Bei konventionellen Sanierungsverfahren von bestehenden Betonbauteilen ist die erforderliche Menge an Beton ein wesentlicher Aspekt bei der Nachhaltigkeitsbewertung. So muss bei der Verwendung von stahlbewehrtem Spritzbeton in der Regel eine mindestens 70 mm dicke Betonschicht aufgetragen werden, um den Korrosionsschutz der Bewehrung zu gewährleisten. Hier ist Carbonbeton eine Alternative mit enormem Potential.

Bei diesem Verfahren werden statt Bewehrungsstahl hochfeste und gleichzeitig filigrane Kohlefasergitter (Carbongitter) ein- oder mehrschichtig in eine dünne Matrix aus Spezialmörtel eingebettet und auf dem zu sanierenden Betonbauteil appliziert. Carbongitter sind wesentlich leichter als Stahl, verfügen über eine deutlich höhere Zugfestigkeit und sind korrosionsunempfindlich. Für Sanierungsmaßnahmen und die Sicherstellung der Dauerhaftigkeit ist viel weniger Beton als bei Standardverfahren erforderlich. Eine Gesamtstärke der neuen Schicht von 10 bis 20 mm ist im Hochbau ausreichend. Das Instandsetzungsverfahren ist in Deutschland baufsichtlich zugelassen, was den Einsatz problemlos möglich macht.

Positive Effekte

Die resultierenden Effekte umfassen nicht nur eine signifikante Einsparung von Beton und Stahl – verbunden mit der Schonung der notwendigen Ressourcen. Als Sekundäreffekt kann sich auch eine schnellere Wiederinbetriebnahme positiv auswirken. Und ganz grundsätzlich: Carbonbeton kann durch seine mechanischen Eigenschaften Sanierungen und Ertüchtigungen von Bauwerken ermöglichen, die ansonsten abgerissen und neugebaut werden müssten – mit positiven ökonomischen und ökologischen Effekten.

Vergleichsstudien bestätigten das enorme Potential von Carbonbeton. Bei der reinen Betrachtung des Materialverbrauchs verschiedener Sanierungsverfahren betrugen die Einsparungen bis zu 85 % der Ressourcen wie Zement und Gesteinskörnung sowie 52 % der CO₂-Emissionen. Wird der Bauwerkserhalt durch eine Carbonbeton-Verstärkung einem Ersatzneubau gegenübergestellt, werden sogar eine Materialersparnis von 93 % und eine CO₂-Reduktion von 62 % erreicht.

In der Praxis

Zu bereits erfolgreich ausgeführten Projekten zählt beispielsweise die sogenannte „Hyparschale“ in Magdeburg. Das geometrisch komplexe, einzigartige Hallengebäude konnte nur erhalten werden, weil mit einer Carbonbetonschicht von 10 mm seine Dachkonstruktion verstärkt werden konnte, ohne zu viel zusätzliches Gewicht ins Tragwerk einzubringen.

Und auch bei der ersten Sanierung einer Autobahnbrücke wurde das Verfahren bereits erfolgreich eingesetzt. Am Frankfurter Westkreuz der A648 über die Nidda musste wegen des Risikos einer Spannungsrisskorrosion instandgesetzt werden. Dank Carbonbeton reichte dafür eine nur 3,5 cm starke Verstärkungsschicht aus, um die Nutzungsdauer um weitere 15 Jahre zu verlängern ohne die unterführenden Radwege sowie den dortigen Flusslauf der Nidda zu beeinträchtigen.

Fazit

Der Verbundwerkstoff Carbonbeton bietet ein großes Potential für die Sanierung und Ertüchtigung von Bestandsbauwerken. Neben statischen und ökonomischen Aspekten bietet er vor allem enorme Vorteile in puncto CO₂-Einsparung und Ressourcenschonung. 

Quellen

Schumann, A.; Schladitz, F.; Schöffel, J.; May, S.; Curbach, M.: Ressourceneinsparung mit Carbonbeton – Am Beispiel der Verstärkung der Hyparschale in Magdeburg. In: Hauke, B. (Hrsg.): Nachhaltigkeit, Ressourceneffizienz und Klimaschutz, Konstruktive Lösungen für das Planen und Bauen – Aktueller Stand der Technik, Berlin: Ernst & Sohn, 2021

Riegelmann, P.; May, S.; Schumann, A.: Das Potential von Carbonbeton für den Brückenbestand – das ist heute schon möglich! In: 30. Dresdner Brückenbausymposium –Ergänzungsband 2021. Planung, Bauausführung, Instandsetzung und Ertüchtigung von Brücken, 8./09. März 2021; Dresdner Brückenbausymposium, Seiten: 79-90, 2021