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22.09.2016 | Stahlbetonbau | Im Fokus | Onlineartikel

Carbonbeton für den Brückenbau

Autor:
Christoph Berger

Der in Stahlbeton eingebettete Spann- und Bewehrungsstahl kann rosten. Das ist ein großer Nachteil des Baustoffs. Im Bauforschungsprojekt "C³ – Carbon Concrete Composite" befasst man sich daher in einem Teilprojekt mit vorgespanntem Carbonbeton für Straßenbrücken und Flächentragwerke.

Im Kapitel "Beton und Stahlbeton" des Springer-Fachbuchs "Bausanierung" zählt Dr. Michael Stahr unter anderem Korrosionsschäden zu den häufigsten Ursachen für Betonschäden. Im Bauforschungsprojekt "C³ – Carbon Concrete Composite" (C-Cube) beschäftigt man sich daher mit der Erforschung und Etablierung von Carbonbeton. Das wiederum ist in unterschiedlichste Teilprojekte aufgegliedert. Am Institut für Bauingenieurwesen, Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Massivbau der TU Berlin ist das Teilprojekt "Vorgespannter Carbonbeton für Straßenbrücken und Flächentragwerke" angesiedelt.

"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.

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Die Wissenschaftler um Goldack erproben zusammen mit der Industrie den Einbau von Carbonbewehrungen in Schalungssysteme oder die Herstellung ganzer Brückenträger, Dach-, Decken-, Wand- und Fassadenelemente. Und sie entwickeln sogenannte Vorspanntechniken, mit denen die Carbonteile gespannt werden sowie gebogene Carbonbewehrungen zum Beispiel für den Brückenbau.

Alkaliresistente (AR-) Glasfasern und Carbon

Dabei ist gerade die Prüfung des Tragverhaltens solcher Bauteile besonders wichtig – immerhin handelt es sich bei dem Projekt um komplettes Neuland. Dies geschieht unter anderem an einer bereits existierenden 13 Meter langen Spannbandbrücke. An der wurde auch ein System zur aktiven Schwingungskontrolle realisiert. An der Versuchsbrücke befinden sich pneumatische "Muskeln", die gezielt angesteuert werden können, erstarken oder erschlaffen, um die Schwingungsamplituden zu reduzieren und zu kontrollieren.

Auch Gerhard Mehlhorn und Manfred Curbach beschäftigen sich im Kapitel "Brückenbau auf dem Weg vom Altertum zum modernen Brückenbau. Aktuelle Entwicklungen" im Springer-Fachbuch "Handbuch Brücken" mit Textilbeton. Sie beschreiben, dass die Idee dazu entstand, um die herkömmliche korrosionsanfällige Betonstahlbewehrung durch ein alternatives, nicht korrodierendes und gleichzeitig sehr zugfestes Bewehrungsmaterial zu ersetzen: "Die Lösung ist die Verwendung von technischen Endlosfasern, die erst zu Garnen, die hunderte bis tausende − bei Carbon Fiber Heavy Tows bis zu 50.000 − Filamente enthalten, und anschließend zu flächigen textilen Gelegen verarbeitet und in dieser Form als Bewehrung in Beton eingelegt werden können." Als Fasermaterialien würden dabei hauptsächlich alkalibeständige Materialien mit ausreichend hoher Steifigkeit und Festigkeit in Frage kommen: aktuell vor allem alkaliresistente (AR-) Glasfasern und Carbon.

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