Industrienachrichten

Hybridstein als intelligenter Ersatz für Stahlbeton

Damit die Energiewende und der Umbau der Wirtschaft hin zu einer ressourcenschonenden und kohlenstoffarmen Welt gelingen können, sind sinnvolle Technologien und Alternativen zu herkömmlichen Produkten notwendig. Viele dieser Innovationen werden ab 2012 im EnergieEvent Center der EnergieCity Leipzig hautnah erlebbar sein.

Das kubusförmige Gebäude selbst ist ein Schritt in die Zukunft: Es wird aus insgesamt 870 Elementen eines Hybridsteins bestehen, der ressourcenschonend und energieeffizient ist. Die Errichtung des Gebäudes ist auch ein Schritt für die Stadt Leipzig, um sich noch stärker als Energiemetropole mit europaweiter Ausstrahlung zu profilieren. Der Stein wurde im Dezember in Leipzig erstmals der Weltöffentlichkeit vorgestellt.

Der Hybridstein ist ein Hightech-Werkstoff, dessen Basis Ultra-hochfester Beton (Ultra High Performance Concrete, UHPC) ist. Der Hybridstein wurde an der Universität Kassel zur Serienreife entwickelt und in mehreren Varianten patentiert. „Der Hybridstein auf Basis von UHPC ermöglicht es, dauerhafte, hoch tragfähige und dabei besonders leichte wie filigrane Bauwerke kostengünstig herzustellen“, so Architekt und Dipl.-Ing. Peter Ignaz Kirsten, der als Entwickler des Hybridsteins entscheidend beteiligt ist und nun als Geschäftsführender Gesellschafter die Hybridstein GmbH führt.

Skizze
Neben dem Leipziger Hauptbahnhof soll die Zukunft gebaut werden. // Foto: ECL/AIG/Lava

Prototypen vom BG RCI-Mitgliedsbetrieb

Die Prototypen des Steins werden bei der BTG Betonwerk GmbH im sächsischen Großpößna gegossen. Geschäftsführer Uwe Scheler-Stöhr hat für die Aufbereitung der Zuschlagstoffe eine spezielle Mischanlage von der Maschinenfabrik Gustav Eirich erhalten. „Die zuständigen Spezialisten hielten laufend Kontakt mit uns, damit das Produkt auf jeden Fall stimmt“, sagte Scheler-Stöhr über die Qualität der Zusammenarbeit. Ein Kollege vom Zementhersteller Dyckerhoff interessierte sich in Leipzig für die mögliche künftige Lieferung von Bindemitteln.

Gerade für Architekten ist der Hybridstein ein wertvolles Element zukunftsfähigen und nachhaltigen Bauens: Aufgrund seiner vielfältigen Nutzungsmöglichkeiten kann der Stein nicht nur als Decke, Dach und Wand Verwendung finden, sondern in die Planung nachhaltiger und energetisch vorteilhafter Konzepte integriert werden.

Die herausragenden Eigenschaften des Hybridsteins, der in der vorgestellten Version Abmessungen von 36,5x24x24 Zentimeter hat, beginnen beim Gewicht: Während ein Hochlochziegel mit identischen Abmessungen 23,5 Kilogramm wiegt, bringt es der Hybridstein mit innenliegender Funktionsebene auf nur 11,3 Kilogramm. „Der Produktionsaufwand ist vergleichbar, aber der reduzierte Anteil an Primärrohstoffen für die Herstellung sowie die schnelle Montagemöglichkeit führen dazu, dass der Hybridstein den Energie-, Material- und Ressourceneinsatz um zwei Drittel im Verhältnis zu vergleichbaren Systemen reduziert“, sagt Kirsten. Die Steine sollen mit Composit-Klebern quasi fugenlos montiert werden.

Prof. Hans-Jochen Schneider, Geschäftsführender Gesellschafter der EnergieCity Leipzig GmbH, prophezeit dem Stein eine im wahren Wortsinn herausragende Zukunft: „Da er so leicht ist, könnte mit ihm höher gebaut werden, als mit den bisherigen Stahlbetonhochbauten.“ Er sprach von durchaus erreichbaren Höhen von 700 Metern. Die EnergieCity Leipzig hilft bei der Identifizierung und Vermarktung sauberer Technologien. Bis 2015 plant das Unternehmen ein Spindel-Austellungsgebäude mit rund 8.000 Quadratmetern Fläche aus Hybridstein. Bis 2018 soll ein 100.000 Projekte-Projekt stehen: 100.000 Bau- und Sanierungsprojekte zusammen mit Partnern.

Prof. Frank Dehn von der Materialforschungs und Prüfungsanstalt für Bauwesen Leipzig stellte Projekte vor, die bereits mit UHPC-Beton realisiert wurden. Darunter eine filigran wirkende Brücke aus Fertigteilen als Hohlkastenquerschnitte und eine Brückendecke aus Kanada – gerade vier Zentimeter stark. „Die Druckfestigkeit steigt beim UHPC, nur das Sprödbruchverhalten muss noch optimiert werden“, beschrieb er kurzgefasst Vor- und Nachteile des Baustoffs. Es sei noch nicht alles möglich, hier sei dann die Art der Konstruktion gefragt.

Das EnergieEvent Center

Die 870 Hybridsteine, die für den Bau des EnergieEvent Centers genutzt werden, bieten neben dem hohen Effizienzgrad auch einen anderen Vorteil: Der Hohlraum des Hybridsteins kann mit einem innenliegenden Energiespeichersystem (Latentspeicher) ausgefüllt werden und sorgt damit für die herausragende Energie-Effizienz-Bauweise des kubusförmigen Gebäudes. „Alleine die Nutzung des Hybridsteins für die Gebäudehülle führt dazu, dass wir Passivhausniveau erreichen“, berichtet André Jaschke, Projektleiter der EnergieCity Leipzig. „Aufgrund der hybriden Nutzung mit innenliegendem Energiespeichersystem werden wir ein Gebäude bekommen, das sogar mehr Energie erzeugt als es verbraucht.“

Das EnergieEvent Center der EnergieCity Leipzig GmbH wird direkt am Leipziger Hauptbahnhof entstehen und das weltweit erste Gebäude auf Basis von UHPC sein.

Das EnergieEvent Center von innen.
Das EnergieEvent Center von innen. // Foto: ECL/AIG/Lava

„Aus Sicht der Wissenschaft ist UHPC die echte Alternative zu konventionellen Massivbauweisen“, erklärt Prof. Frank Dehn. „Der Hybridstein eröffnet sowohl für Neubauten von Ein- und Mehrfamilienhäusern als auch zur Gebäudesanierung neue Möglichkeiten – darüber hinaus sind Anwendungsgebiete in Schwellenländern denkbar, da die hybride Nutzung des Steins technische und ökonomische Vorteile mit sich bringt.“

Insgesamt könnte der Hybridstein zu einem ressourcenschonenden, nachhaltigen Ersatz für herkömmliche Bausteine werden. Die Möglichkeiten, den Stein in modularer Bauweise als Decken-, Dach- und Wandelement zu nutzen, sollen die Kernkompetenz zukünftiger Entwicklungsarbeit werden.

Der „Hybridstein“ verfügt über tragende Elemente aus „Ultra-hochfestem Beton“, die einen Hohlraum umschließen. Der Hohlraum kann beim Neubau von Ein- und Mehrfamilienhäusern mit hohem energetischen Anspruch sowie der Sanierung von Bestandsgebäuden unterschiedlich verwendet werden: Etwa ausgefüllt mit alternativen Dämmstoffen wie Holz, Hanf oder Steinwolle dient er als Wärmespeicher. Der Energie-, Material- und Ressourceneinsatz des Hybridsteins ist im Vergleich zu herkömmlichen Systemen zwei Drittel niedriger.

Jörg Nierzwicki, BG RCI

André Jaschke (rechts) mit dem Hybridstein, aus dem das EnergieEvent Center seines Unternehmens am Leipziger Hauptbahnhof entstehen soll. Neben ihm Peter Ignaz Kirsten, Prof. Tobias Wallisser (Entwerfen Architektur/Innovative Bau- und Raumkonzepte, ADBK Stuttgart) Prof. Hans-Jochen Schneider und Prof. Frank Dehn (von rechts)
Die Zukunft auf Händen tragen: André Jaschke (rechts) mit dem Hybridstein, aus dem das EnergieEvent Center seines Unternehmens am Leipziger Hauptbahnhof entstehen soll. Neben ihm Peter Ignaz Kirsten, Prof. Tobias Wallisser (Entwerfen Architektur/Innovative Bau- und Raumkonzepte, ADBK Stuttgart) Prof. Hans-Jochen Schneider und Prof. Frank Dehn (von rechts). Foto: Nierzwicki
Hintergrund: Der Hybridstein

Der „Hybridstein“ verfügt über tragende Elemente aus „Ultra-hochfestem Beton“, die einen Hohlraum umschließen.

Der Hohlraum kann beim Neubau von Ein- und Mehrfamilienhäusern mit hohem energetischen Anspruch sowie der Sanierung von Bestandsgebäuden unterschiedlich verwendet werden: Etwa ausgefüllt mit alternativen Dämmstoffen wie Holz, Hanf oder Steinwolle dient er als Wärmespeicher. Der Energie-, Material- und Ressourceneinsatz des Hybridsteins ist im Vergleich zu herkömmlichen Systemen zwei Drittel niedriger.

Die Tragwirkung des Hybridsteins ist vergleichbar mit der von herkömmlichem Stahlbeton. Herausragende Anwendungen des Hybridsteins in seinen verschiedenen Variationen bei der Nutzung des Hohlraumes sind der Gebrauch des Innenraums als Dämmebene, als Rohrführungsebene (Heizung, Be- und Entwässerung) sowie als Schachtträger für Hauselektronik (Kabelschächte, Fernmeldetechnik) oder als Speichermedium (bauteilaktive Heizung).

Die Innovation, die Peter Ignaz Kirsten als geschäftsführender Gesellschafter der im Thüringer Leinefelde ansässigen Hybridstein GmbH entscheidend prägt, ist in unterschiedlichen Varianten patentiert. Eine Serienfertigung steht unmittelbar bevor.


 
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