Der Trick mit dem Grid
Carbongitter wirken sich positiv auf Klima aus
Die Landesagentur für Leichtbau Baden-Württemberg präsentierte diese Innovation mit ihrem ThinKing im April 2021. Mit diesem Label gibt die Leichtbau BW GmbH innovativen Produkten oder Dienstleistungen im Leichtbau aus Baden-Württemberg monatlich eine Plattform.
Zu den Vorteilen gehört, dass Bauen mit Carbonbeton viele Tonnen Beton spart: Je nach Bauteil können 50 bis 80 % an knappen Ressourcen wie Zement, Sand und Wasser eingespart werden. Da das Material nicht korrodiert, kann die Betondeckung um die Bewehrung deutlich dünner ausfallen. Denn die Bewehrung muss nicht mehr vor Feuchtigkeit geschützt werden. So können schlankere Bauteile umgesetzt werden. Darüber hinaus verringert Carbonbeton CO2-Emissionen und schont das Klima, versichert der Hersteller. Zudem fielen niedrige Logistikkosten in der Bauphase und niedrige Instandhaltungskosten über die Lebensdauer des Baustoffes an. "Statt 8 Zentimeter können beispielsweise Fassadenplatten aus Beton mit einer Carbonbewehrung nur 3 Zentimeter dick sein – bei gleicher Tragfähigkeit", macht Dr. Christian Kulas, Geschäftsführer der solidian GmbH, die Auswirkungen der filigranen, leichten Faserbewehrung namens solidian-Grid deutlich.
Heute kann die solidian GmbH die Matten für solidian-Grid im baupraktischen Standardmaß 2,3 x 6 m produzieren. Die maximalen Abmessungen liegen bei 3 x 8 m. Zukünftig werde man sogar Rollenware bis 80 m Länge anbieten können, erklärt Dr. Kulas. Durch die neuen Maße können auch die erforderlichen Mattenstöße stark reduziert werden. Daraus ergibt sich ein materialeffizienter Umgang mit den Matten sowie ein schnelleres Arbeiten im Beton-Fertigteilwerk, da weniger Bewehrungsmatten miteinander verbunden werden müssen.
"Mit unserem neuen Verfahren können wir aber nicht nur die größeren Abmessungen herstellen, sondern es gelang uns auch, die mechanischen Eigenschaften – insbesondere die Zugfestigkeit – nochmals deutlich zu verbessern", bestätigt Dr. Kulas.
Dazu werden die feinen Carbonfasern, zunächst gebündelt und dann in Gitterform ausgelegt. Anschließend werden sie mit Epoxidharz getränkt und später ausgehärtet. Zugfestigkeit und Bruchspannung werden dabei maßgeblich durch die Tränkung und Aktivierung aller Fasern im Gitter beeinflusst.
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Bei herkömmlichen Carbon-Bewehrungsmatten liegt die mittlere Bruchspannung bei etwa 3200 N/mm² bei einer Streuung von etwa 10 %. Das neue solidian-Grid weise im Vergleich dazu eine höhere mittlere Bruchspannung von bis zu 4000 N/mm² mit einer viel geringeren Streuung von etwa 5 % auf. Dies entspreche einer Leistungssteigerung von etwa einem Viertel – und bedeute in der Praxis, dass die Gitterabstände der Bewehrung größer gewählt werden können, oder die Bewehrung selbst noch dünner ausfallen kann.
Den Weg zur Standardisierung und zur Aufnahme in die einschlägigen Regelwerke für die Bauindustrie verfolgt das solidian-Team mit viel Energie: "Derzeit benötigen wir für den Einsatz von solidian-Grid noch eine Zulassung im Einzelfall – an der allgemeinen baurechtlichen Zulassung und den entsprechenden einschlägigen Richtlinien arbeiten wir in verschiedenen Gremien mit. Das wird gelingen, aber noch etwas dauern", erläutert der Geschäftsführer der solidian GmbH.
Als neuer Standard könnte sich der Baustoff zukünftig auch in den Kostenrechnungen bemerkbar machen: Nicht nur müsse grundsätzlich weniger Beton und damit Zement, Wasser und Sand eingesetzt werden. Auch über den deutlich längeren Lebenszyklus sind die Kosten für Instandhaltung und Wartung überschaubar.
Ölbronn-Dürrn (ABZ). – Die wbr Rohr- und Bauelemente GmbH (wbr) ist eigenen Angaben zufolge einer der technologisch führenden Anbieter von profilierten Rohren für den Einsatz in der klassischen Vorspanntechnik mit nachträglichem Verbund, im Brückenbau, sowie auch in der Verankerungstechnik im Fertigteil, wie auch auf der Baustelle.
Neben dem Vorteil, der wirtschaftlichen Herstellung der Hüll- beziehungsweise Aussparungsrohre und der damit verbundenen kostengünstigen Lösung, können Anwender Einbautoleranzen während der Montage nachträglich besser ausgleichen, erläutert wbr. Durch eine relativ starke Profilierung der runden Rohre kann in der Regel ein kraftschlüssiger Verbund zwischen den Bauteilen hergestellt werden. Dadurch wiederum können entsprechende Zugkräfte besser aufgenommen werden. Bisher wurden diese Zugkräfte über die Scherfläche und die Schubspannung theoretisch ermittelt. Um diese Theorie untermauern zu können, hat wbr bei der MPA der Universität Stuttgart Versuche durchführen lassen. In diesen repräsentativen Versuchen mit den Rundrohren DN 60 + 100 mm, hat sich gezeigt, dass die erreichten Werte (bis zum Versagen des Verbunds zwischen Rohr und Beton) wesentlich höher liegen als bisher rechnerisch ermittelt.
So liegt der durchschnittliche Bemessungswert der Verbundspannung zwischen 4 und 6 N/mm². Diese Werte basieren auf den bei diesen Versuchen verwendeten Zugstangen, Ankerplatten und sonstigen Zubehörteilen. Derzeit arbeiten die Verantwortlichen daran, die Ergebnisse für die Praxisanwendung verwenden zu können.
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