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Verbundbaustoff

Carbon statt Stahl im Betonbau

| Redakteur: Beate Christmann

Im Otto-Mohr-Laboratorium der TU Dresden wird Feinbeton in einer dünnen Lage (dünner als 5 mm) auf eine Schalung aufgetragen. In diese Schicht wird ein Carbongelege eingelegt und mit einer Kelle leicht eingearbeitet. Anschließend wird das Gelege mit einer weiteren Schicht Feinbeton überdeckt. Der Vorgang wird so oft wiederholt bis die gewünschte Lagenanzahl erreicht ist (meist 2 bis 4 Lagen).
Im Otto-Mohr-Laboratorium der TU Dresden wird Feinbeton in einer dünnen Lage (dünner als 5 mm) auf eine Schalung aufgetragen. In diese Schicht wird ein Carbongelege eingelegt und mit einer Kelle leicht eingearbeitet. Anschließend wird das Gelege mit einer weiteren Schicht Feinbeton überdeckt. Der Vorgang wird so oft wiederholt bis die gewünschte Lagenanzahl erreicht ist (meist 2 bis 4 Lagen). (Bild: Jörg Singer)

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Um künftig der an Stahlbeton entstehenden Korrosion entkommen zu können, arbeitet das größte Bauforschungsprojekt Deutschlands C³ – Carbon Concrete Composite an der Entwicklung eines neuen Baustoffes: Carbonbeton. Unter den 130 interdisziplinären Forschungspartnern befindet sich auch die TU Berlin mit ihrem Teilprojekt Vorgespannter Carbonbeton für Straßenbrücken und Flächentragwerke.

Egal, wo wir uns gerade befinden – Beton ist allgegenwärtig. Ist er doch nach Wasser das weltweit meistverwendete Material. In Straßen, Brücken, Tunnel, Gebäuden, Masten, Stützwänden, Abwasseranlagen und vielem mehr: Überall wird stahlbewehrter Beton (kurz Stahlbeton) verbaut. Doch bringt das Material einen entscheidenden Nachteil mit sich: Korrosion. Denn der eingebettete Spann- und Bewehrungsstahl kann rosten. Nicht selten sind die Folgen gesperrte und geschlossene Gebäude und Bauten: Brücken, Schulen, einsturzgefährdete Dächer.

Carbon rostet nicht

Das größte Bauforschungsprojekt Deutschlands, C³ – Carbon Concrete Composite (C-Cube), befasst sich daher mit der Erforschung und Etablierung eines neuen Baustoffes: Carbonbeton. Carbon korrodiert nicht, erhöht damit die Lebensdauer von Bauteilen und schont die Ressourcen. Das C-Cube-Projekt wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung im Programm Zwanzig-20–Partnerschaft für Innovation gefördert. 130 interdisziplinäre Partner sind an dem von der TU Dresden initiierten Konsortium beteiligt. Ein wichtiger Partner ist die TU Berlin mit dem Teilprojekt „Vorgespannter Carbonbeton für Straßenbrücken und Flächentragwerke“, das im Institut für Bauingenieurwesen, Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Massivbau, bei Prof. Dr. Mike Schlaich angesiedelt ist.

„Nichtrostende Materialien wie Carbon müssen nicht vor Korrosion geschützt werden, so kann die für das jeweilige Bauteil notwendige Betonmenge erheblich reduziert werden. Zum Beispiel sind Bewehrungsstäbe aus Carbon bis zu fünfmal fester als Stahlstäbe und wiegen nur 20 % davon“, erklärt Dr. Arndt Goldack, der das Projekt an der TU Berlin leitet. „Auch Stahlbetonbauteile, zum Beispiel für Fassaden, sind üblicherweise rund 8 cm dick. Mit Carbon bewehrt können sie auf nur 2 cm reduziert werden.“ So sorge das Bauen mit Carbonbeton nicht nur für eine längere Lebensdauer von Bauwerken, sondern auch für eine filigranere, elegantere Architektur. Die TU-Wissenschaftler erproben zusammen mit der Industrie bereits den Einbau von Carbonbewehrungen in Schalungssysteme oder die Herstellung ganzer Brückenträger, Dach-, Decken-, Wand- und Fassadenelemente. Insbesondere entwickeln sie sogenannte Vorspanntechniken, mit denen die Carbonteile gespannt werden sowie gebogene Carbonbewehrungen zum Beispiel für den Brückenbau.

Anerkanntes Forschungsprojekt

Das Projekt wurde bereits mit vielen Preisen bedacht: Im November 2015 erhielt es den Deutschen Nachhaltigkeitspreis Forschung vom Bundesministerium für Bildung und Forschung, der das Projekt in eine Reihe mit solchen Preisträgern wie Königin Silvia von Schweden, UN-Flüchtlingskommissar António Guterres und dem ehemaligen Bundesaußenminister Hans Dietrich Genscher stellt. Gleich darauf, im Dezember 2015, erhielt es den Deutschen Rohstoff-Effizienzpreis vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie als Beispiel für eine intelligente Verwendung von Materialien. Außerdem wurde C-Cube zum Ausgezeichneten Ort im Land der Ideen 2016 gekürt.

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