Verbundbau 12.11.2020, 11:13 Uhr

Klebetechnik verbindet Holz und Beton

In einem Kooperationsprojekt haben Forschende eine Fügetechnik entwickelt, durch die Holz häufiger zum Einsatz im Bauwesen kommen kann. Durch die Klebetechnik ist eine schnelle und einfache Verbindung von Holz und Beton möglich.

Tragfähige Holz-Beton-Verbundelemente sind mit einer neuen Kelebtechnik möglich. Foto: Universität Kassel I Jens Frohnmüller

Tragfähige Holz-Beton-Verbundelemente sind mit einer neuen Kelebtechnik möglich.

Foto: Universität Kassel I Jens Frohnmüller

Die Verbindung von Holz mit Beton zu Verbundelementen bietet im Vergleich zum reinen Betonbau oder reinem Holzbau einige Vorteile. „In der Kombination von Holz und Beton werden die spezifischen Druck- und Zugfestigkeiten der Materialien ideal kombiniert. Vorteile der Verwendung ergeben sich außerdem für den Schall- und den baulichen Brandschutz“, erläutert Malte Mérono, Projektleiter am Fraunhofer WKI. Er ist einer der Forschenden in einem Kooperationsprojekt, die die Fügetechnik für die Holz-Beton-Verbundelemente (HBV-Elemente) noch konkurrenzfähiger machen wollen. Hierzu arbeiten Forschende des Fraunhofer WKI mit dem Institut für Füge- und Schweißtechnik der TU Braunschweig und dem Fachgebiet Bauwerkserhaltung und Holzbau der Universität Kassel im IGF-Forschungsvorhaben Nr. 19417 N zusammen. Die HBV-Elemente kommen zum Beispiel als Deckenelemente im mehrgeschossigen Hochbau zum Einsatz. Fichten oder Buchen können als Material für die Elemente genutzt werden. Es ist ein nachwachsender Rohstoff, der nahezu überall in Deutschland zu finden ist. Dabei speichert das Material für eine lange Zeit CO2 im Bauteil und reduziert das Bauteilgewicht. Dies hat zum Vorteil, dass durch die HBV-Elemente nachhaltige Leichtbaulösungen möglich sind.

Verbindung wird konkurrenzfähig

Die Verbindung der meisten HBV-Elemente geschieht durch Schrauben oder findet durch den Verguss von Frischbeton auf die Holzbauteile statt. Dabei ist die Verschraubung der HBV-Elemente ein zeitaufwendiges Verfahren. Der Einsatz von Frischbeton hat ebenfalls seine Nachteile. Durch den Verguss von Frischbeton erhöht sich der Feuchteeintrag im HBV-Element, was eine längere Bauzeit mit sich zieht. Durch diese Nachteile ist das Verbundelement von Holz und Beton auf den meisten Baustellen nicht konkurrenzfähig. Hier setzt die Forschungskooperation von Fraunhofer WKI, TU Braunschweig und der Universität Kassel an. Die Forschenden entwickeln eine neue Schnellklebetechnik. Diese Fügetechnik soll eine einfache und schnelle Montage der HBV-Elemente auf der Baustelle ermöglichen und bei der Vorfertigung im Werk unterstützen.

Kleben auf schalglatten Betonoberflächen

Im Forschungsprojekt konnten die Beteiligten die bisherige Annahme widerlegen, das sich für eine Klebung ausschließlich sandgestrahlte Betonoberflächen eignen. Ihre Experimente zeigten, dass sich zweikomponentige Epoxide (2K-EP), aber auch heißhärtende einkomponentige Polyurethane (1K-PU), auf schalglatten Betonoberflächen für das Kleben eignen. Die schalglatten Betonoberflächen können dann für die Verklebung in HBV-Elementen genutzt werden, wenn frisch applizierter Klebstoff zwischen Holz- und Betongefüge eingebettet wird. Eigentlich hatten die Forschenden einen anderen Ansatz verfolgt. Vorgesehen war, zur Fugenheizung Streckmetalle mit Hotmelt-Klebstoff vorzubeschichten und somit ein Halbzeug zur Herstellung von HBV-Elementen zu fertigen. „Die favorisierten Klebstoffe auf Hotmelt-Basis erwiesen sich allerdings als nicht geeignet. Durch die hohe Wärmeleitfähigkeit des Betons kam es zu einer unzureichenden Benetzung der Betonoberfläche durch den Klebstoff“, erklärt Mérono. Wird in der Betonherstellung konsequent auf Trennmittel verzichtet, ist es möglich, dass schalungsglatte Betonoberflächen mit Fichten- und Buchenholz geklebt werden. Durch entsteht eine einfache und wirtschaftliche Herstellung von HBV-Elementen. Die Heißklebetechnik von HBV-Elementen wurde in Kooperation mit dem Internationalen Verein für Technische Holzfragen e. V. (iVTH) in einem kompakten Dokument zusammengefasst. Für die Industrie werde dabei die relevanten Erfahrungen und Herstellungsschritte zur Anwendung der Heißklebetechnik aufgezeigt.

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