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Carbonbeton: Leicht und rostet nicht
Was Beton mit Carbonfasern besser kann, Risse in der Elsenbrücke und warum das irgendwann für den 3D-Druck von Häusern interessant sein könnte
Kürzlich gab es die Nachricht, dass in Dresden das bundesweit erste öffentliche Gebäude aus Carbonbeton entsteht. Eine Sporthalle. Was ist Carbonbeton?
Das ist ein Beton, in dem statt Stahlstangen Carbonfasermaterialien als Bewehrung liegen. Du weißt, wie Stahlbeton aussieht?
Nicht so wirklich.
Stahlbeton ist eine relativ alte Geschichte. Er wurde ursprünglich Eisenbeton genannt und schon im 19. Jahrhundert von einem Franzosen eingeführt. Monier hieß der Mann (gesprochen: Monjé). Ich habe lange gegrübelt, warum bei den Armierungen in Stahlbeton immer von Moniereisen geredet wurde, mit »ie«. Nun weiß ich: Das kommt davon, dass die Leute den Namen nicht richtig aussprechen konnten. Wie auch immer. Jedenfalls hast du Stahlstangen oder -gitter und mit etwas Abstand eine Schalung aus beispielsweise Holzplatten und da wird dann der Beton reingegossen. Beton ist zwar ziemlich fest. Eines der ältesten bekannten Betongebäude ist das Pantheon in Rom. Das haben schon die alten Römer gebaut, und es steht immer noch, obwohl es hin und wieder mit Erdbeben zu tun hatte. Der Beton selber hat aber keine große Zugfestigkeit.
Was bedeutet das?
Wenn du eine unbewehrte Betonplatte stark durchbiegst, bricht sie einfach. Stahl hingegen hat eine hohe Zugfestigkeit und kann die Belastung beim Biegen auffangen. Aber er hat zwei bekannte Nachteile: Er ist schwer und er kann rosten. Und da in vielen Stahlbetonbauten die Belastung irgendwann zu Rissen führt, durch die Wasser eindringt, im Falle von Straßen oftmals auch noch mit Tausalzen vermischt, gibt es Korrosion am Stahl – und irgendwann ist das Bauwerk nicht mehr tragfähig. Das haben wir gerade in Berlin mit der Elsenbrücke am Treptower Park erlebt. Die wurde zu DDR-Zeiten aus Spannbeton errichtet. Damals hat kein Mensch mit dem Schwerlastverkehr und überhaupt mit der Verkehrsdichte gerechnet, die wir seit der Wende haben. Überhaupt ist bei Betonbauten die Lebensdauer längst nicht so groß wie anfangs vermutet. Manche halten nicht mal so lange durch, wie ihre Erbauer leben.
Als Universalgelehrter der nd.Redaktion weiß der Wissenschaftsjournalist Dr. Steffen Schmidt auf fast jede Frage eine Antwort – und wenn doch nicht, beantwortet er eben eine andere. Alle Folgen zum Nachhören auf: dasnd.de/schmidt
Okay, was kann aber nun Carbonbeton, was Stahlbeton nicht kann?
Er ist viel leichter, und Carbonfasern rosten nicht. Aber das Material ist vergleichsweise teuer. Dafür brauchen die Kohlenstofffasern keine so dicke Schutzschicht, um sie vor Rost zu bewahren, weil es ja keinen gibt. Das hat einen großen Vorteil bei der Wanddicke, außer in puncto Schalldämmung. Die ersten Anwendungen waren Sanierungen vorhandener Bauten.
Der Stoff ist also nicht nur für Neubauten interessant.
Mehrere Brücken in Deutschland sind mithilfe von Carbonbeton saniert worden. Zweiter Punkt, der mehr die Architekten interessieren wird: Mit den relativ biegsamen Kohlefasermatten kann man Strukturen bauen, die mit Stahlbeton sehr viel aufwendiger wären. Das könnte mittelfristig für den 3D-Druck von Häusern interessant sein, weil man da bisher Probleme hat, eine Armierung beim Drucken mit einzubauen. Das ist aber Zukunftsmusik.
Du hast gesagt, der Stoff sei sehr teuer. Wie gewinnt man Carbonfasern überhaupt?
Carbonfasern werden durch Verkohlung von kohlenstoffhaltigen Faserstoffen hergestellt, ein bisschen wie die Herstellung von Koks.
Ist das umweltfreundlich?
Jein. Carbonfasern könnten quasi klimaneutral sein, wenn man geeignete Naturfasern verwenden würde. Oder wenn man den bislang bei der Papierherstellung als Abfallstoff anfallenden Klebstoff aus dem Holz, das Lignin, nutzen würde. Aber das ist noch nicht industriereif. Umweltfreundlicher ist es schon insofern, als man viel weniger Zement braucht. Im Bauwesen entsteht der größte Schaden fürs Klima durch die Herstellung der Baustoffe Zement und Ziegel.
Wird denn schon lange daran geforscht?
Schon eine ganze Weile. Es ist ein Abzweig aus der Textilbetonentwicklung. Da sind Dresden und Aachen führend weltweit. Es hat wohl einige Schwierigkeiten bereitet, passende Zulassungsverfahren für das Baurecht zu entwickeln.
Weil es noch gar keine Standards dafür gab?
Genau. Beim Beton fing das auch so an. Die Victoriastadt in Lichtenberg, die nach der englischen Queen Victoria benannt ist, wurde ursprünglich aus Beton, der damals noch english concrete hieß, errichtet. Und zwar versuchsweise. Damals gehörte dieser Teil zu Rummelsburg und nicht zu Berlin. Es galten also nicht die Berliner Bauvorschriften. Innerhalb von Berlin wäre dieser neumodische Baustoff nicht erlaubt gewesen für ganze Häuser. Das haben sie dann vor den Toren der Stadt ausprobiert.
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