Karbonbeton statt Stahlbeton 11.01.2016, 08:09 Uhr

Schluss mit rostenden Autobahnbrücken

Chemnitzer Forscher haben Pavillons gebaut, die eine Wandstärke von gerade mal vier Zentimetern haben. Sie bestehen aus faserverstärktem Beton. Dieses Material soll einmal Stahlbeton ersetzen, damit Autobahnbrücken nicht mehr vom Rost zerfressen werden.

Auf dem Sportplatz der TU Chemnitz haben die Wissenschaftler Pavillons aus Karbonbeton als Referenzobjekte errichtet. Diese sind mit Sticksensoren ausgerüstet, über die sich die Beleuchtung steuern lässt. 

Auf dem Sportplatz der TU Chemnitz haben die Wissenschaftler Pavillons aus Karbonbeton als Referenzobjekte errichtet. Diese sind mit Sticksensoren ausgerüstet, über die sich die Beleuchtung steuern lässt. 

Foto: Dr. Sandra Gelbrich/TU Chemnitz

3,5 Meter hoch und gerade mal vier Zentimeter dick sind die Beton-Pavillons, die seit kurzem auf dem Sportplatz der Technischen Universität Chemnitz stehen. Bestünden sie aus herkömmlichen Baustoffen wären die filigranen Gebilde gleich nach dem Aufstellen eingestürzt. Dass das nicht geschieht liegt an einer speziellen Bauweise. Die Kräfte, die der Hochleistungsbeton nicht auffangen kann, deckt ein Gelege aus Kohlenstofffasern im Inneren ab.

Üblicherweise werden Bauteile aus Beton mit Stahlmatten oder -seilen verstärkt. Doch die können, wenn der Beton beschädigt wird, rosten und beispielsweise die Tragfähigkeit ganzer Autobahnbrücken gefährden. Mit Karbonbeton – Carbon ist die englische Bezeichnung für Kohlenstoff – kann das nicht passieren, weil die Kohlenstofffasern Umwelteinflüssen gegenüber resistent sind.

68 Millionen Euro für bessere Baustoffe

Das Team um Professor Sandra Gelbrich, Leiterin der Fachgruppe „Leichtbau im Bauwesen“, ist Teil der Initiative „C3 – Carbon Concrete Composite“. Deren Ziel ist ein Baustoff, bei dem die korrosionsanfällige Stahlbewehrung durch eine Materialkombination aus Kohlenstofffasern, Textilstrukturen und Beton ersetzt wird. Das Projekt wird getragen von 40 Unternehmen und Forschungseinrichtungen. Das Bundesforschungsministerium  hat dafür 45 Millionen € lockergemacht. Dazu kommen 23 Millionen €, die die beteiligten Unternehmen beisteuern.

Eine Menge Handarbeit

Das Gelege aus Kohlenstofffasern besteht aus kreuzweise übereinandergelegten Rovingen, das sind Bündel aus jeweils 50.000 Fasern. „Sie fühlen sich an wie schwarze Seide“, sagt Andreas Ehrlich, der zum Gelbrich-Team gehört. Deshalb sprechen die Forscher gern von Textilbewehrung. Als Außenschalung dient eine Form aus Glasfaserverbundwerkstoff. Die erste Betonschicht wird aufgespachtelt. In den noch feuchten Beton drücken die Ingenieure die erste Gelegeschicht. So wird der Pavillon Schicht für Schicht aufgebaut und nach dem Aushärten von der Schalung befreit.

Karbonbeton soll einmal Stahlbeton ersetzen, damit Autobahnbrücken nicht mehr vom Rost zerfressen werden.

Karbonbeton soll einmal Stahlbeton ersetzen, damit Autobahnbrücken nicht mehr vom Rost zerfressen werden.

Foto: Oliver Berg/dpa

„Das ist eine Menge Handarbeit“, sagt Ehrlich. Die Chemnitzer Forscher haben bereits eine Technik erdacht, Formteile industriell herzustellen. Dazu wird das Gelege mit Abstandshaltern in einer geschlossenen Schalung platziert. Dann gießen sie dünnflüssigen Beton hinein, der mit kleinen Steinchen versetzt ist.

Fahrbahnen könnten eisfrei bleiben

Die Chemnitzer Pavillons sind mit einer Innenbeleuchtung aus Leuchtdioden ausgestattet worden. Eingeschaltet werden sie mit einem in den Beton integrierten Näherungsschalter. Die Bauweise ermöglicht es, auch andere Sensoren zu integrieren, die beispielsweise die Belastung messen. Das wäre interessant für Brücken. Auch Heizdrähte lassen sich eingießen, etwa um Betonfahrbahnen im Winter eisfrei zu halten.

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