Ökologische Aspekte von Carbonbeton

Wie Betonbauten ökologisch sein können

Derzeit ist Beton der weltweit meistverwendete Baustoff. Beim Carbonbeton ersetzen Kohlenstofffasern den sonst üblichen Bewehrungsstahl. Dies bringt zahlreiche Vorteile mit sich, die unter anderem zum Schutz der Umwelt beitragen.

Bei der Erneuerung des Brückenbelags haben die Carbonbetonplatten einen besonderen Charm: Sie sind ausgesprochen dünn. (Bild: alphabeton)

„Etwa 1,6 Milliarden Tonnen Zement, zehn Milliarden Tonnen Sand und Kies und eine Milliarde Liter Wasser werden pro Jahr weltweit im Betonbau verwendet. Allein aus der Zementherstellung resultieren rund fünf Prozent der weltweiten CO2-Emission.“ (Quelle BFT 12/20) Gelingt es, den Anteil des Betons zu reduzieren, ist also bereits ein großer Schritt in Richtung ökologischen Bauens getan. Genau hier hat Carbonbeton einen großen Vorteil.


Dank Carbon Ressourcen sparen

Die meisten Betonbauteile erhalten ihre Zugfestigkeit durch den Einsatz von Stahl. Aber Stahl korrodiert, weshalb er mit einer Mindestbetondeckung geschützt werden muss. Dies führt dazu, dass zum Beispiel Plattendicken von 35-40 cm, im Brückenbau sogar 50-60 cm, durchaus üblich sind.

Die Fassade des carbonbewehrten Betons wurde mithilfe von Strukturmatrizen gestaltet (Bild: Roy Thyroff)

Die Bewehrung aus Carbonfasern korrodiert nicht, weshalb die Betonüberdeckung wesentlich dünner ausfallen kann. Zuweilen reichen schon 10-15 mm aus, um die Kräfte einleiten zu können. Das bedeutet, dass bereits bei der Herstellung der Betonbauteile ein Großteil an Zement, Zuschlag und Wasser eingespart wird – also erst gar nicht umweltschädlich produziert werden muss.

Indessen bringt die Verschlankung der Bauteile weitere Vorzüge mit sich: Denn nicht nur bei der Herstellung, sondern auch beim Transport von Kies, Sand, Zementen und Co. fällt CO² an. Das heißt, wenn weniger Beton verbaut wird, müssen weniger Ausgangsstoffe auf die Baustelle beziehungsweise ins Fertigteilwerk transportiert werden.

Und es geht noch weiter: Werden die Betonbauteile im Fertigteilwerk hergestellt, müssen sie nach der Herstellung auf die Baustelle gebracht werden. Je leichter sie sind, desto weniger Treibhausgase fallen bei ihrem Transport und ihrer Montage an. Ein weiterer Pluspunkt der innovativen Bewehrung ist, dass auch sie selbst um ein Vielfaches leichter und wesentlich dünner als üblicher Armierungsstahl ist. Das kann beispielsweise den Vorteil mit sich bringen, dass für eine Baustelle zwei Lkw-Ladungen mit normalem Bewehrungsstahl erforderlich sind, während bei einer Carbonbewehrung nur eine benötigt wird.

Dieser Ansatz lässt sich, je nach Situation, auf weitere Logistikaspekte ausdehnen. Beispielsweise können bei einer vorgehängten Betonfassade, je nach Plattengröße, auch weniger Befestigungselemente erforderlich sein oder gar die Dimensionierung der tragenden Gebäudestruktur reduziert werden. 

Die weltweit erste Brücke, die völlig ohne Stahlbewehrung auskommt, entstand in Albstadt-Ebingen (Bild: solidian)

Dauerhafter als Stahlbeton

Die Lebensdauer von Stahlbeton ist enorm von den Umgebungsbedingungen abhängig. Hier müssen sich die Verantwortlichen unter anderem fragen: Befindet sich das Bauwerk in Küstennähe? Ist es Frost-Tausalz ausgesetzt? Kann es zu großen Temperaturschwankungen kommen? Denn diese Aspekte können dazu führen, dass die Stahlbewehrung vom Rost angegriffen wird und die Konstruktion nicht mehr die anfallenden Lasten abtragen kann. Dann muss abgewogen werden, was ökonomischer ist – Sanierung oder Abriss und Neubau des Gebäudes. Ein gutes Beispiel sind hierfür viele Brücken in Deutschland. Je nach Situation können die Verantwortlichen schon nach 30-40 Jahren vor dieser Entscheidung stehen. Und auch hier ist der Einsatz von Carbonbeton ein großer Schritt in die Zukunft sein. Auch wenn es bis jetzt noch keine Langzeiterfahrungen von cirka 30-40 Jahren gibt – dazu ist der Baustoff einfach noch zu jung –, kann man davon ausgehen, dass die Objekte auch über lange Zeit keine Korrosionsprobleme bekommen. Für glasfaserarmierte Betonfertigteile ist dieser Nachweis mit rund 10 Jahren Nutzungsdauer bereits erbracht. Carbonfertigteile sind seit mehr als acht Jahren im Einsatz und Glasfaserbeton seit rund 40 Jahren.

Der Brückenbelag dieser denkmalgeschützten Brücke bestand ursprünglich aus Holz und wurde dann durch Stahlbeton ersetzt. Im Zuge einer Sanierung kam Carbonbeton zum Einsatz. (Bild: alphabeton)

Recycelbar

Zu einem ökologischen Baustoff gehört selbstverständlich auch, dass er unproblematisch entsorgt oder – noch besser – recycelt werden kann. Hierzu führen einige Universitäten vielversprechende Forschungen durch. Neueste Untersuchungen haben gezeigt, dass sich sowohl Carbonstäbe als auch Carbongitter von der Betonmatrix trennen lassen. Einige Hersteller geben schon jetzt an, dass ihre textilen Bewehrungen problemlos recycelbar sind und als Fasern erneut dem Beton zugegeben werden können. Sobald sich dies kosteneffizient auf eine breite Masse von Carbonbewehrungen übertragen lässt, ist ein weiterer wichtiger Schritt in Richtung umweltschonenden Bauens getan.


Fazit

Carbonbeton ist ein neuartiger Baustoff, der zahlreiche Türen öffnet. Eine davon ist die in Richtung ökologischen Bauens. Bereits heute werden statisch relevante Bauteile vollständig mithilfe von Carbon bewehrt.

(Bild: solidian)

Aufgrund der zahlreichen Vorteile, die die Carbonfasern mit sich bringen, wird der Anteil dieser Bewehrung in den nächsten Jahren noch zunehmen – auch wenn er die herkömmliche Bauweise voraussichtlich nicht vollständig ersetzen wird. Eine Hürde hierzu ist allerdings das Baurecht. Aktuell gibt es noch keine Normen für den neuen Verbundbaustoff, was bei jedem Bauprojekt in Deutschland die Zulassung im Einzelfall oder eine allgemeine bauaufsichtliche Zulassung erforderlich macht. Um das Bauen mit Carbonbeton zu erleichtern, wären entsprechende gesetzliche Normungen sehr hilfreich. Der deutsche Ausschuss für Stahlbeton (DAfStb) erarbeitet in dem Unterausschuss Nichtmetallische Bewehrung aktuell Richtlinien, die das Bauen mit Carbonbeton vereinheitlichen und erleichtern werden. Zudem fördert der eingetragene Verein TUDALIT mit seinem Netzwerk und hochwertigen Veranstaltungen die Verbreitung von Wissen über textile Bewehrung und unterstützt so das Bauen mit Carbonbeton. Die Mitglieder des Vereins haben den Vorteil, aktiv daran mitwirken zu können, wie die zukünftigen Regularien zum Bauen mit Carbon ausgestaltet sind.

Weitere Informationen zum Verband Tudalit e.V.

erhalten Sie unter tudalit.de

Quelle: Tudalit e.V.

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