DI Dr Philipp Preinstorfer
Institut für Tragkonstruktionen / Betonbau – Technische Universität Wien
Carbonbeton ist ein Verbundwerkstoff, bestehend aus Beton und einer Hochleistungsbewehrung. Die Bewehrung wird aus Endlosfasern aus Kohlenstoff hergestellt und kann in Form von Stäben, Lamellen oder Textilien in Erscheinung treten. Carbonbewehrungen zeichnen sich durch sehr gute mechanische Eigenschaften und eine hervorragende Dauerhaftigkeit aus. So können sie eine bis zu sechsmal höhere Zugfestigkeit als konventionelle Stahlbewehrung aufweisen. Ein wesentlicher Vorteil liegt aber in der Korrosionsbeständigkeit der Bewehrung. Da Carbon nicht rostet, kann die Betonüberdeckung, die im konventionellen Stahlbetonbau benötigt wird, um die Bewehrung vor Korrosion zu schützen und mehrere Zentimeter dick ausfällt, bis auf wenige Millimeter reduziert werden. Dies gibt dem Ingenieur neue Möglichkeiten zur Realisierung schlanker und leichter Konstruktionen in die Hand.
Innovationsschub am Bau
Die Entwicklung von Kohlenstoffasern reicht bis in die 60er Jahre des 20 Jahrhunderts zurück. In die Flugzeug- und die Automobilindustrie hat dieser Werkstoff in Form von Faserverbundkunstoffen (FVK) schon länger Einzug gefunden. In der Baubranche führten erste Forschungsaktivitäten zur Entwicklung von Bewehrungsstäben aus FVK. Derzeit ist ein neuerlicher Innovationsschub, im Zuge der Entwicklung von Textilbewehrungen, zu verzeichnen. Dieser Name ist durch den textilen Herstellungsprozess geprägt, bei dem die Fasern zu mattenartigen Bewehrungsstrukturen verarbeitet werden. Auch österreichische Institute und Forschungseinrichtungen tragen zu einer Etablierung dieses Werkstoffes in der Bauindustrie bei. Beispielhaft wurden am Institut für Tragkonstruktionen der TU Wien grundlegende Arbeiten zum Verbundverhalten textiler Carbonbewehrungen in Beton geleistet.
Potential von Carbonbeton
Die technische Anwendbarkeit von Carbonbewehrung wurde in mehreren Pilotprojekten bereits bewiesen. Insbesondere textile Bewehrungen, mit ihren vielseitigen Formgebungsmöglichkeiten, weisen einen hohen Innovationsgehalt auf. Der Bau von filigranen Schalenkonstruktionen, wie der T3-Pavillon der RWTH Aachen, oder die Sanierung mit geringem Materialeinsatz, wie bei der Tonnenschale in Zwickau, zeugen vom hohen Potential dieses Werkstoffes. In Österreich kam Textilbeton beispielhaft unter dem Namen Donauwelle bei der Herstellung ressourcenoptimierter Grillmöbel zur Anwendung, die entlang der Donauinsel in Wien zur Benützung bereit stehen.
Für eine nachhaltigere Entwicklung
Im Angesicht der aktuellen Klimadebatte wird durch die Einführung von Carbonbeton ein starker umweltrelevanter Nutzen sichtbar. Die Bauindustrie ist für ca. 11% der globalen CO2 Emissionen verantwortlich, wovon ein großer Teil auf den Betonbau als den weltweit am meisten verwendeten Baustoff entfällt. Neue Strategien sind notwendig, um die Pariser Klimaziele zu erreichen. Mit Carbonbeton können leichtere Tragwerke gebaut werden, wodurch nicht nur Ressourcen eingespart sondern auch der Transportaufwand verringert wird. Darüber hinaus weisen Bauteile aus Carbonbeton eine erhöhte Lebensdauer auf, was sich positiv auf den ökologischen Fußabdruck auswirkt. Dadurch kann Carbonbeton zu einer nachhaltigeren Entwicklung im Betonbau beitragen.
