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Holz-Beton-Verbundelemente: Kleben statt schrauben

Mit einer innovativen Klebtechnik können leistungsfähige Holz-Beton-Verbundelemente schneller und einfacher hergestellt werden. Durch die Technik, die in einem Kooperationsprojekt von Forschenden unter Beteiligung des Fraunhofer WKI entwickelt wurde, sind die Verbundelemente konkurrenzfähiger gegenüber reinen Betonelementen.

HBV-Element
Durch die neue Schnellklebetechnik lassen sich tragfähige Holz-Beton-Verbundelemente mit langen Spannweiten herstellen. (Abb.: Universität Kassel/Jens Frohnmüller)

Holz-Beton-Verbundelemente (HBV-Elemente) können im mehrgeschossigen Hochbau beispielsweise als Deckenelemente eingesetzt werden. Im Vergleich zu reinem Betonbau und reinem Holzbau bieten sie 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. Für die HBV-Elemente kann Fichten- oder Buchenholz verwendet werden, das nahezu überall in Deutschland lokal verfügbar ist. Es speichert CO2 für lange Zeit im Bauteil und reduziert das Bauteilgewicht, was nachhaltige Leichtbaulösungen ermöglicht. Damit kann der nachwachsende Rohstoff Holz vermehrt im Bauwesen zum Einsatz kommen.

Bisher wurden HBV-Elemente beispielsweise durch Schrauben miteinander verbunden oder durch den Verguss von Frischbeton auf Holzbauteile realisiert. Beide Verfahren haben Nachteile: Die Verschraubung von HBV-Elementen ist sehr zeitaufwändig und durch den Einsatz von Frischbeton ergibt sich ein unerwünschter erhöhter Feuchteeintrag und eine längere Bauzeit. Daher sind HBV-Elemente im Vergleich zur reinen Betonbauweise auf vielen Standorten nicht konkurrenzfähig. Um dies zu ändern, entwickelten die Wissenschaftler des Fraunhofer WKI in Zusammenarbeit mit dem Institut für Füge- und Schweißtechnik der TU Braunschweig und dem Fachgebiet „Bauwerkserhaltung und Holzbau“ der Universität Kassel die neue Schnellklebetechnik. Sie ist eine schnelle und einfache Fügetechnik für die Montage von HBV-Elementen auf der Baustelle und die Vorfertigung im Werk.

Innovative Klebtechnik funktioniert auch auf schalglatten Betonoberflächen
Man fand heraus, dass sich zweikomponentige Epoxide (2K-EP), aber auch heißhärtende einkomponentige Polyurethane (1K-PU), auf schalglatten Betonoberflächen für das Kleben eignen. Zuvor war angenommen worden, dass sich ausschließlich sandgestrahlte Betonoberflächen für Klebungen eignen. Das konnte im Projekt widerlegt werden. Die Experimente zeigten, dass schalglatte Betonoberflächen für die Verklebung in HBV-Elementen genutzt werden können, wenn frisch applizierter Klebstoff zwischen Holz- und Betongefüge eingebettet wird. Es klebt - wenn konsequent auf Trennmittel in der Betonherstellung verzichtet wird.

In Kooperation mit dem Internationalen Verein für Technische Holzfragen e. V. (iVTH) wurden die relevanten Erfahrungen und Herstellungsschritte zur Anwendung der Heißklebetechnik von HBV-Elementen in Form eines kompakten Dokuments zusammengefasst und können der Industrie zur Verfügung gestellt werden. Weitere Informationen finden Sie auf der Website des Fraunhofer WKI.