Benutzer:Angela Reute/Spielwiese

Carbonbeton ist ein dem Stahlbeton ähnlicher künstlicher Baustoff und Verbundwerkstoff. Er besteht aus den zwei Komponenten Beton und einer Bewehrung aus Carbon in Form von Matten und Stäben. Im Gegensatz zum Stahlbeton, bei dem die Bewehrung aus Stahl ist, besteht die Bewehrung beim Carbonbeton aus zu Garnen oder Stäben weiterverarbeiteten Carbonendlosfasern (Filamenten). Das hierbei verwendete Carbonbewehrungsmaterial besitzt eine Zugfestigkeit von ca. 3.000 N/mm² und ist damit höher als die des üblichen Bewehrungsstahls (ca. 550 N/mm²), so dass im Vergleich weniger Bewehrungsmaterial benötigt wird.

Carbonbewehrung ist gegenüber den Beanspruchungen im Bauwesen chemisch inert und muss nicht wie die Stahlbewehrung durch eine mehrere Zentimeter dicke Betondeckung vor Korrosion geschützt werden. Für Bauteile aus Carbonbeton kann somit Material eingespart werden. Sie können beispielsweise deutlich dünner ausgeführt werden.

Die Bewehrung aus Carbon gibt es stab- und mattenförmig. Carbonkurzfasern haben derzeit lediglich untergeordnete Bedeutung und fallen nicht unter den Begriff Carbonbeton. Carbonstäbe werden in einem Pultrusionsprozess meist mit runden Querschnitten in verschiedenen Durchmessern hergestellt. Oft erfolgt eine Profilierung der Oberfläche, um eine gute Kraftübertragung zwischen Bewehrung und Beton zu erreichen. Die gitterartige Mattenbewehrung wird in einem textilverarbeitenden Prozess hergestellt, so dass diese oft auch die Bezeichnung Bewehrungstextil trägt. Der damit bewehrte Beton wird auch als Textilbeton bezeichnet. Die Mattenbewehrung wird mit verschiedenen Garnquerschnittsflächen und Gitterweiten angeboten. Es gibt einlagige 2D-Gelege und 3D-Bewehrungsstrukturen.

Geschichte

Die Erforschung des Carbonbetons fußt auf den Forschungen zu Textilbeton im Rahmen zweier Sonderforschungsbereiche der  Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) in Dresden und Aachen in dem Zeitraum von 1999 bis 2011. Die dabei gewonnenen wissenschaftlichen Erkenntnisse wurden sukzessive in die Praxis umgesetzt. Die Gründung des Deutschen Zentrums Textilbeton, des Tudalit e. V., der TUDATEX GmbH sowie der CarboCon GmbH sind das Ergebnis dieser intensiven Arbeit. Die Umsetzung in die Praxis entlang der gesamten Prozesskette – vom Werkstoff bis zum fertigen Bauteil – hat bereits begonnen und wird seit 2014 in Deutschlands größtem Forschungsprojekt im Bauwesen „C³ – Carbon Concrete Composite“ weitergeführt. Das C³-Projekt wird mit 45 Millionen Euro Fördermitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung BMBF im Rahmen der Förderinitiative Zwanzig20 – Partnerschaft für Innovation unterstützt und hat über 150 Mitglieder (Stand Ende 2016).

Anwendungen

Carbonbeton kann in zwei Bereichen eingesetzt werden: bei der Instandsetzung und Verstärkung von Bauwerken (Brücken, Wohn- und Industriegebäuden) und im Neubau. So wurde ein denkmalgeschütztes Tonnendach und eine denkmalgeschützte Kuppel in Zwickau mit Carbonbeton instandgesetzt, zwei Zuckersilos in Uelzen verstärkt und eine stillgelegte ehemalige Eisenbahnbrücke im fränkischen Naila saniert. Etabliert hat sich der Baustoff bereits bei leichten Fassadenplatten. Die weltweit erste reine Carbonbetonbrücke steht in Albstadt Ebingen.

Vorteile

Der signifikanteste Vorteil von Carbonbeton gegenüber dem Stahlbeton ist sein geringeres Eigengewicht und die Möglichkeit, besonders dünne Bauteile herzustellen. Da die Carbonbewehrung korrosionsbeständig ist, kann sie oberflächennah positioniert werden, was überhaupt erst die Herstellung von dünnen und leichten Betonbauteilen ermöglicht. Carbonbeton zeichnet sich durch eine enorme Tragfähigkeit und ein äußerst geringes Eigengewicht aus. Carbon ist viermal leichter und sechsmal tragfähiger als Stahl.

Nachteile

Ein Nachteil von Carbonbeton ist die geringe Erfahrung bezüglich des Recyclings. Die Forschungen zu Carbonbeton und seinem Recycling verfolgen den Ansatz, Carbon und Beton zu trennen, so dass beide Teile auch getrennt recycelt werden können – Beton im Betonrecycling und Carbon im Carbonrecycling – also dort wo auch Sportartikel, Autos, Flugzeuge usw. recycelt werden.

Ein weiterer Nachteil ist die derzeit noch fehlende Automatisierung.

Preise

Carbon und Stahl liegen derzeit (Stand 2016) hinsichtlich der Leistungsfähigkeit preislich auf Augenhöhe. Ein Kilogramm Stahl kostet nur ca. 1 Euro, 1 Kilogramm Carbon dagegen ca. 16 Euro. Die Dichte von Carbon ist allerdings viermal geringer und die Festigkeit sechsmal höher. Somit bekommt man für den 16-fachen Preis die 24-fache Leistungsfähigkeit. Positiv zu Buche schlägt für Carbonbeton im Preisvergleich mit Stahlbeton der deutlich reduzierte Materialeinsatz. Fassadenplatten oder Verstärkungsschichten mit Carbonbeton beispielsweise sind nur noch etwa 2 cm dick statt wie bei Stahlbeton circa 8 cm. Dies bedeutet, dass rund 75 % weniger Material hergestellt, transportiert, eingebaut sowie verankert werden müssen.

Siehe auch

Textilbeton

Literatur

• Kahnt, A.; Schladitz, F.; Tietze, M.; Scheerer, S.; Curbach, M.: Carbonbeton – Hochleistungsbaustoff mit Effizienzpotenzial / Carbon Concrete – a High-Performance Material with Great Efficiency Potential. DETAIL (2016) 4, S. 302–308 – Zweitabdruck in: best of DETAIL Material + Oberfläche (2016), S. 41–47
• Schladitz, F.; Tietze, M.; Lieboldt, M.; Curbach, M.: Carbon and Concrete – The Future of Construction. In: IABSE Conference – Bridges and Structures Sustainability – Seeking Intelligent Solutions. Guangzhou: IABSE, 2016, S. 240–241
• Tietze, M.; Schladitz, F.; Kahnt, A.; Curbach, M.: Modular Building Solutions with Carbon Reinforced Concrete. In: IABSE Conference – Bridges and Structures Sustainability – Seeking Intelligent Solutions. Guangzhou: IABSE, 2016, S. 242–243
• Curbach, M.; Schladitz, F.; Kahnt, A.: Revolution im Bauwesen – Carbon Concrete Composite – Ingenieurbaukunst 2015. Berlin: Ernst & Sohn, 2014, S. 172–177
• Frenzel, M.; Lieboldt, M.; Curbach, M.: Leicht Bauen mit Beton: Balkonplatten mit Carbonbewehrung. Beton- und Stahlbetonbau 109 (2014) 10, S. 713-725 - DOI: 10.1002/best.201400056
• Schütze, E.; Curbach, M.: Bedeutung standardisierter Prüfverfahren für Carbonbeton. In: TUDALIT e.V. (Hrsg.): Magazin Nr. 13 zur 7. Anwendertagung Textilbeton. Dresden, 2015, S. 30
• Qucosa (Suchbegriff Textilbeton)
• Sonderheft der Zeitschrift Beton- und Stahlbetonbau zum Thema Verstärken mit Textilbeton mit einem Carbonfasergelege, Jan. 2015

Weblinks

• C³ – Carbon Concrete Composite e. V.
• CarboCon GmbH
• Tudalit e. V.
• TUDATEX GmbH
• Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
• Bundesministerium für Bildung und Forschung BMBF
• Unternehmen Region "Zwanzig20 – Partnerschaft für Innovation"
• Deutsches Zentrum Textilbeton
• TUDALIT-Magazin
• TUDAG
• TU Dresden, Sonderforschungsbereich 528
• RWTH Aachen, Sonderforschungsbereich 528/532
• Carbonbeton – 8 Fakten zum innovativen Baustoff

Einzelnachweise

Kategorie:Betonart nach Eigenschaften Kategorie:Faserverstärkter Werkstoff Kategorie:Textilmaterial