Mit Carbonbeton zu neuen Lösungen im Städte-, Straßen- und Brückenbau
Leichtbau-Forscher der TU Chemnitz haben Schalenelemente aus Carbonbeton entwickelt
Beton, der mit Textilien statt Stahl verstärkt ist, vereint zahlreiche Vorteile: Er spart Rohstoffe, hat ein hohes Leichtbaupotenzial und ermöglicht somit neue Anwendungsgebiete, die auf filigrane Strukturbauteile abzielen. Verstärkungstextilien wie Carbon rosten nicht und haben somit eine hohe Lebensdauer. Sie erlauben es, Betonschichten dünner und Bauteile schlanker zu gestalten. „Um textilverstärkte Betonplatten als filigrane Tragstrukturen – beispielsweise als gekrümmte Schalen – zu nutzen, benötigten wir neue Lösungsansätze hinsichtlich der Materialzusammensetzung und der Herstellungstechnologie“, sagt Dr. Sandra Gelbrich, Leiterin der Fachgruppe „Leichtbau im Bauwesen“ an der Professur Strukturleichtbau und Kunststoffverarbeitung der Technischen Universität Chemnitz. Die Wissenschaftler der TU Chemnitz haben textilverstärkte Betonschalen, bestehend aus hochfestem Feinbeton und Carbonbewehrung, entwickelt und berechnet. Entstanden sind freigeformte Versuchsbauwerke in Schalenbauweise.
Die dünnwandigen Schalen aus Carbonbeton haben die Forscher mit Hilfe eines flexiblen Schalungssystems aus Glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) hergestellt. Dabei haben sie in der Form zuerst die textilen Bewehrungsstrukturen mit Harz beschichtet und vorgeformt und anschließend die Schalen mit integriertem Textil betoniert. „Neben der effizienten Fertigung von gekrümmten Textilbeton-Elementen zeichnen sich die GFK-Schalungen dadurch aus, dass sie exzellente Betonqualitäten ermöglichen“, sagt Gelbrich und ergänzt: „Zur belastungsgerechten Integration der textilen Bewehrung haben wir neue kunststoffbasierte Positionierhilfen entwickelt.“ Als Referenzbauwerke haben die Wissenschaftler auf dem Campus der TU Chemnitz Forschungspavillons aus Carbonbeton errichtet. „Ein besonderes Highlight ist die bauwerksintegrierte LED-Beleuchtung, die durch spezielle sticktechnologisch hergestellte Touchsensoren in Handform gesteuert wird“, hebt Gelbrich hervor.
Die Forschung und Entwicklung an dem Materialverbund aus Carbonfasern und Hochleistungsbeton geht weiter: So wollen Wissenschaftseinrichtungen gemeinsam mit Unternehmen mit Carbonbeton langlebiger, ressourcenschonender und ästhetischer bauen. Um diese Vision umzusetzen, haben sich mehr als 130 Partner, darunter auch die TU Chemnitz, im Forschungskonsortium „C3 – Carbon Concrete Composite“ zusammengeschlossen. Ziel ist ein Baustoff, bei dem die korrosionsanfällige Stahlbewehrung durch eine weniger reparaturbedürftige Materialkombination aus Carbonfasern, Textilstrukturen und Beton ersetzt wird. „Zudem sollen neue Eigenschaften wie thermische und elektrische Leitfähigkeit die Beheizbarkeit und Sensorik der Bauteile ermöglichen. Der neue Baustoff soll formbarer, stabiler, intelligenter, schadstoffärmer und besser recycelbar sein“, fasst Gelbrich zusammen und hebt hervor: „Wir erhoffen uns völlig neue Möglichkeiten im Städtebau aber auch für den Brücken- und den Straßenbau.
Auf dem Sportplatz der TU Chemnitz haben die Forscher Pavillons aus Carbonbeton als Referenzobjekte errichtet. Diese sind mit Sticksensoren ausgerüstet, über die sich die Beleuchtung steuern lässt.
TU Chemnitz/Dr. Sandra Gelbrich
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