Leistung

Obwohl Stahl ein bewährtes und das am häufigsten verwendete Bewehrungsmaterial für Beton ist, stellen sich Carbonbewehrungen aufgrund ihrer Korrosionsunempfindlichkeit gegenüber Säure und Alkalien als eine vielversprechende Alternative dar. Mechanisch hebt sich Carbon insbesondere durch seine sehr hohe Zugfestigkeit bei gleichzeitig geringem Gewicht (in etwa viermal leichter als Stahl) von den direkten Konkurrenten wie Stahl, Glasfaser oder Basalt ab. Carbonbewehrungen liefern im Vergleich zu konventionellen Stahlbewehrungen problemlos eine für fünf- bis sechstmal höhere Zugfestigkeit.
Zusätzlich weist Carbon eine gute elektrische Leitfähigkeit auf und eignet sich somit als Anodenmaterial für den KKS.

Wirtschaftlichkeit

  • Lange Haltbarkeit
  • Hohe Materialersparnis
  • Geringerer Verlegeaufwand
  • Bessere Logistik bezüglich Nutzfläche
  • Geringere Wartungs- und Instandhaltungsarbeiten
  • Geringerer Personalaufwand
  • Niedrigere Transportkosten
  • Kosteneinsparung bezüglich Material (geringere Schichtdicken)

Nachhaltigkeit

Der Nachhaltigkeitsbegriff ist spätestens seit Anfang dieses Jahrhunderts elementarer Bestandteil in nahezu allen Facetten des Lebens. Durch ein gestiegenes Umweltbewusstsein ist die Idee der Nachhaltigkeit zu einem Leitmotiv geworden, das national und international verfolgt wird.

Die Nachhaltigkeit von Baustoffen lässt sich dabei sowohl auf die ökologischen Grundaspekte der Schonung natürlicher Ressourcen und Energiesparmaßnahmen anwenden, als auch auf die Effizienz der einzelnen Baustoffe, welche hauptsächlich durch die Prinzipien Dauerhaftigkeit und Leistung geprägt werden.

Carbonbeton trägt auf Grund seiner Leistung und der stofflichen Zusammensetzung einen großen Teil zur nachhaltigen und innovativen Bauweise bei.

Hier Punktet der Carbonbeton besonders:

  • Korrosions- und Oxidationsbeständig
  • Längere und höhere Belastbarkeit
  • Materialeinsparung
  • Recyclebar, teils sogar wiederverwendbar
  • Geringere CO2-Bilanz auf Grund geringerer Betonquerschnitte (Transport und Herstellung bei Beton reduziert)
  • Einsparung bei Logistik

Textil

Endlosfasern aus Carbon, auch Filamente genannt, bilden die Grundstruktur von Carbonbewehrungen. Typische Filamentdurchmesser liegen bei ca. 7 µm. Um die nachfolgende textile Verarbeitung der Filamente zu ermöglichen wird eine sog. Schlichte auf Polymerbasis mit einer Dicke von ca. 100 nm aufgetragen. Danach können bis zu 50.000 Einzelfilamente zu Garnen gebündelt werden, wobei typische Garndurchmesser etwa zwischen 0,6 und 2,5 mm groß sind. Aus den Garnen werden über Textilmaschinen gitterförmige ebene (2D) oder dreidimensionale textile Strukturen gewoben. Dabei wird axial zwischen Kett- (längs) und Schussrichtung (quer) und unterschieden. Typische Maschenweiten liegen zwischen 8 und 38 mm und können rechteckig oder quadratisch variiert werden. Die spezifischen Gewichte der entstehenden getränkten Gitterstrukturen liegen dabei typischerweise zwischen 150 und 650 g/m², wobei Flächenquerschnitte von 34-142 mm²/m erzielt werden. Zusätzlich zu den gitterförmigen Bewehrungsstrukturen werden aus den Garnen, in Kombination mit einer Polymermatrix, profilierte Stabbewehrungen im Pultrusionsverfahren hergestellt. Typische Außendurchmesser liegen zwischen 4 und 12 mm.

Tränkung und Beschichtung

Anders als bei Carbonstäben, die bereits nach der Herstellung formstabil sind, werden Gitter, auch textile Bewehrungen genannt, in einem weiteren Verarbeitungsschritt mit einem Polymer (meist Epoxidharze, Polyurethane, Polymethylmethacrylat oder auf Styrol-Basis) getränkt, um diese für den Transport und den Einbau zu schützen, die Zugfestigkeit der Bewehrung zu erhöhen und den Verbund zum Mörtel bzw. Beton zu verbessern. Dabei wird die textile Carbonbewehrung mittels speziellen Umlenkrollen durch Behälter mit den Tränkungsmaterialien geführt. Durch das anschließende Abstreifen auf Rollen unter Druck finden dabei eine zusätzliche Verdichtung sowie ein Entfernen überschüssiger Tränkungsmaterialien statt. Im Anschluss erfolgt die Trocknung und Aushärtung.

Während eine Tränkung der textilen Bewehrung den inneren Verbund erhöht, kann der äußere Verbund zwischen textiler Carbonbewehrung und Mörtel-/Betonmatrix deutlich verbessert werden, wenn zusätzlich eine Oberflächenmodifikation z. B. mittels nachträglicher Beschichtung und Besandung des getränkten Textils erfolgt. Diese Oberflächenmodifikation (Beschichtung bzw. Coating genannt) erhöht die Rauheit der Textilien und somit die Verbundwirkung, welche sich günstig auf die Rissanzahl bzw. Rissabstände und Rissbreiten auswirkt.

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