Cube: Das weltweit erste Gebäude aus Carbonbeton. Fotomontage: TU Dresden
Erstes Gebäude aus Carbonbeton
Die TU Dresden erstellt das weltweit erste Betongebäude mit einer Bewehrung aus Kohlenstofffasern.
Stahlbeton ist derzeit der wichtigste Baustoff der Welt. Doch in Zeiten des Klimawandels steht er gleichzeitig zunehmend in der Kritik. Zu dick ist die Betonschicht, die benötigt wird, um den Stahl vor Korrosion zu schützen, zu gross der Verbrauch an CO2-intensivem Zement. Wenn es nach der Technischen Universität Dresden (TU Dresden) geht, soll deshalb in Zukunft Carbonbeton, also der Materialverbund aus einer nichtrostenden Kohlenstofffaser-Bewehrung und Hochleistungsbeton, konventionellem Stahlbeton den Rang ablaufen. Der Materialwechsel hin zu Carbonbeton würde den Energiebedarf und den CO2-Ausstoss bei der Herstellung und Instandsetzung von Bauwerken um bis zur Hälfte reduzieren und wertvolle Ressourcen schonen, schreibt die TU Dresden.
Schwungvoller Experimentalbau
Die Ergebnisse ihrer Carbonbeton-Forschung will die Hochschule nun einer breiten Öffentlichkeit ganz konkret vermitteln. Dafür baut die TU Dresden das weltweit erste Gebäude aus Carbonbeton. Dieser Tage gab die sächsische Landeshauptstadt grünes Licht und erteilte die Baugenehmigung. Bis Ende 2020 wird an der Einsteinstrasse ein in seiner Bauweise aussergewöhnliches und in der Optik futuristisch anmutendes Gebäude entstehen: Ein 220 Quadratmeter grosser Experimentalbau, der gleichzeitig als Versuchsstand dienen soll.
Das ursprünglich als Würfel geplante Gebäude mit dem Projektnamen «Cube» hat zusätzlichen architektonischen Schwung erhalten. Zwei symmetrisch gegenüber angeordnete Twist-Elemente werden gleichzeitig den seitlichen sowie oberen Raumabschluss bilden und das ausserordentliche Anwendungsspektrum der Carbonbetonbauweise veranschaulichen. Das Leuchtturmprojekt des vom deutschen Bundesministerium für Bildung und Forschung finanzierten Projektes «C³ – Carbon Concrete Composite» bündelt somit alle Ergebnisse, die seit 2014 in diesem Projekt intensiv erforscht werden.
Was ist Carbonbeton?
Carbonbeton ist ein Verbundwerkstoff aus Beton und einer Bewehrung aus Kohlenstofffasern (Carbon). Die Besonderheit steckt dabei in den Carbonfasern. Bis zu fünfzigtausend dieser feinen Faserchen werden zu Langfasern und anschliessend zu einem Garn zusammengefasst. Die Garne werden daraufhin in einer Textilmaschine zu einem Gelege verarbeitet und mit einer Beschichtung versehen. Die hochtragende, nichtrostende Bewehrung aus Carbon lässt eine Lebensdauer erwarten, die weit über den heutigen Konstruktionen aus Stahlbeton liegt und stellt somit eine rohstoffsparende Alternative im Bauwesen da.
Weltweit ist heute Stahlbeton der wichtigste Baustoff. Um den Stahl vor Korrosion zu schützen, wird er mit einer dicken Betonschicht überdeckt. Nach Wasser ist Beton mit circa fünf Milliarden Kubikmetern der weltweit am meisten verwendete Rohstoff. Beton per se besteht aus Zement, Sand, Kies und Wasser. 1,6 Milliarden Tonnen Zement, zehn Milliarden Tonnen Gesteinskörnung (Sand und Kies) und eine Milliarde Tonnen Wasser pro Jahr werden weltweit für die Entstehung von neuen und der Sanierung von alten Gebäuden und Brücken verwendet.
Der Materialwechsel von Stahlbeton zu Carbonbeton ermöglicht mit der Carbonbetonbauweise einerseits eine Materialersparnis von bis zu 80 Prozent und reduziert andererseits den Energiebedarf und CO2-Ausstoss um bis zu 50 Prozent. Zur Herstellung von Carbon wird bisher noch Erdöl genutzt – da es momentan preiswert und im Vergleich zu den benötigten Mengen hinreichend verfügbar ist. In Zukunft könnte die Carbonherstellung aber aus Ligninen, Holzabfallprodukten, die bei der Papierherstellung übrig bleiben, erfolgen.
Quelle: Baublatt (CH) und TU Dresden