Resource-efficient precast concrete elements can be produced using high-performance concrete (HPC). A heat treatment accelerates hardening and thus enables early stripping. To minimise damages to the concrete structure, treatment time and temperature are regulated. This leads to temperature treatment times of more than 24 h, what seems too long for quick serial production (flow production) of HPC. To overcome this shortcoming and to accelerate production speed, the heat treatment is started here immediately after concreting. This in turn influences the shrinkage behaviour and the concrete strength. Therefore, shrinkage is investigated on prisms made from HPC with and without steel fibres, as well as on short beams with reinforcement ratios of 1.8% and 3.1%. Furthermore, the flexural and compressive strengths of the prisms are measured directly after heating and later on after 28 d. The specimens are heat-treated between 1 and 24 h at 80 °C and a relative humidity of 60%. Specimens without heating serve for reference. The results show that the shrinkage strain is pronouncedly reduced with increasing temperature duration and rebar ratio. Moreover, the compressive and flexural strength decrease with decreasing temperature duration, whereby the loss of strength can be compensated by adding steel fibres.

Im Beitrag wird die Reduktion des Schwindens von hochfestem Beton durch eine Wärmebehandlung untersucht. Betone werden wärmebehandelt, um die Erhärtung zu beschleunigen und ein frühes Ausschalen zu ermöglichen. Durch eine geeignete Wahl der maximalen Behandlungstemperatur, der Aufheiz‐ und Abkühlrate sollen Schädigungen des Betongefüges minimiert werden. Dies führt zu Wärmebehandlungsdauern von mehr als 24 h, was für eine serielle Fertigung von Betonfertigteilen zu lange ist. Für eine minimal kurze Wärmebehandlung wird auf eine Vorlagerungszeit sowie eine reglementierte Aufheizrate verzichtet, sodass das Aufheizen direkt nach dem Betonieren beginnt. Diese Verkürzung hat Einfluss auf das Schwindverhalten. Es wird hier an Prismen mit und ohne Stahlfasern sowie an Balken mit einem Stabstahlbewehrungsgrad von 1,8 % und 3,1 % untersucht. Alle Proben werden bei 80 °C und 60 % rel. Luftfeuchte für 1, 2, 4, 6 und 24 h wärmebehandelt. Proben ohne Wärmebehandlung dienen als Referenz. Die Ergebnisse zeigen, dass mit zunehmender Wärmebehandlungsdauer die Schwinddehnung deutlich reduziert wird. Sie wird zudem mit zunehmendem Bewehrungsgrad geringer. Um das Schwindverhalten in Abhängigkeit von der Wärmebehandlung zu prognostizieren, werden datenbasierte Antwortflächen abgeleitet und validiert. Dabei steigt die Vorhersagequalität mit zunehmendem Betonalter.

Building in heavy rain is seldom beneficial, but common practice on site. It promotes inaccuracies and impairs the use of modern but sensible high‐performance materials and costs time, since disruption in construction frequently causes complicated returns to the planning process. Nevertheless, a handcrafted production process is still considered the one and only alternative since all buildings are unique and thus must be manually constructed on site. Indeed? The priority program entitled “Adaptive modularized constructions made in a flux” funded by the German Research Foundation follows a completely new approach. Buildings are divided into similar modular precast concrete elements, prefabricated in flow production, quality‐assured, and just‐in‐time assembled on site. Comparable to puzzles with many pieces, the uniqueness of the structure is maintained. The motto is: “Individuality on a large scale‐similarity on a small scale”. The contribution presents approaches of modularization, production concepts, and linking digital models. Serial, stationary prefabrication enables short production times and resource‐efficient modules that are assembled to load‐bearing structures with low geometrical deviations. Stringent digitalization ensures high quality of all intermediate steps. These comprise fabrication, assembly, and the whole service life of the structure. The result is a lean production process.

Die adaptive Fertigung von Fertigbetonbauteilen für modulare Tragwerke birgt das Potenzial, Ausschuss und Nacharbeit zu reduzieren. Bei diesem Ansatz wird der Fertigungsprozess auf Basis der Geometrien bereits gefertigter Module iterativ angepasst, sodass sich Maßabweichungen im Gesamttragwerk bestmöglich kompensieren. Im vorliegenden Aufsatz wird untersucht, wie eine solche Kompensation durch gezielte Anordnung der Module in modularen Tragwerken erfolgen kann. Hierzu wird zunächst ein Maß entwickelt, um modulare Tragwerke unter Berücksichtigung der Kompensation von Maßabweichungen geometrisch zu bewerten. Anschließend wird darauf aufbauend ein Optimierungsmodell vorgestellt, mit dem eine optimale Anordnung von Modulen mit gegebenen Maßabweichungen berechnet werden kann. Hiermit werden optimale Lösungen für ausgewählte Fälle betrachtet, um hieraus einen allgemeingültigen Zusammenhang zwischen den Geometrien der einzelnen Bauteile und der geometrischen Bewertung des resultierenden Tragwerks herzustellen. Diese Erkenntnisse dienen als Grundlage für eine adaptive Fertigung.

Modulares Bauen bietet gegenüber der Ortbetonbauweise ökonomische Vorteile. Die Module können qualitätsgesichert im Werk vorgefertigt und vor Ort montiert werden. Um eine störungsfreie Montage der Module zu ermöglichen, ist eine Tolerierung erforderlich, die die mehrdimensionale Aggregation von Maßabweichungen der Module in komplexen Tragwerken berücksichtigt. Eindimensionale arithmetische und statistische Methoden sind dafür nur bedingt geeignet. In der vorliegenden Arbeit wird eine Methode entwickelt, die modulare Wabenstrukturen mittels direkter Kinematik modelliert und sowohl translatorische als auch rotatorische Lageabweichungen berücksichtigt, die aus Maßabweichungen von Y‐förmigen Modulen infolge Schwindverformungen entstehen. Für ausgewählte Szenarien hinsichtlich Tragwerksgröße und verwendetem Beton werden damit die zur Verbindung der Module notwendigen Lochspiele und Gesamtabweichungen hergeleitet und mit den im Bauwesen gängigen Verfahren des Toleranzmanagements untersucht. Die geometrischen Abweichungen in horizontaler Richtung infolge der Schwinddehnungen unterschiedlicher Betone werden von den normativen Methoden z. T. unterschätzt, da keine Rotationen der Module berücksichtigt werden. Vertikale Abweichungen werden hingegen konservativ abgeschätzt. Die erforderlichen Nennlochspiele steigen mit zunehmender Strukturgröße, sodass Abmessungen von ca. 30 m des klassischen Hochbaus mit normalen Schraubverbindungen Δd ≤ 3 mm assembliert werden können.