03.04.2023 — Online-Redaktion Verlag Dashöfer. Quelle: Deutsches Institut für Bautechnik.
Eröffnet und moderiert wurde der Dialog von DIBt-Präsident Gerhard Breitschaft. Dank der sehr offen gehaltenen Gesprächsatmosphäre schlossen sich an die Überblicksvorträge von Prof. Curbach, Prof. Jehle und Dr. Schladitz (alle TU Dresden) sowie Prof. Wiens (DAfStb), Prof. Hegger (RWTH Aachen) und Dr. Streibel (Universität Rostock) jeweils eine differenzierte und engagierte Diskussion an.
Bei dem Verbundwerkstoff Carbonbeton wird eine hochzugfeste, weitgehend korrosionsresistente, nichtmetallische Bewehrung aus kunststoffgetränkten Carbonfasertextilien oder Carbonstäben mit druckfestem Beton verbunden. Damit sollen dauerhafte, ressourcenschonende Lösungen für den Neubau sowie die Erhaltung und Verstärkung im Bestand geschaffen werden (s. Abbildung). Doch wie sieht es dabei mit Nachhaltigkeit, Gesundheits- und Brandschutz aus?
Im Gespräch wurde deutlich, dass die anwesenden Vertreter der Universitäten Dresden, Aachen und Rostock die benannten Themen für eine moderne Anwendung proaktiv adressieren.
In einem Vortrag wurde beispielsweise dargestellt, dass bisherige Versuche zur Entstehung gesundheitsrelevanter Stäube beim Trennschleifen von PAN[1]-basiertem Carbonbeton sowie dem Bewehrungsmaterial (hier Stäbe und Gitter) keine statistisch signifikanten Ergebnisse für die Entstehung von lungengängigen WHO-Fasern[2] lieferten. Zukünftig erfolgen noch weitere Untersuchungen bezüglich der Auswirkungen auf Faserbruchstücke z.B. infolge thermischer Vorbehandlung.
Weiterhin haben realitätsnah große Demonstrationsversuche die technische Machbarkeit eines Recyclings von Carbonbeton mit moderner, verfügbarer Abbruch- und Aufbereitungstechnik gezeigt.
Unmittelbare Beeinträchtigungen der mechanischen Eigenschaften des Betons durch die wenigen verbleibenden Carbonfaserreste in rezyklierten Betonfraktionen, auch in Hinsicht auf eine etwaige Kontaktkorrosion der Bewehrung beim Wiedereinsatz, werden dabei kaum gesehen.
Nach den vorgestellten Ergebnissen von Ökobilanzierungen, welche das Optimierungspotential einer groß-industriellen Bewehrungsproduktion noch gar nicht erfassen, wird die neuartige Bewehrung gegenüber dem konventionellen Bewehrungs- oder Spannstahl kein höheres Treibhauspotenzial aufweisen. Andererseits werden sehr schlanke, lebensdauerverlängernde und neuartige Konstruktionsansätze ermöglicht, die mittelbar erheblich zur erforderlichen Ressourcenersparnis im Massivbau beitragen können. Allerdings sind in Hinsicht auf diese Priorität weitere Ansprüche und Anforderungen, z.B. an Schallschutzeigenschaften, zu berücksichtigen und gegen Nachhaltigkeitsziele abzuwägen.
Ebenfalls beleuchtet wurde das wichtige Thema des Brandschutzes. Hinreichende Brandschutzeigenschaften sind ein entscheidender Bestandteil bauaufsichtlicher Verwendbarkeitsnachweise und ein Einsatz in tragende Strukturen des Hochbaus ohne sie problematisch. Aufgrund der bestehenden Untersuchungsergebnisse zu den Materialeigenschaften und bei Einhaltung bestimmter Randbedingungen sind die Forschungsteams zuversichtlich, dass diese Nachweise erbracht werden können. Wirksame Randbedingungen sind zweifellos die Einbettung und Volumenbegrenzung der Bewehrung in Beton, die Verhinderung der Leichtbrennbarkeit des eingebetteten Carbonbewehrungsmaterials durch geeignete Maßnahmen und die verhältnismäßig hohe Temperaturunempfindlichkeit der Carbonbewehrung.
Für die Anwendung notwendige, erste verallgemeinerbare Bemessungsregeln und Prüfmethoden für Carbonbewehrungen werden bald durch die aktuell im Entwurfsstadium befindliche Richtlinie des DAfStb "Betonbauteile mit nichtmetallischer Bewehrung" der interessierten Fachöffentlichkeit zur Verfügung stehen. Der Inhalt dieser Richtlinie und die Möglichkeiten wurden ebenfalls auf der Veranstaltung vorgestellt. Die Bewehrung selbst wird weiterhin eines bauaufsichtlichen Verwendbarkeitsnachweises bedürfen. In diesen Bescheiden kann später die Richtlinie für die Anwendung herangezogen werden.
In den Schlussworten von Forschenden, Teilnehmenden und Moderation wurde betont, welche Chancen und Herausforderungen der weittragende Einsatz der neuartigen Materialkombination birgt. Der aufgezeigte Wissensstand und dessen Überführung in technische Regeln machen zuversichtlich, dass die wichtigen diskutierten Themen technisch lösbar sind und der breiteren Anwendbarkeit unter Berücksichtigung des aktuellen Kenntnisstands nicht entgegenstehen.
[1] Kurzbezeichnung für Polyacrylnitril, dem Grundstoff für u.a. die Herstellung von Kohlenstofffasern.
[2] Als WHO-Fasern bezeichnet man aufgrund ihres Formats lungengängige Fasern mit einer Länge > 5 µm, einem Durchmesser weniger als 3 µm und einem Länge-zu-Durchmesser-Verhältnis von mehr als 3:1.
Bild: Life of Pix (Pexels, Pexels Lizenz)
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