Neuartiger Baustoff soll Brücken retten
Ein innovativer Verbundbaustoff mit Carbon soll das Bauwesen revolutionieren.
Beton ist das weltweit meistverwendete Material nach Wasser. Straßen, Brücken, Tunnel, Gebäude, Masten, Stützwände, Abwasseranlagen und vieles mehr werden aus stahlbewehrtem Beton – kurz Stahlbeton – gebaut.
Korrosion als gefährlicher Feind
Doch es gibt einen gefährlichen Feind: Korrosion. Der eingebettete Spann- und Bewehrungsstahl kann rosten. Die Folge: gesperrte Brücken, geschlossene Schulen und einsturzgefährdete Dächer. Das größte Bauforschungsprojekt Deutschlands, „C³ – Carbon Concrete Composite“ (C-Cube), befasst sich daher mit der Erforschung und Etablierung eines neuen Baustoffes: Carbonbeton.
Carbon erhöht Lebensdauer
Carbon korrodiert nicht, erhöht damit die Lebensdauer von Bauteilen und schont die Ressourcen. Das „C-Cube“-Projekt wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung im Programm „Zwanzig20–Partnerschaft für Innovation“ gefördert. 130 interdisziplinäre Partner sind an dem von der TU Dresden initiierten Konsortium beteiligt. Ein wichtiger Partner ist die TU Berlin mit dem Teilprojekt „Vorgespannter Carbonbeton für Straßenbrücken und Flächentragwerke“, das im Institut für Bauingenieurwesen, Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Massivbau angesiedelt ist.
Fester und leichter als Stahl
„Nichtrostende Materialien wie Carbon müssen nicht vor Korrosion geschützt werden, so kann die für das jeweilige Bauteil notwendige Betonmenge erheblich reduziert werden. Zum Beispiel sind Bewehrungsstäbe aus Carbon bis zu fünfmal fester als Stahlstäbe und wiegen nur 20 Prozent davon“, erklärt Dr. Arndt Goldack, der das Projekt an der TU Berlin leitet. „Auch Stahlbetonbauteile, zum Beispiel für Fassaden, sind üblicherweise rund acht Zentimeter dick. Mit Carbon bewehrt können sie auf nur zwei Zentimeter reduziert werden.“
Filigranere Architektur
So sorgt das Bauen mit Carbonbeton nicht nur für eine längere Lebensdauer von Bauwerken, sondern auch für eine filigranere, elegantere Architektur. Die TU-Wissenschaftler erproben zusammen mit der Industrie bereits den Einbau von Carbonbewehrungen in Schalungssysteme oder die Herstellung ganzer Brückenträger, Dach-, Decken-, Wand- und Fassadenelemente. Insbesondere entwickeln sie sogenannte Vorspanntechniken, mit denen die Carbonteile gespannt werden sowie gebogene Carbonbewehrungen zum Beispiel für den Brückenbau.
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Tragverhalten solcher Bauteile prüfen
„Wir betreten alle mit diesem Projekt komplettes Neuland“, sagt Goldack. „Daher ist die Prüfung des Tragverhaltens solcher Bauteile besonders wichtig. Sie wird hier in der Peter-Behrens-Halle durchgeführt. Das Fachgebiet verfügt über jahrelange Erfahrung mit Carbon-Zugelementen, unter anderem mit unserer 13 Meter langen Spannbandbrücke, an der auch ein System zur aktiven Schwingungskontrolle realisiert wurde.“ Der besondere Clou an dieser Brücke sind pneumatische „Muskeln“, die gezielt angesteuert werden können, erstarken oder erschlaffen, um die Schwingungsamplituden zu reduzieren und zu kontrollieren.