informationsbaustein gradientenbeton - beton.org: bauen ...... nachhaltiger recycling-kreislauf...
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Weitere Informationen
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Nachhaltiges Bauen mit
Bauteilen aus Gradientenbeton
Bei funktional gradierten Bauteilen wer-
den die Materialeigenschaften im Innern
des Bauteils stufenlos verändert (gra-
diert), um sie so optimal an partielle Be-
anspruchungen anzupassen. Dadurch
können eine deutlich höhere Material-
effizienz sowie eine signifikante Reduk-
tion des Ressourcenverbrauchs, der
Emissionen und des Energieverbrauchs
erreicht werden.
In ersten Versuchen und Hochrech-
nungen zu funktional gradierten Ge-
schossdecken aus Beton konnten ei-
ne Massenersparnis von mehr als 50 %
und eine deutliche CO2-Reduktion im
Vergleich zur Produktion herkömmlicher
Flachdecken nachgewiesen werden.
Gradientenbeton – eine Innovation mit
hohem Potential für die weitere Entwick-
lung des nachhaltigen Bauens. Seit eini-
gen Jahren wird intensiv zu diesem The-
ma geforscht.
Informationsbaustein
Gradientenbeton
Das Grundkonzept der funktionalen Gra-
dierung von Werkstoffen ist eine Ent-
wicklung der Luft- und Raumfahrttech-
nik. Während die Forschung dort auf
dünne Oberflächenschichten beschränkt
blieb, wurde das Prinzip der funktionalen
Gradierung inzwischen auf größere Di-
mensionen und auf Anwendungen im
Bauwesen übertragen.
Innovation mit hohem Potential
Am Institut für Leichtbau Entwerfen
und Konstruieren (ILEK) der Universität
Stuttgart werden seit 2006 im Rahmen
von Forschungsprojekten und wissen-
schaftlichen Arbeiten verschiedene Bau-
stoffklassen (Polymere, Betone, Metalle,
Textilien), mögliche Herstellungsverfah-
ren und Anwendungsfelder für funktio-
nal gradierte Bauteile untersucht. Die
Übertragung existierender Verfahren
und die Neuentwicklung erfolgte mithilfe
umfangreicher Versuchsserien im Zuge
des Forschungsprojekts „Herstellungs-
verfahren und Anwendungsbereiche für
funktional gradierte Bauteile im Bauwe-
sen“ (Förderstelle: Forschungsinitiative
Zukunft Bau des Bundesamtes für Bau-
wesen und Raumordnung, 2009-2011).
Bauteile: Multifunktional
und sortenrein
Zahlreiche Materialeigenschaften, wie
beispielsweise die Festigkeit, die Wär-
meleitfähigkeit und die Dichtigkeit, kön-
nen durch die Änderung der Porosität
eines Materials (Beton, Metalle, Glas
oder Kunststoffe) in einem weiten Spek-
trum variiert werden.
Somit ist es möglich, z.B. Betonwände
zu entwickeln, die nur aus einem einzigen
Material bestehen, aber dennoch al-
len Anforderungen an eine Gebäudehül-
le gerecht werden. Durch den gradierten
Übergang von dichten und tragenden
Deckschichten zu einem hochporösen
Dämmkern aus Beton können vergleichs-
weise dünne, rein mineralische Außen-
wandbauteile realisiert werden.
Gradientenbeton bietet ökologische und ökonomische Optimierungspotentiale.
BetonMarketing Deutschland GmbH Steinhof 39, 40699 Erkrathbmd@beton.orgTelefon 0211 28048-1
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Gradientenbeton
Dadurch wird einerseits wertvolle Nutz-
fläche gewonnen und andererseits kann
die Rezyklierbarkeit des Bauteils deutlich
verbessert werden. Die derzeit markt-
üblichen Wärmedämmverbundsysteme
bestehen nämlich aus verschiedenen
Materialien, deren dauerhafter Verbund
die sortenreine Trennung und damit das
Recycling erschwert.
Herstellung gradierter Bauteile
Prinzipiell kann eine Gradierung von
Bauteilen aus Beton durch Anordnung
unterschiedlicher Porositäten, Einbrin-
gen unterschiedlicher Leichtzuschläge,
durch die Kombination unterschiedlicher
Betone und durch die Kombination der
vorgenannten Maßnahmen erfolgen.
Die größte Herausforderung bestand in
der Entwicklung eines wirtschaftlichen
Verfahrens zur Herstellung gezielter Ei-
genschaftsgradienten. Die Porosierung
von Beton erfolgt dabei durch die Ver-
wendung poröser Leichtzuschläge und
das Einbringen zusätzlicher Luftporen
in die Zementmatrix. Die dreidimensi-
onale Gradierung kann durch ein am
ILEK entwickeltes und patentiertes Si-
multan-Sprühverfahren erzielt werden,
wobei sich die Zusammensetzung des
Sprühnebels kontinuierlich ändert und
positionsabhängig die jeweils erforder-
liche Betonmischung aufgetragen wird.
Die Automatisierung des Verfahrens er-
laubt die schnelle und wirtschaftliche
Herstellung von Betonbauteilen mit kon-
trolliert variierender Porosität. Die Wei-
terentwicklung dieser Technologie bildet
einen Schwerpunkt der weiteren For-
schung am ILEK.
Anwendungsmöglichkeiten
Funktional gradierte Betonbauteile wer-
den in absehbarer Zeit einen signifi-
kanten Beitrag zur Entwicklung des
nachhaltigen Bauens leisten.
Zurzeit wird an weiterführenden Pro-
jekten gearbeitet. Angestoßen wurden
Untersuchungen z.B. zu Gradientende-
cken, zur Gradientenwand und zur au-
tomatisierten Herstellung von Gradien-
tenbetonbauteilen. Weiterhin werden
Simulations- und Optimierungsroutinen
zur Ermittlung eines Gradientenbeton-
layouts sowie die Ökobilanz der Gradien-
tenbetonbauteile erforscht. Zahlreiche
führende Unternehmen der deutschen
und internationalen Betonindustrie sind
an diesen Projekten beteiligt.
Unterschiedliche Porositäten, erzielt durch ein Schichtenverfahren
Verlauf der Festbetoneigenschaften bei einer schrittweisen Erhöhung der Porosität.
Porositätsgradient, kontrolliertes Entmischen, Rotationsverfahren
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Nachhaltiger Recycling-Kreislauf
Beton ist der meistverwendete Baustoff
der Welt. Derzeit werden nach Schät-
zungen des Bundesverbands der Deut-
schen Transportbetonindustrie weltweit
pro Jahr etwa 11 Mrd. m³ Beton produ-
ziert und verarbeitet. Sowohl bei der Pro-
duktion und der Verarbeitung von Beton
als auch am Ende seiner Nutzungsdau-
er haben die Schonung natürlicher Res-
sourcen und das Recycling einen hohen
Stellenwert. Aus Beton gebaute Ge-
bäude können nahezu vollständig dem
Recycling zugeführt werden. Zumeist
wird der Baustoff in gebrochener Form
als so genannte rezyklierte Gesteinskör-
nung wiederverwertet.
Das Recycling von Beton stellt einen we-
sentlichen Beitrag zum Schutz der mine-
ralischen Rohstoffvorkommen und zur
Schonung von Natur und Landschaft
dar.
Die Potentiale, die der Einsatz von rezy-
klierter Gesteinskörnung als Beitrag zur
Nachhaltigkeit der Betonbauweise eröff-
net, sind aber noch nicht ausgeschöpft.
Ein bisher in Deutschland noch wenig
genutzter Bereich ist z.B. der Einsatz von
Recycling-Beton im Hochbau.
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Recycling von Beton
Beton hat eine lange Lebensdauer. Und
manchmal sogar mehr als nur einen Le-
benszyklus. Schon bei der Produktion
wird darauf geachtet, dass Restmengen
umweltfreundlich entsorgt und soweit
möglich in den Produktionsprozess zu-
rück gebracht werden. Und in Form re-
zyklierter Gesteinkörnungen werden Be-
tonbauteile am Ende ihrer Nutzungsdau-
er erneut sinnvoll eingesetzt.
Recycling von Frischbeton
Den Betonwerken sind Recyclinganla-
gen angeschlossen. Sie ermöglichen es,
Reste von Frischbeton für eine Wieder-
verwertung in ihre Ausgangsstoffe zu zer-
legen und erneut dem Stoffkreislauf zuzu-
führen. Geschlossene Wasserkreisläufe
verhindern das Eindringen von Prozess-
wasser in die öffentliche Kanalisation.
Recycling von Altbeton
Endet der Lebenszyklus eines Bau-
werks, können manche Bauteile aus Be-
ton (Balken, Deckenplatten) im Ganzen
wiederverwendet werden: Sie werden
ausgebaut und kommen bei der Siche-
rung von Böschungen, Lärmschutzwän-
den und Deichen oder in neuen Gebäu-
den zum Einsatz. Die anderen Bauteile
werden in Brechanlagen zerkleinert und
als Gesteinskörnung recycelt. Ein aus
Beton gebautes Gebäude kann so nahe-
zu vollständig dem Recycling zugeführt
werden.
Recycling-Beton
Ein weiterer Schritt in der Verwertungs-
kette: Beim so genannten Recycling-Be-
ton (RC-Beton) wird ein Teil der natür-
lichen Gesteinkörnung durch rezykliertes
Recycling: Der größte Teil des Altbetons kann als rezyklierte Gesteinskörnung wiederverwertet werden.
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Recycling von Beton
Material ersetzt. Nach jüngsten Angaben
der Kreislaufwirtschaft Bau wurden zu-
letzt 800.000 t/a (1,2 %) rezyklierter Ge-
steinskörnungen in der Betonherstellung
eingesetzt. Da sie üblicherweise in Kom-
bination mit natürlicher Gesteinskör-
nung verwendet werden, entspricht dies
einer Produktion von etwa 1,2 Mio. m³
Recycling-Beton. Im Vergleich dazu: Im
selben Jahr wurden in Deutschland ins-
gesamt 41 Mio. m³ Transportbeton her-
gestellt.
Qualität und Einsatzmöglichkeiten
Die Verwertungsmöglichkeiten von re-
zyklierten Gesteinskörnungen hängen
von ihren bautechnischen Eigenschaf-
ten und ihrer stofflichen Zusammenset-
zung ab. Neben den Ausgangsqualitäten
werden die Eigenschaften maßgeblich
von der Verfahrensweise beim Abbruch
bzw. Rückbau, der Getrennthaltung der
Fraktionen und der eingesetzten Aufbe-
reitungstechnik bestimmt.
Einsatzbereiche rezyklierter
Gesteinskörnungen
Bislang werden rezyklierte Gesteinskör-
nungen in Deutschland überwiegend im
Tiefbau eingesetzt (s. Grafik). Ein kleiner
Teil wird bei der Produktion von Beton-
fertigteilen verarbeitet. Der Einsatz von
rezyklierter Gesteinskörnung in Betonen
für den Hochbau – der nach dem Re-
gelwerk (s. Kasten) möglich ist – spielt
bislang in Deutschland eine untergeord-
nete Rolle. Anders in der Schweiz, wo
der Großraum Zürich eine Vorreiterrolle
übernommen hat.
Ausbaufähig
Die intensivere Nutzung von RC-Beto-
nen im Betonbau hierzulande würde aus
Expertensicht ein verbessertes Liefer-
angebot an qualitativ hochwertigen re-
zyklierten Gesteinskörnungen und ei-
ne erhöhte Liefersicherheit seitens der
Aufbereiter der RC-Baustoffe vorausset-
zen. Forscher arbeiten verstärkt an Ver-
fahren zur sortenreinen Herstellung von
Betonbauteilen (ohne Bewehrung, ohne
Dämmschicht): Sie würden das quali-
tativ hochwertige Recycling weiter ver-
einfachen. Zudem wird der Einsatz von
rezyklierter Gesteinskörnung für Außen-
bauteile mit Bewitterung derzeit durch
fehlende Anwendungsregeln zur DIN EN
12620 noch eingeschränkt. Insgesamt
aber gilt: Im Einsatz von Sekundärstoffen
wie den rezyklierten Gesteinskörnungen
im Betonbau liegt eine weitere Chan-
ce, im Bereich der Betonausgangsstoffe
umweltrelevante Auswirkungen zu min-
dern und zugleich eine sinnvolle Verwer-
tung dieser Stoffe zu schaffen.
Qualitätssicherung:
Die wichtigsten Regelwerke
Die DIN EN 12620 enthält seit 2008
auch spezielle Anforderungen an
rezyklierte Gesteinskörnungen. Die
Norm führt zur CE-Kennzeichnung.
In der DIN 4226-100 sind Anforde-
rungen an rezyklierte Gesteinskör-
nungen für Beton und Mörtel for-
muliert. Die Anforderungen an
Beton mit rezyklierten Gesteinskör-
nungen fasst die DAfStb-Richt-
linie Beton nach DIN EN 206-1
und DIN 1045-2 mit rezyklierten
Gesteinskörnungen nach DIN EN
12620 zusammen. Beton mit rezyk-
lierten Gesteinskörnungen muss im
Lieferverzeichnis als solcher aus-
gewiesen werden.Projekt Rheinallee: In Ludwigshafen wurde das Gästehaus des Immobilienunternehmens GAG mit Recycling-Beton gebaut.
Aus 71,8 Mio. t mineralischer Abfälle der Fraktionen Bauschutt und Straßenaufbruch wurden 57,4 Mio. t Recycling-Baustoffe hergestellt. Sie deckten 11,5 % des Jahresbedarfs an Gesteinskörnungen.
Verwendung von RC-Baustoffen– 57,4 Mio. t –
Straßenbau37,2 Mio. t (55,8 %)
Erdbau19,9 Mio. t (29,9 %)
RC-Beton0,8 Mio. t (1,2 %)
Sonstige Zwecke8,7 Mio. t (13,1 %)
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Integriertes Klimakonzept:
Energieeffizent und nachhaltig
Energieeffizienz und Klimaschutz sind
inzwischen beim Bauen zu relevanten
Planungsgrößen geworden. BetonMar-
keting hat in den vergangenen Jahren
die Entwicklung zeitnah verfolgt und Pla-
ner und Ausführende zentral mit den je-
weils aktuellen Informationen versorgt.
Die Klimatisierung und Beheizung von
Gebäuden haben einen großen Anteil am
Verbrauch fossiler Brennstoffe und am
Ausstoß umweltrelevanter Gase. Auf-
grund seines hohen Wärmespeicherver-
mögens kann Beton an dieser Stelle mit
zahlreichen Anwendungsmöglichkeiten
punkten.
Ein erprobtes Verfahren, das im Zuge
der Diskussion an Bedeutung gewonnen
hat, ist die Bauteilaktivierung. Darunter
versteht man Systeme, die die Gebäu-
demasse zur Temperaturregulierung nut-
zen. Die Betonkernaktivierung spielt da-
bei in der Praxis eine Hauptrolle.
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Betonkernaktivierung
Über die Wärmeschutzverordnung bzw.
die Energieeinsparverordnung stellt der
Staat immer schärfere Anforderungen an
die Energieeffizienz von Gebäuden.
Investitionen in die Energieeffizienz eines
Gebäudes führen zu bemerkenswerten
Einsparungen bei den immer teurer wer-
denden fossilen Brennstoffen. Das Ziel
– zuletzt auch von der Bundesregierung
für das Jahr 2050 so formuliert – ist der
Verzicht auf die unmittelbare Verbren-
nung von Öl oder Gas zum Heizen eines
Gebäudes.
Beton punktet mit hohem
Wärmespeichervermögen
Da Beton ein hohes Wärmespeicherver-
mögen besitzt, eignet er sich sehr gut als
Speicher-, Puffer- und Transportmedium
für Wärme. Die Bauteilaktivierung ist ein
Verfahren, bei dem diese Vorzüge zum
Tragen kommen.
Heizen und Kühlen: Bei der Betonkernaktivierung wird die Gebäudemasse zur Temperaturregulierung genutzt.
Gebäudemasse zur
Temperaturregulierung nutzen
Unter Bauteilaktivierung versteht man
Systeme, die die Gebäudemasse zur
Temperaturregulierung nutzen. Die Wär-
me, die durch die Sonneneinstrahlung in
eine Außenwand eingetragen wird, lässt
sich speichern und später zum Heizen
nutzen. Umgekehrt kann ein solches
System auch zum Kühlen eingesetzt wer-
den und den Einbau einer energieinten-
siven Klimaanlage überflüssig machen.
Verlustfreie Energieübertragung
Bei der Betonkernaktivierung erfolgt der
Transport der Wärme über Flüssigkeiten.
Die Rohrsysteme, so genannte Rohrre-
gister, durch die diese Flüssigkeiten flie-
ßen, können direkt in die Betonbauteile
einbetoniert werden. Es entsteht ein in-
niger „thermischer Kraftschluss“, der ei-
ne verlustfreie Energieübertragung mit
maximalen Austauschraten ermöglicht.
Thermoaktive Bauteile
Absorber oder Erdwärmesonden
Wärmepumpe
HeizenThermoaktive Bauteile
Wärmepumpe
Kühlen
Absorber oder Erdwärmesonden
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Betonkernaktivierung
Energieeffizienz und Klimaschutz sind beim Bauen zu relevanten Planungsgrößen geworden.
Thermisch aktive Betondecken
Dieses Prinzip lässt sich nicht nur in
Wänden nutzen, sondern auch in De-
cken. Beispiele dafür sind die thermi-
sch aktiven Betondecken, die auch als
Klimadecken bezeichnet werden. Sie
bestehen aus einer oberen und einer
unteren Stahlbetonschale. Im Raum da-
zwischen ist reichlich Platz für die erfor-
derlichen Installationen und Leitungen.
Instrumente der Planung
Dem Planer stehen für die Planung eines
energieeffizienten Bauwerks verschie-
dene Instrumente zur Verfügung:
■ Begrenzung der Wärmeverluste durch
die Außenhaut
■ Begrenzung der Wärmeverluste durch
Luftaustausch
■ Wahl einer optimalen Gebäudegeo-
metrie
■ Nutzung von Sonnenenergie, Geo-
thermie usw.
Wärmeverluste durch die Außenhaut las-
sen sich z.B. durch Leichtbeton oder
Normalbeton mit Wärmedämmung mini-
mieren. Auch bezüglich des Luftaustau-
sches überzeugen die Wandkonstruk-
tionen aus Beton, weil sie winddicht sind.
Der Einsatz massiver Dächer aus Beton
ermöglicht dichte Anschlüsse des Dachs
an die Gebäudeaußenhaut, so dass auch
hier Wärmeverluste durch ungewollten
Luftaustausch unterbunden werden.
Rohrregister zur thermischen Aktivierung von Betondecken Thermoaktives Fertigteilsystem für ein Verwaltungsgebäude
Beste Voraussetzungen für
energieeffizientes Bauen
Beton bietet aufgrund seiner Eigenschaf-
ten beste Voraussetzungen für ener-
gieeffizientes Bauen. Die Gewinnung der
Ausgangsstoffe für Beton nahe der spä-
teren Verwendung, der geringe Energie-
aufwand bei Produktion, Verarbeitung
und Recycling positionieren Beton end-
gültig als nachhaltigen Baustoff.
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Gestalten mit Beton:
Hochwertig und dauerhaft
Als Baustoff öffnet Beton Bauherren und
Architekten vielfältige Planungsspielräu-
me. Als Sichtbeton setzt er immer stär-
ker auch gestaltende Akzente.
Unter Sichtbeton versteht man einen
Beton, dessen offen liegende Ansichts-
flächen gestalterische Funktionen über-
nehmen und ein durch die Schalungs-
haut bestimmtes Aussehen haben.
Qualitativ hochwertige Sichtbeton-
flächen entstehen immer dann, wenn
fachgerechte Gestaltung, Planung,
Baustofftechnik und Baubetrieb erfolg-
reich zusammenwirken. Über die fas-
zinierenden Einsatzmöglichkeiten und
die fachgerechte Herstellung informiert
BetonMarketing mit Schwerpunkt-Se-
minaren, in Vorträgen für angehende
Architekten und Ingenieure sowie mit
zahlreichen Fachpublikationen.
Sichtbeton, einst exklusives Identitäts-
zeichen namhafter Architekten wie Le
Corbusier, Ludwig Mies van der Rohe
oder Louis I. Kahn, ist im Gestaltungsall-
tag der Baukultur angekommen.
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Sichtbeton
Sichtbeton ist mehr als das, was das
Wort vermittelt. Er ist mehr als nur Be-
ton, der sichtbar ist. Die nach außen
bzw. nach innen sichtbare Betonoberflä-
che entspricht dem Bedürfnis, dem Be-
trachter die Struktur und Beschaffenheit
eines Gebäudes offenzulegen anstatt sie
zu verblenden. So entsteht eine nach-
vollziehbare Folgerichtigkeit von Struk-
tur, Gestalt und Oberfläche.
Sichtbeton – Abdruck der Form
Sichtbeton ist ein Abdruck der Form. Das
gilt sowohl für Sichtbetonflächen, die vor
Ort hergestellt werden, als auch für Sicht-
beton-Fertigteile. Die entstehende Ober-
fläche konserviert den Augenblick des
Erstarrens. Die Negativ-Form, die Scha-
lung wird wieder entfernt. Es verbleibt
die Positiv-Form, der Beton, die nach
der Herstellung unveränderlich ist. Sie
dokumentiert die Gestaltungsabsicht –
aber leider auch alle ausführungsbe-
dingten Abweichungen davon. Sichtbe-
ton erfordert also ein strukturelles Ent-
wurfskonzept, das dem Entwerfer eine
hohe konzeptionelle Disziplin und dem
Ausführenden eine große handwerkliche
Präzision abverlangt.
Sichtbetonklassen mit
speziellen Anforderungen
Doch Sichtbeton ist nicht gleich Sicht-
beton. An den Sichtbeton für eine Gar-
tenmauer werden andere Ansprüche
gestellt, als an den Sichtbeton für die In-
nenwand eines repräsentativen Foyers.
Der Begriff allein reicht also für eine ein-
deutige Beschreibung einer Ansichtsflä-
che nicht aus. Deshalb wurden so ge-
nannte Sichtbetonklassen entwickelt,
die spezielle Anforderungen an Sicht-
betonflächen stellen. Es ist unerlässlich,
bereits im Planungsstadium die Anforde-
Formvollendet: Sichtbeton im Land- und Amtsgericht Frankfurt/Oder
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Sichtbeton
rungen an die spezielle Farbgebung und
Oberflächenbeschaffenheit des auszu-
führenden Sichtbetons sowie Grenzmaße
für die Schwankungsbreiten festzulegen.
Oberflächen: Abbild der Schalung
Ein wichtiges Gestaltungselement beim
Sichtbeton ist die Schalhautstruktur. Be-
reits in der Planungsphase sollten Gestal-
tungsideen und herstellungstechnische
Möglichkeiten aufeinander abgestimmt
werden. Die Wahl einer Rahmenscha-
lung oder Trägerschalung sowie die
Gestaltung der Schalmusterpläne ent-
scheiden über Gliederung und Ausse-
hen der späteren Sichtbetonfläche. Über
Schalungs-Matrizen können Betonober-
flächen mit dreidimensionalen Mustern
strukturiert werden. Selbst Betonflächen
mit Schriftzügen sind zu realisieren.
Breites Farbspektrum
Die Farbe einer Sichtbetonwand ist nicht
auf einen Grauton festgelegt. Durch die
Zugabe von Pigmenten lässt sich far-
biger Beton in einer breiten Palette von
Rot über Grün bis zu Schwarz herstel-
len. Und selbst bei den Grautönen sind
vielfältige Varianten realisierbar. So kann
z.B. durch die Auswahl des Zements
der Farbton beeinflusst werden: Weiß-
zement sorgt für sehr helle und Portland-
schieferzement für dunkle Oberflächen.
Spitzen, Scharrieren, Schleifen
Zusätzliche Variationsmöglichkeiten bie-
tet eine nachträgliche Bearbeitung der
fertigen Betonoberfläche. Die Möglich-
keiten reichen dabei vom Auswaschen
der obersten Feinmörtelschicht über
das Sandstrahlen oder Flammstrahlen
bis zum manuellen oder maschinellen
Nachbearbeiten der Betonoberfläche
durch Stocken, Spitzen, Scharrieren so-
wie Schleifen und Polieren. Bei bearbei-
teten Betonflächen kommen Zement-
stein und Gesteinskörnung gemeinsam
zur Geltung.
Anspruchsvolle Teamarbeit
Für eine alle Seiten zufrieden stellende
Gestaltung von Sichtbetonflächen emp-
fiehlt es sich, bereits in der Planungspha-
se Bauherrenwünsche und technische
Machbarkeit in Einklang zu bringen.
Kommt Sichtbeton im Außenbereich
zum Einsatz, muss z.B. der Wasserab-
fluss über die Fassadenflächen sorg-
fältig geplant werden, um ein dauerhaft
gleichmäßiges Aussehen sicherzustel-
len. Doch letztlich kann ein Abgleich von
Vorstellung und Machbarkeit sowie eine
Optimierung des baubetrieblichen Vor-
gehens und der Flächenergebnisse nur
über Versuche an Erprobungsflächen er-
folgen.Sichtbeton ist vielfältig: Mit Glasfasern verstärkte Betonplatten (fibreC) bilden die markante Fassade des Fußball-WM-Stadions in Südafrika.
Architekten, Designer und Bauherren haben Sichtbeton als Gestaltungselement für den Wohnbereich entdeckt.
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Innovative Betonbauweise:
Schlank und kostengünstig
Neueste Erkenntnisse aus der For-
schung belegen, dass sich Kelleraußen-
wände mit unbewehrtem Beton schlank
und dennoch außerordentlich tragfähig
herstellen lassen. Ein praxisrelevantes
Forschungsergebnis, das für Bauherren
und Planer gleichermaßen von Bedeu-
tung ist, und deshalb auf den unter-
schiedlichsten Wegen von BetonMarke-
ting kommuniziert wird:
Aus den Ergebnissen eines Forschungs-
projekts wurden Bemessungsgrund-
lagen für die unbewehrte Wand aus
Transportbeton entwickelt und in einer
Typenstatik zusammengefasst. Gegen-
über den per Norm bemessenen Alter-
nativen werden dadurch deutlich redu-
zierte Wanddicken ermöglicht. Zugleich
wird die Bemessung und die Realisie-
rung schlanker Wände aus unbewehrtem
Beton vereinfacht, denn die Typenstatik
enthält die dazu erforderlichen Nomo-
gramme und Kennwerte.
Das Beispiel eines freistehenden Pas-
sivhauses mit zwei Wohneinheiten im
schwäbischen Königsbrunn zeigt, dass
die unbewehrte Wand aus Beton kosten-
günstiger sein kann als eine Wand aus
Mauerwerk.
Informationsbaustein
Die unbewehrte Wand aus Beton
Bis die Ergebnisse des Forschungsvor-
habens des Bundesverbands der Deut-
schen Transportbetonindustrie e. V. (BTB)
in Zusammenarbeit mit der RWTH Aa-
chen (Institute für Massivbau und
Bauforschung) vorlagen, mussten sich
die Planer immer wieder fragen, warum
eine Kelleraußenwand aus Mauerwerk
fast 10 cm dünner sein darf als eine Kel-
leraußenwand aus unbewehrtem Beton.
Unterschiedliche
Bemessungsansätze
Der Grund dafür ist nicht in der Trag-
fähigkeit des Betons zu suchen, denn
übliche Hochbaubetone erreichen ein
Mehrfaches der Druckfestigkeit der sta-
bilsten Mauersteine. Vielmehr sind es die
unterschiedlichen Bemessungsansätze
der relevanten Normen für den Mauer-
werksbau und den Betonbau, die für ei-
ne Kelleraußenwand aus Mauerwerk mit
einer lichten Wandhöhe von 2,50 m und
einer 2 m hohen Erdanschüttung eine er-
forderliche Wanddicke von 16 cm erge-
ben, während sie bei einer Ausführung in
unbewehrtem Beton zu einer Wanddicke
von 25 cm führen. Der Mauerwerksbau
kennt nur wenige Lastfälle und basiert
auf baumeisterlichem Traditionswissen,
während die Bemessung von Betonbau-
teilen ingenieurwissenschaftlich und mit
einem großen Sicherheitsanspruch ent-
wickelt wurde.
Typenstatik ermöglicht
schlankere Kellerwände
Die Typenstatik ermöglicht nun, abwei-
chend von der Norm, den Bau schlan-
kerer Kelleraußenwände aus unbe-
Das Passivhaus in Königsbrunn
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Die unbewehrte Wand aus Beton
wehrtem Beton. Damit sind außer den
Raumgewinnen bei gleicher bebauter
Fläche auch Kosteneinsparungen mög-
lich: Bei unbewehrten Wänden entfallen
die Kosten für den Stahl und für die Be-
wehrungsarbeiten.
Basis für einfache und
praxisgerechte Dimensionierung
Die entwickelten Bemessungsnomo-
gramme ermöglichen eine einfache und
praxisgerechte Dimensionierung, die alle
erforderlichen Tragfähigkeitsnachweise
für unbewehrte Wände enthält:
■ Nachweis der Interaktion zwischen
Moment und Normalkraft, einschließ-
lich Berücksichtigung der Effekte nach
Theorie II. Ordnung
■ Querkraftnachweis für unbewehrte
Betonbauteile
■ Schubnachweis Fuge zwischen Kel-
lerwand und Bodenplatte
■ Begrenzung der Schlankheit
■ Sicherstellung der Duktilität
■ Mindestwanddicke für Ortbeton
Die Bemessungsnomogramme gelten
für Kellerwände im Allgemeinen Woh-
nungsbau
■ mit Dicken von 15 bis 35 cm für erd-
druckbelastete Außenwände und
■ mit Dicken von 12 bis 20 cm für In-
nenwände.
Unterschiedliche Wandhöhen werden
unter Berücksichtigung von aussteifen-
den Querwänden im Bereich von Knick-
längen von 2 bis 3 m nachgewiesen.
Die Typenstatik für unbewehrte Wände
wird unter www.beton.org/Statikrechner
als Online-Bemessungshilfe angeboten.
Passivhaus Königsbrunn
In der Praxis führt die Kelleraußenwand
aus unbewehrtem Beton zu Kostensen-
kungen. Im schwäbischen Königsbrunn
z.B. entschied sich der Bauherr, ein Bau-
ingenieur, sein freistehendes Passivhaus
mit zwei Wohneinheiten vom Keller bis
zum Dach aus Beton zu bauen.
Bauphysikalische Vorzüge von Beton
Seine Beweggründe lagen in den bau-
physikalischen Vorzügen von Beton. So
erfüllen bereits schlanke Betonwände
die aufgrund eines nahe liegenden Mi-
litärflughafens in Einheit mit einer stark
befahrenen Bundesstraße verlangten
Schallschutzkennwerte von 45 dB. Das
massive Dach ermöglicht dichte An-
schlüsse an die Außenwand und dient
gleichzeitig als Wärmepuffer. Die beim
Passivhaus erforderlichen Lüftungsrohre
konnte er in die Decken aus Halbfertig-
teilen integrieren.
Kostenersparnis
Mit modernen Lösungen suchte der
Bauherr nach Möglichkeiten, seine Vor-
stellungen kostengünstig umzusetzen.
So stieß er auch auf die Typenstatik für
die Außenwand aus unbewehrtem Be-
ton. Mit unbewehrtem Transportbe-
ton ließ sich gemäß Ergebnis der Aus-
schreibung gegenüber einer Wand aus
Kalksandstein eine Kostenersparnis von
fast 5 Euro pro Quadratmeter realisieren.
Kelleraußenwände aus unbewehrtem Beton: schlank und kostengünstig Praxisgerechte Dimensionierung: www.beton.org/statikrechner
Weitere Informationen
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Dialog mit Zukunftsperspektive
360°-Planung. Parametrisch generierte
Räume. Green Buildings. Die Liste der
Stichworte, die das Planen und Bau-
en verändern werden, ist lang. Beton-
Marketing verfolgt mit großer Aufmerk-
samkeit die aktuellen Entwicklungen im
Baugeschehen. Deshalb haben wir gern
das Angebot der Messe München wahr-
genommen, das BAU-Plus Forum C2 als
Sponsor und Partner zu unterstützen.
Die deutsche Zement- und Betonin-
dustrie will damit den Dialog zum
Schwerpunkt „Zukunft des Bauens“ för-
dern und zukunftsweisende Bauideen
einer breiten Öffentlichkeit nahe bringen.
Wir laden alle Besucher unseres Messe-
stands ganz herzlich ein, einen Blick in
die Zukunft des Bauens zu wagen. Treff-
punkt Forum C2.
Informationsbaustein
Forum C2 „Zukunft des Bauens“
BAU-Plus Forum C2: Die deutsche Zement- und Betonindustrie unterstützt auf der Messe in München den Dialog über das „Bauen der Zukunft“.
Experten aus aller Welt, die sich mit
aktuellen Fragen der Architektur und
Stadtentwicklung beschäftigen, stehen
auf der BAU 2013 Rede und Antwort –
mitten im Messegeschehen, in den Fo-
ren der Hallen C2, A6 und B0.
Die deutsche Beton- und Zementin-
dustrie unterstützt das Forum C2, „Zu-
kunft des Bauens“. Es wird von der
Messe in Zusammenarbeit mit den
Fachzeitschriften Bauwelt und DBZ re-
alisiert. Namhafte Planer, Architekten
und Bauingenieure aus aller Welt wer-
den anhand von Projektbeispielen erläu-
tern, wie das Bauen und Gestalten der
Zukunft aussieht. Bekannte Baumeister
wie Patrik Schumacher, Stefan Behnisch
oder Werner Sobek werden ihre Sicht
der Dinge darstellen und aus ihrer prak-
tischen Arbeit berichten.
An jedem Messetag steht ein anderes
Thema im Mittelpunkt. Alle Vorträ-
ge werden simultan deutsch/englisch
übersetzt. Es können außerdem Fortbil-
dungspunkte erworben werden.
Das Forum bietet damit einen Mehrwert,
der jeden BAU-Besucher bereichern wird.
Das Forum ist frei zugänglich, der Be-
such ist in der BAU-Eintrittskarte inbe-
griffen.
Besuchen Sie auch
Halle C2
BetonMarketing Deutschland GmbH Steinhof 39, 40699 Erkrathbmd@beton.orgTelefon 0211 28048-1
Weitere Informationen
www.beton.org
Informationsbaustein
Forum C2 „Zukunft des Bauens“
International renommierte Architekten wie Stefan Behnisch, Behnisch Architekten, berichten aus der aktuellen Architekturpraxis.
Montag, 14.01.2013
Infrastruktur und Stadt
Die Städte in Europa und auf der Welt
sind einem großen Veränderungsdruck
ausgesetzt. Mobilität, die Integration von
Arbeit, Leben und Wohnen, der Klima-
wandel und die schwindenden Energie-
reserven sind ausschlaggebend für die
Suche nach neuen urbanen Lösungen.
Was bedeutet dies für Architektur und
Städtebau? Wie sieht die Stadt der Zu-
kunft aus? Und welche globalen Unter-
schiede wird es geben?
Dienstag, 15.01.2013
360 Grad Planung:
Integrale Planungs- und
Ausführungsprozesse
Der Technisierungsgrad im Bau ist im
Vergleich zu anderen Branchen in der
Vergangenheit eher gering gewesen.
Nun aber stehen wir an einem Wende-
punkt, die Gebäude werden durchgän-
gig komplexer. Das gilt für den Neubau
genauso wie für die (energetische) Sa-
nierung des Altbaus. Grund für diese
Entwicklung ist neben dem Fortschrei-
ten der technologischen Möglichkeiten
vor allem der Druck, auch noch das letz-
te Quäntchen Energie einzusparen. Wie
müssen sich dafür unsere Planungspro-
zesse ändern? Wie werden Projekte zu-
künftig ganzheitlich geplant?
Mittwoch, 16.01.2013
Parametric Design –
Die Zukunft des Entwurfs
Experiment oder kreatives Werkzeug?
Verändert der Computer, 20 Jahre nach
der Einführung des CAD, den Entwurf in
der Architektur? Wird das digitale Ent-
werfen und parametrische Bauen ent-
wurfsverändernd oder gar entwurfsbe-
stimmend? Befinden wir uns in einer
gestalterischen Sackgasse oder in einer
experimentellen Frühphase?
Donnerstag, 17.01.2013
Energie 2.0
Energiewende, Fukushima, Energiever-
teilung, smart grid, micro grid. Eine Viel-
zahl von Schlagworten; hinter denen
eine Vielzahl vermeintlicher Lösungen
stecken; sollen die energetische Zukunft
sicherstellen. Was davon ist heute Reali-
tät, was wird morgen Standard sein?
Freitag, 18.01.2013
The Next Big Thing
Was glauben die wichtigsten Protago-
nisten aus Architektur, Tragwerkspla-
nung, TGA, Lichtplanung, Design und
Werkstoffkunde, was in den kommen-
den Jahren das wirklich neue große Ding
wird: the next big thing. Was davon wird
in unserer Gesellschaft ankommen und
was wird akzeptiert werden?
Samstag, 19.01.2013
Emerging stars in
emerging markets
Wer sind die Architektenstars von mor-
gen? Wer baut in 20 Jahren? Und wie
ist es den jungen, heute schon erfolg-
reichen Büros gelungen, in diese Positi-
on zu kommen? Was macht sie erfolg-
reich? Wo suchen sich die Entrepreneure
der Zukunft ihre Aufgaben und Projekte?
Gute Tradition
Wie schon bei den vergangenen
Messen unterstützt die deutsche
Zement- und Betonindustrie das
Forum C2.
Herzliche Einladung
Wir laden Sie herzlich ein, mit den
hochkarätigen Referenten über
das Bauen der Zukunft zu disku-
tieren.
Weitere Informationen
www.beton.org
Bauphysik im Detail:
Nachhaltig konstruiert
Gleichgültig, welche Bauweise zum Ein-
satz kommt – vorgefertigte Wandele-
mente, Transportbeton oder Betonsteine
– für Planer und Konstrukteure gilt es,
optimale Lösungen zu entwickeln.
BetonMarketing bietet zahlreiche Ar-
beitshilfen, die den fachgerechten und
wirtschaftlichen Einsatz von Beton in
den unterschiedlichsten Bereichen si-
cherstellen.
Die sichere Lösung bauphysikalischer
Details ist wesentlicher Bestandteil einer
erfolgreichen Planung dauerhafter Ge-
bäude geworden. An dieser Stelle greift
der Planungsatlas für den Hochbau: Er
reduziert den Aufwand für den Planer auf
ein Minimum. Die über das Internet und
als DVD verfügbare Arbeitshilfe liefert ne-
ben Konstruktionsbeschreibungen auch
CAD-Details, Isothermendarstellungen,
thermische Daten und Ausschreibungs-
texte sowie Planungstools, die weitere
Aspekte der Bauphysik berücksichtigen.
Informationsbaustein
Planungsatlas für den Hochbau
Die Energieeinsparverordnung hat die
Aufgabenstellung für den Planer im
Hochbau grundsätzlich verändert und
die bauphysikalischen Nachweise in
den Mittelpunkt gerückt. Die pauscha-
len Aufschläge nach EnEV führen dabei
im Nachweis zu ungünstigeren Werten
als bei dem Nachweis mit den genauen
Werten für die gewählten Details, die so
dem Planer mehr gestalterische Freihei-
ten bieten.
Sichere Lösung
bauphysikalischer Details
Der „Planungsatlas für den Hochbau“ ist
bei den entsprechenden Nachweisen ei-
ne wertvolle Hilfe für den planenden Ar-
chitekten oder Ingenieur. Besonderes
Augenmerk wird auf die Nachhaltigkeit
der Gebäude unter energetischer Be-
wertung gelegt: Die Bandbreite der in
Bild und Text dargestellten Varianten
reicht vom gegenwärtigen Stand der
Technik (repräsentiert durch die Anfor-
derungen gemäß EnEV und die beglei-
tenden Normen) bis hin zu passivhaus-
tauglichen Konstruktionen. Insgesamt
stehen derzeit über 850 Planungsdetails
mit rund 10,5 Millionen Variationen für
den Entwurf bauphysikalisch optimierter
Konstruktionen zur Verfügung. Als Koo-
perationspartner konnte der Softwarean-
bieter Nemetschek gewonnen werden.
Hilfe für planende Architekten
und Ingenieure
In der vorliegenden Version werden
ausgewählte Konstruktionen des Woh-
nungsbaus in Betonbauweise darge-
stellt. Die für Ortbetonbauteile erarbei-
teten Detaillösungen können auch auf
Konstruktionen in Fertigteil- und Halbfer-
Anhand drehbarer 3D-Gebäude können die Anschlussdetails ausgesucht werden.
BetonMarketing Deutschland GmbH Steinhof 39, 40699 Erkrathbmd@beton.orgTelefon 0211 28048-1
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Planungsatlas für den Hochbau
tigteilbauweise sowie auf Bauweisen aus
klein- und großformatigen Betonsteinen
angewendet werden. Bei gleichartiger
konstruktiver Ausführung können sie zu-
dem auf verschiedene Mauerwerkskon-
struktionen übertragen werden.
Die wichtigsten Detailgruppen
Dem Planer werden im Planungsatlas
die folgenden Detailgruppen zur Verfü-
gung gestellt:
■ Einschalige Außenwände aus Nor-
malbeton mit WDVS
■ Einschalige monolithische Außen-
wände aus Leichtbeton
■ Einschalige Außenwände aus Leicht-
beton mit WDVS
■ Zweischalige Außenwände aus Nor-
malbeton mit Kerndämmung
■ Stahlbeton-Sandwichfassade
■ Einschalige Kelleraußenwände aus
Normalbeton mit Perimeterdämmung
■ Einschalige Kelleraußenwände aus
Leichtbeton mit Perimeterdämmung
■ Monolithische Kelleraußenwände aus
Leichtbeton
■ Innenwände
■ Sonderkonstruktionen: Tiefgaragen,
Flachdächer, Durchdringungen
■ Geneigte Massivdächer
Energetische Bewertung
und Optimierung
Der Planer kann somit eine durchgän-
gige, energetische Bewertung und Opti-
mierung eines Gebäudes vom Keller bis
zum Dach im Hinblick auf die Energie-
einsparverordnung (EnEV) vornehmen.
Eine neuartige 3D-Navigation und ei-
ne optimierte Such- und Blätterfunktion
bieten einen bequemen Einstieg in die
einzelnen Details.
Die Details wurden unter funktionalen,
gestalterischen, baukonstruktiven und
bauphysikalischen Aspekten entwickelt,
wobei speziell auf die wärmeschutz-
technische Optimierung nach dem aktu-
ellen Stand der Technik Wert gelegt wur-
de. Anhand der detaillierten Darstellung
der Konstruktionen und der Ergebnisse
der thermischen Berechnungen der An-
schlussdetails in optischer und tabella-
rischer Form kann der Planer:
■ einen detaillierten energetischen Nach-
weis im Sinne der EnEV führen,
■ eine Minimierung der Wärmeverluste
durch optimierte Detailanschlüsse
bereits während der Planungsphase
initiieren,
■ die Vermeidung von Schimmelpilzbil-
dung und Tauwasserausfall sicher-
stellen,
■ die Gleichwertigkeit zu einem Detail aus
DIN 4108 Beiblatt 2 überprüfen.
Arbeitshilfe online
Der Planungsatlas für den Hochbau
wird als kostenloser Online-Service
(www.planungsatlas-hochbau.de) und
als DVD (www.betonshop.de) angebo-
ten. Ein Videotutorial im Internet unter-
stützt Einsteiger und zeigt den einfachen
Umgang mit der Software.
Die Beherrschung von Wärmebrücken bei den bauphysikalischen Nachweisen öffnet schon in der Planungs-phase den Weg zum kostengünstigen Bauen.
Weitere Informationen
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Messepartner BAU 2013
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