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Leichte Bewehrung aus Carbonfasern schont das Klima

ThinKing April 2021
Leichte Bewehrung aus Carbonfasern schont das Klima

Die Carbon-Bewehrung »solidian GRID« ist von der Landesagentur für Leichtbau Baden-Württemberg zum »ThinKing« im April 2021 gewählt worden. Die Bewehrung aus Carbonfasern ist besonders leicht und fest und ermöglicht damit ressourcenschonenderes Bauen.

Carbonbeton hat im Vergleich zu Stahlbeton einige Vorteile. Einer davon liegt im Material begründet: Carbonfasern korrodieren nicht, deshalb kann die Betondeckung um die Bewehrung deutlich dünner ausfallen. Somit sind schlankere Bauteile möglich, wodurch sich wiederum gestalterische Freiheiten für Architekten ergeben und enorme Mengen an Ressourcen eingespart werden können.

„Statt acht Zentimeter können Fassadenplatten aus Beton mit einer Carbon-Bewehrung nur drei Zentimeter dick sein – bei gleicher Tragfähigkeit“, erklärt Dr.-Ing. Christian Kulas, Geschäftsführer der solidian GmbH.

Carbonbeton zeichnet sich darüber hinaus durch seine hohe Wirtschaftlichkeit aus, da das Material langlebig und wartungsarm ist. Selbst bei den Transportkosten ergeben sich deutliche Kostenvorteile, da im Werk hergestellte Beton-Fertigteile durch die Carbon-Bewehrung deutlich leichter sind.

Warum also hat sich dieser Baustoff nicht schon längst durchgesetzt? Das liegt u.a. daran, dass man bis vor wenigen Jahren noch nicht in der Lage war, die Carbongitter in den Standardmaßen herzustellen, wie sie bei herkömmlichen Stahlbewehrungen üblich sind.

Verbesserte Festigkeit führt zu besserer Materialausnutzung

Heute kann die solidian GmbH die Matten für »solidian GRID« im baupraktischen Standardmaß 2,3 m x 6,0 m produzieren. Die maximalen Abmessungen liegen bei 3,0 x 8,0 m. Zukünftig werde man sogar Rollenware bis 80 m Länge anbieten können, so Dr.-Ing. Christian Kulas.

Dank der neuen Maße können auch die erforderlichen Mattenstöße erheblich reduziert werden. Daraus ergibt sich ein materialeffizienter Umgang mit den Matten sowie ein schnelleres Arbeiten im Beton-Fertigteilwerk, da weniger Bewehrungsmatten miteinander verbunden werden müssen.

„Mit unserem neuen Verfahren können wir aber nicht nur die größeren Abmessungen herstellen, sondern es gelang uns auch, die mechanischen Eigenschaften – insbesondere die Zugfestigkeit – nochmals deutlich zu verbessern“, sagt Dr.-Ing. Christian Kulas.

Dazu werden die feinen Carbonfasern zunächst gebündelt und dann in Gitterform ausgelegt. Anschließend werden sie mit Epoxidharz getränkt und später ausgehärtet. Zugfestigkeit und Bruchspannung werden dabei maßgeblich durch die Tränkung und Aktivierung aller Fasern im Gitter beeinflusst.

Bei herkömmlichen Carbon-Bewehrungsmatten liegt die mittlere Bruchspannung bei ca. 3.200 N/mm² bei einer Streuung von etwa zehn Prozent. Das neue »solidian GRID« weist im Vergleich dazu eine höhere mittlere Bruchspannung von bis zu 4.000 N/mm² mit einer viel geringeren Streuung von etwa fünf Prozent auf. Dies entspricht einer Leistungssteigerung von etwa einem Viertel – und bedeutet in der Praxis, dass die Gitterabstände der Bewehrung größer gewählt werden können – oder die Bewehrung selbst noch dünner ausfallen kann.

Noch nicht zu Ende erfunden

Auf dem Weg zum Standard für leichtes Bauen

Den Weg zur Standardisierung und zur Aufnahme in die einschlägigen Regelwerke für die Bauindustrie verfolgt das solidian-Team mit viel Energie: „Derzeit benötigen wir für den Einsatz von »solidian GRID« noch eine Zulassung im Einzelfall – an der allgemeinen baurechtlichen Zulassung und den entsprechenden einschlägigen Richtlinien arbeiten wir in verschiedenen Gremien mit, das wird gelingen, aber noch etwas dauern“, erklärt Dr.-Ing. Kulas.

Als neuer Standard könnte sich der Baustoff zukünftig auch in den Kostenrechnungen bemerkbar machen: Es muss dabei nicht nur weniger Beton und damit Zement, Wasser und Sand eingesetzt werden. Auch über den deutlich längeren Lebenszyklus sind die Kosten für Instandhaltung und Wartung überschaubar.

Bis sich jedoch der neue Baustoff in der Fertigteilherstellung und vor Ort auf den Baustellen durchsetzt, braucht es nicht nur die allgemeine Zulassung, sondern auch die Bereitschaft der gesamten Planungskette, Innovationen zuzulassen und voranzutreiben. Für solidian bedeutet dies neben einem  überzeugenden Produktsortiment auch eine gute Beratung der Beteiligten am Bau.

Dr.-Ing. Christian Kulas: „Unser Vorteil ist nicht nur das breite Produktsortiment an Carbon-Bewehrungen, sondern vor allem unsere umfassende Beratung, die wir Architekten und Bauingenieuren sowie den Herstellern im Fertigteilwerk anbieten.“

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Die Vorteile von Carbonbeton auf einen Blick

  • Leichter Bauen mit Carbonbeton spart viele Tonnen Beton: Je nach Bauteil können 50 bis 80 Prozent an knappen Ressourcen wie Zement, Sand und Wasser eingespart werden.
  • Carbonbeton verringert CO2-Emissionen und schont das Klima.
  • Verbesserte, hohe Festigkeiten der Carbonbewehrung ermöglichen besonders ressourcenschonendes Bauen.
  • Lange Lebensdauer, weil Carbon nicht korrodiert.
  • Wirtschaftlich: niedrige Logistikkosten in der Bauphase und niedrige Instandhaltungskosten über die lange Lebensdauer.

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