Blick über den Tellerrand: Nachhaltiges Bauen mit Carbonbeton

Carbon im Beton, wie funktioniert das?

Das Prinzip ist ähnlich dem des altbekannten Stahlbetons, nur wird hier Carbon statt Stahl als Bewährung eingesetzt. Die einzelnen Fasern werden zu Langfasern zusammengefügt, daraus wird dann ein Garn entwickelt. Dieses Garn wird weiterverarbeitet, um die nötige Bewährung für den Beton herzustellen. Ein wichtiger Vorteil ist unter anderem die Langlebigkeit: Bauwerke aus Stahlbeton haben ein gewisses Wartungsintervall, durch das Korrosionsverhalten des Stahls müssen schon nach 50 bis 70 Jahren Sanierungsmaßnahmen eingeleitet werden. Zudem wird weniger Material benötigt, um die gleichen Eigenschaften zu erreichen. So geht man davon aus, dass Carbonbeton sechsmal tragfähiger und dabei auch um einiges leichter ist.

An den Bauabläufen ändert sich dagegen fast nichts, genauso wie die bisher üblichen Betonfertigteile werden auch die Elemente aus Carbonbeton im Werk vorgefertigt. Der Transport zur Baustelle wird durch die Gewichtseinsparung unkomplizierter und effizienter, auf der Baustelle wird der Baustoff genauso behandelt wie der bisherige Stahlbeton. Auch in der Verwertung können die gleichen Prozesse wie beim Stahlbeton angewendet werden und so ist eine problemlose Markteinführung mit den bisherigen Baubetrieben und Strukturen möglich.

Baustoff der Zukunft

Was macht diesen Baustoff nun aber so „ökologisch“? Grundsätzlich ist es kein Geheimnis, dass Beton einer der größten Klimasünder ist. So verursacht schon allein die Zementherstellung sehr hohe CO2-Emissionen. Dazu tragen vor allem zwei Prozesse bei: Zum einen die Beheizung des Ofens, in welchem der Zementklinker hergestellt wird und zum anderen die Entsäuerung von Kalkstein. Die Bindemittel für den Carbonbeton, die dank der nichtrostenden Eigenschaften einen niedrigeren Säurewert haben dürfen, verursachen hingegen 70 Prozent weniger CO2 in der Produktion.

Aktuell werden die Kohlenstoffasern allerdings aus Erdöl hergestellt, dies könnte sich allerdings schon bald ändern. So ist es beispielsweise möglich die Fasern aus Lignin aus Holzabfällen zu gewinnen. So schließt sich auch der Kreis zum uns bekannten Baustoff Holz und das Ganze wird nochmal um einiges ökologischer. Außerdem gibt es laut einem Chemiker aus München, Professor Brück, scheinbar die Möglichkeit mit einer Algenart, das CO2 aus der Luft zu filtern. Diese Algen stellen durch den Stoffwechsel Rohstoffe für die Produktion von Carbonfasern her.

Erstes Gebäude aus Carbonbeton

In Dresden, auf dem Campus der Technischen Universität, steht das weltweit erste Gebäude aus Carbonbeton, der CUBE, vor der Fertigstellung. Dabei wurde auch schon die Tauglichkeit für eine Massen Fertigung nach diesem Prinzip versucht und für umsetzbar erklärt. Das Gebäude zeigt neben den konstruktiven Möglichkeiten auch im Hinblick auf die Gestaltungsmöglichkeiten, was mit dem neuen Baustoff alles möglich ist. „Das Ergebnis spricht für sich. Die Mitarbeitenden von Hentschke Bau und Bendl HTS haben eine bauliche Meisterleistung erbracht. Sie stellten sich der Herausforderung, mit noch ungeregelten, neuentwickelten Bauprodukten eine ästhetisch anspruchsvolle Fertigteil- und Ortbetonstruktur mit wenig erprobten, anspruchsvollen Bautechniken zu erstellen. Durch ihr großes Fachwissen, handwerkliches Geschick und ausgesprochener Innovationskraft haben sie der Carbonbetonbauweise Leben eingehaucht“, so Manfred Curbach, Professor für Massivbau an der Fakultät für Bauingenieurwesen der Technische Universität Dresden.

In Sachsen wurde Ende letzten Jahres bereits eine Straßenbrücke aus Carbonbeton eröffnet, auch hier war die TU Dresden beteiligt. Sie ist mit einem zugelassenen Fahrzeuggewicht von mehr als 40 Tonnen sogar für den Schwerlastverkehr geeignet. „Brückenbau gehört zu der Königsdisziplin im Bauingenieurwesen. An diesem Beispiel zeigen wir eindrucksvoll, dass Carbonbeton diese Disziplin nicht nur bestens beherrscht, sondern zudem einen wesentlichen Beitrag zum klimaneutralen, wartungsarmen und nachhaltigen Bauen leistet,“ sagte Dr.-Ing. Frank Schladitz, Geschäftsführer im Verband C³ – Carbon Concrete Composite e. V.

Nun muss sich nur noch beweisen, wie sich der Baustoff auf lange Zeit verhält. Um dies zu überprüfen, wird der CUBE und auch die Brücke nach Fertigstellung von Wissenschaftlern der TU Dresden weiter überwacht. Der Grundstein ist gelegt: Geschwungene Formen,

Brückenelemente, dünne Wände und viel Glas – moderne Architektur mit ökologischem Beton!

Für vorgespannte CPC-Betonelemente gibt es sogar schon eine allgemeine bauaufsichtliche Zulassung beim DiBt, in dieser ist eine statische Bemessung enthalten, mit der einige Bauteile, wie beispielsweise Treppenstufen, Balkonplatten oder Fuß- und Radwegbrücken individuell bemessen werden können.

Weiterführende Informationen:

• Video zum Stoffkreislauf des Carbonbetons
• Carbon Concrete Composite e.V.
• Video zum CUBE-Projekt

Bilder: Carbon Concrete Composite e.V. / TU Dresden