wurde, sind die Teilnehmer vormittags theoretisch und nachmittags praktisch geschult worden. Die Teilnehmerzahl war dabei auf 18 Teilnehmer beschränkt, so dass eine sehr kompakte, intensive Lehrveranstaltung ermöglicht wurde. Vertreten waren Betontechnologen und Experten hauptsächlich aus den Regionen Moskau, St. Petersburg und Ural. Im praktischen Teil des Kurses wurde zunächst auf die Charakterisierung und Auswahl der Ausgangsstoffe eingegangen. Hierbei wurden unterschiedliche moderne Analyseverfahren herangezogen. In einem weiteren Schrift befassten sich die Teilnehmer mit der Entwicklung der Bindemittelleime und Mörtel für hochfeste Betone. Neben den empirischen Untersuchungen zur Verarbeitbarkeit von frisch hergestellten Mischungen erfolgte Erfassung des rheologischen Verhaltens des Mörtels unter Verwendung eines hochauflösenden Rheometers.

Aus dem analytischen Labor ging es dann ins Betonlabor, wo die Kursteilnehmer mehrere Rezepturen zur Herstellung von hochfestem Beton erprobten, einschließlich die Herstellung und Prüfung von einem ultrahochfesten Beton mit einer mittleren Druckfestigkeit von 170 MPa. Eine wichtige Fragestellung bei der Anpassung der Betonrezepturen spielen die Modalitäten der Verwendung von leistungsfähigen Fließmitteln auf der Polycarboxylat-Basis und der Mischtechnik. Diese Aspekte wurden besonderes intensiv behandelt.

An den Abenden wurden Vorträge von den Firmen LANXESS Deutschland GmbH (Farbpigmente) und OMYA (Kalksteinmehle) gehalten. Nach der Veranstaltung an der TU Dresden reisten die Teilnehmer auf die Einladung der Fa. Sika und der Zeitschrift CPI weiter nach Gera zu einem Fertigteilwerk der Fa. Max Bögl, zu chemischem und Betonlabor der Fa. Sika in Leimen sowie zu einer Tunnelbaustelle in Mainz.

Weitere Schulungskurse an der TU Dresden für russische Fachleute sind in Vorbereitung.

Spiegel online berichtet über die Betonkanu-Regatta: “Zum Beispiel die “Flugasche”, dessen Schiffsrumpf sich bei hohem Tempo aus dem Wasser hebt. Bernd Zwingmann und Andreas Vogel, beide 24, von der TU Dresden haben es zusammen mit 28 Kommilitonen gebaut. “Wir haben im letzten Oktober angefangen zu planen”, erzählen die Studenten. Gleich fünf Wasserfahrzeuge haben die Dresdner für den Wettbewerb gebastelt, den die Zement- und Betonindustrie alle zwei Jahre veranstaltet, um Kontakt zu angehenden Bauingenieuren zu bekommen. “Die ‘Flugasche’ ist unser Knüller”, sagt Bernd. Das Team hat die Kraft berechnet, die das Boot aus dem Wasser treibt und dafür sorgt, dass es auf den beiden Tragflügeln durchs Wasser gleitet. Außerdem haben die Studenten lange über die Konstruktion nachgedacht. Sehr leicht sollte das Boot sein und besteht daher aus feinkörnigem Beton, Bauschaum und Glasfasern. Die Wände sind nur drei Millimeter dick - und trotzdem wasserdicht.”

Was Wanddicke und Wasserdichtheit miteinander zu tun haben, bleibt freilich das Geheimnis der SpO-Redakteurin… Was sie beim Schreiben allerdings noch nicht wissen konnten und auch wir erst jetzt erfahren: Die Flugasche war eher durch einen dummen Zufall ohne Preis geblieben. Die Jury hatte, so hört man, schlicht und ergreifend nicht gesehen, wie elegant das Boot aus dem Wasser kam und drüber hinwegglitt. Es gab daher nun eine nachträgliche Einladung, im Showprogramm der echten Kanuweltmeisterschaft vom 8.-12. August in Duisburg dabei zu sein - eine Ehre, die ansonsten nur den Siegern zuteil geworden ist…

Erfolgreiche Betonboot-Bauer

Sie haben gut Lachen: Einmal das leichteste Boot gestellt, einmal den 2. Preis in der Kategorie “Konstruktion” eingeheimst, einmal sogar im sportlichen Teil bis ins Halbfinale vorgedrungen. Nur mit der Flugasche hat’s nicht so geklappt, wie man es sich gewünscht und das Publikum der diesjährigen Regatta auf dem Maschsee in Hannover es wohl auch gewollt hätte - kein Preis. Aber dafür: Jede Menge Spaß!
Das Dresdner Team ist zurück, das gelenkige und slalomfreudige Boot “Orthopedo” im Beyer-Bau, der Heimat der Dresdner Bauingenieure, ausgestellt. Und in zwei Jahren gibt’s wahrscheinlich wieder eine Regatta - Ideen sind schon jetzt willkommen!

Letzte Vorbereitungen vor der Regatta am Wochenende

Die Flugasche lahmt ein wenig - das ist die Überraschung. Dafür ist der Schwarze Kater verdammt leicht und echt schnell. Und der Orthopedo (eine Wort-Mischung aus Orthopädie, welche sich mit den Gelenken im menschlichen Körper beschäftigt, und Torpedo, was die Wendigkeit und pfeilschnelle Bewegung im Wasser ausdrückt), der Orthopedo also knickt bei Bedarf in der Mitte ein und ist ein echter Kurvenbringer.

Hinter den drei Namen verbergen sich drei Boote - drei von fünfen, die an der 11. Deutschen Betonkanu-Regatta teilnehmen, die an diesem Wochenende (15./16. Juni) auf dem Maschsee in Hannover ausgetragen wird. Die Bootsbauer(innen) sind Studierende des Bauingenieurwesens der TU Dresden, die in den vergangenen Jahren mit ihren Kreationen auf den Vorläufer-Regatten stets für Furore sorgten und Preise in den Kategorien “Offene Klasse”, “Konstruktion” oder “Leichtestes Kanu” einheimsten. Lediglich in der Sparte “Sportlicher Wettkampf” sah man sie noch nie ganz oben auf dem Siegerpodest…

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Belastbarkeit von textil bewehrtem Beton im Versuch. Links vorne Prof. Mechtcherine

Der Focus berichtet über den Boom für Bauingenieure - und es hat sich offensichtlich auch an den Schulen herum gesprochen, dass dieser Beruf nicht nur extrem vielseitig ist, sondern auch beste Jobausssichten bietet: Beim gestrigen Schnuppertag der TU Dresden jedenfalls verzeichneten die Veranstaltungen der Bauingeniere den größten Zulauf seit langem. Demonstrationen wie die von Prof. Dr.-Ing. Viktor Mechtcherine versetzten die Schülerinnen und Schüler in Staunen, was man alles mit Beton machen kann, wenn man nur versteht, wie das alles funktioniert…

Besuch einer Studentengruppe aus Woronesh

Im März dieses Jahres besuchte eine Gruppe von Studenten aus der russischen Stadt Woronesh für einige Tage die Fakultät Bauingenieurwesen der TUD. Im Rahmen dieses Besuches besichtigten die Studenten auch die gefügemorphologischen Einrichtungen des Instituts für Baustoffe. Der Direktor des Instituts, Prof. Mechtcherine und apl. Prof. Schiekel erläuterten die Wirkungsweise der vorhandene Gerätesysteme. Sie demonstrierten anhand von Beispielen, wie mit Hilfe eines Rasterelektronenmikroskopes Gefügebesonderheiten erkannt und interpretiert werden können. Die Studenten folgten sehr interessiert den Darlegungen und beteiligten sich lebhaft an einer abschließenden kurzen Diskussion.


Foto: Studenten aus Woronesh gemeinsam mit den Professoren Mechtcherine und Schiekel im Institut für Baustoffe