Neue Materialien für alte Gebäude

Wie können in die Jahre gekommene Bauten aus Beton, Holz oder Gemäuer nachhaltig und effizient saniert werden? Das Weimarer Team „Nutzerorientierte Bausanierung“ verfolgt dafür völlig neue Ansätze.

Auf dem Abschlussworkshop der InnoProfile-Transfer-Initiative zeigen sich mittelständische Unternehmen begeistert von den Ideen der jungen Wissenschaftler. Gemeinsam mit einer Partnerfirma haben sie beispielsweise einen Leichtputz optimiert. Der Putz sollte weniger rissanfällig werden.

Ansicht des Mühlgrabens mit rissiger Wand vor der Sanierung

Vorher: Die Betonwand wurde durch das Wasser eines Mühlgrabens zerstört.

Bauhaus-Universität Weimar, Professur Bauchemie und Polymere Werkstoffe

Ihre Versuche haben die Forscher der Bauhaus-Universität Weimar zusammen mit dem Partnerunternehmen durchgeführt und dafür neue, verbesserte Messmethoden genutzt. Das Ergebnis ist ein optimiertes Mörtelsystem, das im Denkmalschutz für die Sanierung von Kirchen, Burgen oder Schlössern angewendet werden kann. Ein einzigartiges Produkt, das dem Unternehmen völlig neue Märkte eröffnet.

Die sanierte Betonwand am Mühlgraben

Nachher: Die Betonwand haben die Weimarer mit polymermodifizierten, selbstverdichtenden Beton saniert.

Bauhaus-Universität Weimar, Professur Bauchemie und Polymere Werkstoffe

Mehr Haltbarkeit dank Polymeren

Auch die Erhaltung und Sanierung von Beton ist den Weimarern ein wichtiges Anliegen. Dafür haben sie verschiedene Betonkonstruktionen unter die Lupe genommen: Industriebauwerke mit sichtbaren Betonoberflächen und historische Betonbauwerke aus Stampfbeton. Eigens entwickelte, neue Methoden waren ihnen bei den Untersuchungen hilfreich. Dazu gehört ein Algorithmus zur objektiven Bewertung von Sichtbetonflächen anhand von Fotodaten in 2D und 3D. Ziel ihrer Analysen war es, die sichtbaren Oberflächen zu erhalten oder originalgetreu wiederherzustellen. Eine große Herausforderung, denn für manche Bauten aus den 1920er bis -70er Jahren ist ein Sulfathüttenzement verwendet worden. Wegen des hohen Sulfatgehalts verträgt sich das Material nicht mit anderen Zementen.

Selbstverdichtender Beton in Holzoptik

Sieht aus wie Holz, ist aber Beton: Durch die Modifizierung mit einem Polymer ist dieser selbstverdichtende Beton in Brettschalungsoptik viel widerstandsfähiger und haltbarer.

Bauhaus-Universität Weimar, Professur Bauchemie und Polymere Werkstoffe

Deshalb haben die Chemiker und Ingenieure ein neues Instandsetzungssystem entwickelt. Sie modifizierten den Sulfathüttenzementbeton mit einem Polymer und haben damit ein deutlich verbessertes Verformungsverhalten und eine höhere Dichtigkeit erreicht. Auch selbstverdichtenden Beton, mit dem dünne vertikale Schichten aufgebracht werden können, haben die Wissenschaftler mit einem Polymer versehen. Damit konnten sie eine gute Haftung am Untergrund sowie eine hohe Widerstandfähigkeit und damit Dauerhaftigkeit des Materials erreichen.

Optimale Holzsanierung

Neben dem Gemäuer sind in vielen historischen Gebäuden auch die Holzkonstruktionen sanierungsbedürftig. Bisher wird dafür meist Polymerbeton genutzt. Doch dessen Dichte liegt weit über der des Holzes. Das macht es unmöglich, in das Material Nägel und Schrauben einzubringen oder es spanend zu bearbeiten. Die Weimarer haben deshalb ein neues Verbundmaterial entwickelt. Als Grundlage dient Mörtel, der mit Epoxidharz als Bindemittel und Mikroglashohlkugeln versetzt wird. Die winzigen Glaskugeln verhelfen dem Verbundmaterial zu einem hohen Festigkeits-Dichteverhältnis und damit zu sehr guter Haltbarkeit. Dennoch lässt sich das Material spanend bearbeiten und es können Nägel eingebracht werden. Um die optimale Materialmischung mit den besten Eigenschaften zu finden, haben die Wissenschaftler neben praktischen Versuchen auch eine Software zur Berechnung genutzt.

Fortsetzung folgt

Die Förderung der InnoProfile-Transfer-Initiative durch das Bundesforschungsministerium läuft nun zwar aus, doch das Team wird sein gut etabliertes Projekt fortsetzen: sowohl an der Bauhaus-Universität Weimar, mit dem gerade gestarteten interdisziplinären Master-Studiengang „Methoden und Baustoffe zur nutzerorientierten Bausanierung“, als auch in der Praxis mit regionalen Unternehmenspartnern.