DAS PRINZIP CARBONBETON

Carbonbeton ist ein Verbundwerkstoff aus zwei Hochleistungs­materialien. Die innovative Kombination von Carbonfasern in Form von Gelegen oder Stäben mit Feinbeton ermöglicht eine deutlich formvielfältigere Bauweise bei gleichzeitiger hoher Tragfähigkeit. Aufgrund der Korrosionsbeständigkeit der Gelege und Stäbe kann die Betondeckung und damit der Ressourceneinsatz auf ein Minimum reduziert werden. Mit Carbonbeton kann nachhaltig, ressourcenschonend, weniger materialintensiv und leichter gebaut werden.

Fotos © Ansgar Pudenz, DZP 2016 (Gelege); Carbocon (Stäbe)

Stahlbeton vs. Carbonbeton –
eine nachhaltige Alternative

Der Einsatz von Stahlbeton als tragender Baustoff hat seit dessen Einführung sehr bedeutende Bauwerke und gleichzeitig eine sehr schnelle und robuste Bauweise ermöglicht. Die Lebensdauer von Stahlbetonkonstruktionen bleibt allerdings aufgrund der Korrosionsanfälligkeit weit hinter den früheren Erwartungen zurück. Viele Bauwerke werden kaum mehr älter als die Menschen, die diese nutzen. Mit über 100 Millionen verbauten Kubikmetern im Jahr ist Stahlbeton der wichtigste Baustoff Deutschlands.

Der Einsatz von Beton als das weltweit am häufigsten verwendete Baumaterial nach Wasser, führt seit jeher zu einem hohen Verbrauch an Rohstoffen und Energie. Zudem unterliegt der Stahl enormen Preisschwankungen aufgrund von vielseitigen Einsatzmöglichkeiten im Bauwesen und anderen Branchen.
Genau hier setzt die neue Carbonbeton-Technologie an. Sie reduziert den Gesamtverbrauch an Materialien und ersetzt Stahl durch Carbon. Da Carbon nicht rostet, spart man den Beton, der zum Schutz des Stahls vor Korrosion notwendig ist. Mit Carbonbeton kann nachhaltig, ressourcenschonend, weniger materialintensiv und leichter gebaut werden.
 

Flexibel und tragfähig zugleich –
Die Technologie dahinter

Der Vorteil liegt in den ca. 50.000 einzelnen Fasern begründet, die deutlich dünner sind als ein menschliches Haar. Diese Fasern werden zu einem Garn zusammengefasst und in einem Verfahren zu einer Gitterstruktur verarbeitet und beschichtet. Im Vergleich zu Stahl ist Carbon damit viermal leichter und sechsmal tragfähiger. Carbonbeton ermöglicht somit nicht nur wesentlich schlanker und filigraner neu zu bauen, sondern auch vor allem bestehende Bauwerke zu verstärken und instand zu setzen, die dann eine deutlich längere Lebensdauer aufweisen. Architektonisch können vielseitigste Gebäudegeometrien realisiert werden, die mit Stahlbeton nur schwer umsetzbar sind. „Leicht Bauen“ und „Beton“ sind kein Widerspruch mehr, sondern ein Konzept der Zukunft.

Die Geschichte der Innovation im Bauwesen

Die Ursprünge von Beton

Beton ist schon älter als 10.000 Jahre. Archäologische Funde legen dar, dass bereits vor 10.000 Jahren mit betonähnlichen Baustoffen gearbeitet wurde. Diese Baustoffe wurden an jahrtausendalten Gebäuden auf dem Gebiet der heutigen Türkei und an den Pyramiden in Ägypten gefunden. Die nächste Entwicklungsstufe stellt die Verwendung von Opus caementitium im alten Rom dar, wie er beispielsweise bei der Errichtung des Pantheons verwendet wurde.

Beton im Zeitalter der Industrialisierung

Eisenbeton seit Mitte des 19. Jhd. (1867 Patent durch Joseph Monier) zum Ausgleich der geringen Zugfestigkeit des Betons durch hohe Zugfestigkeit des Stahls.

Erkennbare Vorteile: nicht brennbar/hoher Feuerwiderstand; überall verfügbar, billig, kann in jede Form gebracht werden

Erkennbare Nachteile: weniger filigran und hohes Eigengewicht; Korrosion des Bewehrungsstahls und damit notwendige Betondeckung; Hoher Ressourcen- und Materialeinsatz

Einführung des Begriffs Stahlbeton

Um 1900 Entwicklung des Begriffs „Stahlbeton“ und um 1920 erste Versuche mit Spannbeton: Spannbeton bildet eine Erweiterung des Stahlbetons durch eine zusätzliche Längskraft, die durch die Vorspannung des Stahls vor dem Betonieren eingebracht wird. Diese Vorspannung ermöglicht bei gleicher Deckenhöhe größere Tragweiten bei Balken und Trägern aufgrund geringerer Verformungen.

Anfänge des Textilbetons

In den 90er Jahren arbeiten Dresdner Forscher erstmals an einem Verbundwerkstoff aus textilen Fasern und Hochleistungsbeton. Textilfaser ermöglicht eine Gewichtsreduktion infolge des Wegfalls der im Stahlbeton notwendigen Betondeckung zum Schutz des Stahls.

Maßgebende Grundlagenforschung

In den Jahren 1999 bis 2011 erfolgen unter Initiative und Federführung von Prof. Curbach und Prof. Hegger tiefgreifendere Forschungen des Textilbetons in zwei Sonderforschungsbereichen der Deutschen Forschungsgemeinschaft in Dresden und Aachen. Ab 2000 werden sukzessive die Maßstäbe der Textilbetontechnologie aus Glasfaser durch den Einsatz neuer Materialien, wie Carbon und Basalt weiterentwickelt. Es erfolgt eine erste Zusammenfassung unter dem allgemeinen Begriff „Carbonbeton“.

Erste Pilotanwendungen in der Praxis

Im Jahr 2005 erfolgt die Planung, der Entwurf und der Bau der ersten Brücke aus Textilbeton im Rahmen der Landesgartenschau in Oschatz/Sachsen. 2006 erfolgt nach den Planungs- und Zulassungsprozessen die erste Sanierung mit Carbonbeton an einer Bestandskonstruktion – hier an der Hyparschale Schweinfurt.

Erste abZ und größtes Bauforschungsprojekt Deutschlands

Im Jahr 2013 genehmigt das DIBt auf Grundlage der jahrelangen Forschungsergebnisse und Pilotanwendungen die erste allgemeine bauaufsichtliche Zulassung (abZ) für die Anwendung von Carbonbeton zur Verstärkung von Stahlbetonbauwerken. Im gleichen Jahr bewilligt das zuständige Ministerium der Bundesrepublik Deutschland das größte Bauforschungsprojekt der Bundesrepublik mit dem Ziel, die Carbonbeton-Technologie in der Breite der Bauwirtschaft zu implementieren.

Gründung CARBOCON als Leitanbieter am Hotspot in Dresden

Ende 2014 erfolgt nach projektvorbereitender Phase die Gründung der CARBOCON GmbH als Transferdienstleister. Ziel ist es, das Wissen schnell, kompetent und professionell in die Baupraxis und Industrie zu überführen. Mehr als 160 Partner aus Industrie, Hochschullandschaft, Behörden und sonstigen Partnern bilden das Kompetenznetzwerk C³.

Zukunftspreis für Carbonbeton

Ende des Jahres 2016 verlieh Bundespräsident a. D. Joachim Gauck den Dresdner Carbonbeton-Forschern Prof. Manfred Curbach (Gesellschafter der CarboCon GmbH), Prof. Chokri Cherif und Prof. Peter Offermann von der TU Dresden den Deutschen Zukunftspreis.

Carbonbeton heute

Im Jahr 2019 existieren in Deutschland, Österreich und der Schweiz mehrere Hotspots zur Weiterentwicklung der Technologie. Der Hotspot Dresden um CARBOCON ist maßgeblicher Treiber für die Innovationskraft im Marktumfeld.

Materialien

Bewehrung

Wer von Carbonbeton spricht, denkt unweigerlich an Carbon und Beton. Carbon ist dabei eines der typischen Materialien. Carbon ist aber bei weitem nicht das einzige Material. Es können z. B. auch Basalt- und Glasfaserbewehrungen zum Einsatz kommen. In welcher Form diese Materialien dann als Bewehrung einfließen, hängt stark vom Einsatzzweck und den technischen Rahmenbedingungen ab. Stabbewehrungen unterschiedlicher Dimension dürften den meisten Beteiligten in der Bauwirtschaft geläufig und bekannt sein. Bei der Carbonbeton-Technologie werden dagegen sehr leichte, aber hochleistungsfähige Stäbe aus Carbon oder anderen Materialien eingesetzt. Neben den Stäben kommen Gelege zum Einsatz. Diese Gelege sind unterschiedlich engmaschige und sehr dünne Netzstrukturen aus Fasersträngen, die in mehrstufigen Herstellverfahren als Rollen- oder Mattenware auf die Baustellen geliefert werden können.

Beton

Beton ist der am meisten eingesetzte Baustoff in den letzten 120 Jahren. Beton trug maßgeblich zur Erweiterung der Infrastruktur, der Stadt- und Industrieentwicklung bei und bildete damit die Basis für eine vielfältige und moderne Gesellschaft. Im Hochbau entwickelte sich eine eigene Architektursprache. Der innovative Carbonbeton knüpft an diese Entwicklung an. Mit Carbonbeton kann einerseits schlanker gebaut werden, andererseits können bestehende Stahlbetonkonstruktionen verstärkt und erhalten werden. In der Bauwerksverstärkung spielt die Verarbeitbarkeit und Spritzfähigkeit des Betons eine bedeutende Rolle. Hierfür wurde u. a. mit dem TF10 TUDALIT von PAGEL ein geeignetes Produkt entwickelt. Im Fertigteilbau kommen zudem andere Betone zum Einsatz. Aufgrund der Korrosionsbeständigkeit können textile Bewehrungen ohne die übliche Betondeckung eingebaut werden, was maßgeblich an Gewicht einspart.

Stäbe

Zum Einsatz kommen Stäbe aus Carbon, Basalt, Glas oder Materialkombinationen. CARBOCON entwickelt die Materialen mit den Partnern und Herstellern gemeinsam und bringt diese spezifisch bei Bauprojekten zur Anwendung. Stäbe aus carbonfaserverstärktem Kunststoff zählen dabei zu den Hochleistungsmaterialien und können bis zu 6-mal höhere Zugkräfte aufnehmen als vergleichbare Stahlstäbe.

Mattenbewehrung

50.000 einzelnen Carbonfaser werden in einem speziellen Herstellverfahren zu einem Garn zusammengefasst, einer Gitterstruktur verarbeitet und getränkt. Diese Gelege oder Matten kennzeichnen sich durch unterschiedlichste Eigenschaften in der Tragfähigkeit, Flexibilität, Verformbarkeit und auch Widerstandsfähigkeit gegen Temperaturen. CARBOCON wählt projektspezifisch stets die geeignetsten Materialien aus.

Feinbeton

Der Beton hat mehrere Funktionen beim Verbundwerkstoff Carbonbeton. Die Auswahl des passenden Betons ist daher wichtig. Ein Beispiel für eine spezielle Entwicklung und Anwendung bildet der TF10 TUDALIT von PAGEL (Korngröße 0-1mm). Dieser Feinbeton ist neben dem speziellen Gelege das zentrale Element zur Verstärkung mit Carbonbeton nach der vorhandenen allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung.

Hybridanwendung

Der aktuelle Stand der Technik und die Erfordernisse der Brückentechnologie veranlassten die Entwickler und Ingenieure von CARBOCON auch hybride Anwendungen unterschiedlicher Bewehrungsformen in den Projekten zu planen. Eine Kombination aus den Gelegen/Matten und Stäben bietet eine Vielzahl an Möglichkeiten, um für den Anwendungsfall das Optimum zu erreichen.

Fragen und Antworten

Was ist Feinbeton?

Feinbeton besitzt im Allgemeinen ein Größtkorn in einer Spanne von 1,0 bis 4,0 mm. Nach genormter Definition müssten alle Feinbetone mit einem Größtkorn kleiner gleich 4,0 mm als Mörtel bezeichnet werden. Im Zuge der Verbreitung von Carbonbeton wurde jedoch der Begriff Feinbeton geprägt, da dessen Eigenschaften meist einem Hochleistungsbeton entsprechen und somit der Begriff Feinbeton passender erschien.

Was ist Carbonbeton?

Carbonbeton ist ein Verbundwerkstoff bestehend aus einem (Fein)Beton und einer im Verbund liegenden nichtmetallischen Bewehrung, wie textile Gelege und Stäbe aus Carbon-, Glas-oder Basaltfaser.

Seit wann gibt es Carbonbeton?

In den 90er Jahren arbeiten Dresdner Forscher erstmals an einem Verbundwerkstoff aus textilen Fasern und Hochleistungsbeton. Textilfaser ermöglicht eine Gewichtsreduktion infolge des Wegfalls der im Stahlbeton notwendigen Betondeckung zum Schutz des Stahls.

Wer hat Carbonbeton erstmalig tiefergehend erforscht?

In Deutschland wurden in den Jahren 1999 bis 2011 unter Initiative und Federführung von Prof. Manfred Curbach, Prof. Peter Offermann, Prof. Chokri Cherif und Prof. Josef Hegger tiefgreifendere Forschungen des Textilbetons in zwei Sonderforschungsbereichen der Deutschen Forschungsgemeinschaft in Dresden und Aachen durchgeführt.

Warum CARBOCON?

Die CARBOCON ist der führende Ansprechpartner, wenn es um die Planung, Entwicklung und Umsetzung von Projekten mit Carbonbeton geht. Aufgrund unserer langjährigen Erfahrung auf dem Gebiet des Carbonbetons und unserem breiten Spektrum an Netzwerkpartnern können wir zusammen mit Ihnen jegliche Herausforderung professionell im direkten Auftragsverhältnis oder einer Partnerschaft meistern.

Wird Carbonbeton Stahlbeton ersetzen?

Nein, denn das ist nicht das Ziel des Carbonbetons. CARBOCON will den leistungsfähigen, innovativen und ressourcenschonenden Verbundwerkstoff entsprechend seines Potentials und seiner Vorteile in der Baubranche etablieren. Das aktuelle Ziel ist, in naher Zukunft 20 % des Stahlbetons durch Carbonbeton zu ersetzen.

Was sind die Vorteile von Carbonbeton gegenüber Stahlbeton?

Carbon hat mehrere Vorteile gegenüber Stahl. Neben der Korrosionsbeständigkeit sind es vor allem die geringere Dichte und höhere Tragfähigkeit, die Carbon in seiner Gesamtheit deutlich leistungsfähiger machen als Stahl. Weil Carbon nicht korrodiert, sind auch die Bauteile aus Carbonbeton deutlich langlebiger bei gleichzeitig schlankerer Bauweise. Da die Betondeckung für den Korrosionsschutz nicht mehr benötigt wird, ergeben sich zugleich hohe Einsparpotenziale an Materialien und Ressourcen.

Was sind Anwendungsbereiche für Carbonbeton?

Carbonbeton lässt sich in den unterschiedlichsten Bereichen des Bauwesens, wie Neubau, Verstärkung und Sanierung einsetzen. Projekte im Brückenbau, Hochbau und Fertigteilbau wurden bereits realisiert. Bei der Sanierung ist beispielsweise die Verstärkung von Silos, Brücken, Kanalbauten, historischen und denkmalgeschützten Bauwerken zu nennen.

Was ist der Unterschied zwischen Stahl- und Carbonbeton?

Der Hauptunterschied liegt in einem leistungsfähigeren und korrosionsbeständigeren Bewehrungsmaterial, welches leichtere, filigranere und tragfähigere Konstruktionen und eine neue Formvielfalt ermöglichen.

Wie wird aus Carbonfasern ein Gelege/Bewehrungsmatte hergestellt?

Bis zu 50.000 Carbonfasern werden in einem Garn zusammengefasst und im Anschluss daran in einem Verfahren zu einer Gitterstruktur verarbeitet und getränkt. Dabei sind sowohl Lege- als auch Kettwirktechniken möglich.

Wie wird Carbonbeton hergestellt und gibt es Unterschiede zu Stahlbeton?

Carbonbeton kann wie Stahlbeton mittels klassischer Gieß- oder Spritzverfahren hergestellt werden. Die Anwendung eines händischen Laminierverfahrens ist ebenso möglich. Aufgrund der geringeren Querschnittsabmessungen kann bei Verstärkungsmaßnahmen mit Carbonbeton mit kleineren Gerätschaften gearbeitet werden.

Wie teuer ist Carbonbeton im Vergleich zu Stahlbeton?

Die leistungsfähigeren Ausgangstoffe (z. B. Carbon, Glas, Feinbeton) sind im Vergleich zum konventionellen Stahlbeton preisintensiver. Aufgrund der vielen Vorteile (Nachhaltigkeit, Ressourceneinsparung, dünnere Querschnittsabmessungen, effizientere Prozessabläufe und geringe Transportkosten) sind Lösungen aus Carbonbeton im gesamten Wertschöpfungsprozess schon jetzt mehr als konkurrenzfähig. Zusätzlich können durch das Konstruktionsprinzip mit Carbonbeton Anwendungsfelder erschlossen werden, die bisher mit Stahlbeton nicht umsetzbar waren.

Wie groß ist die Einsparung von Ressourcen und Materialien beim Einsatz von Carbonbeton?

Je nach Anwendungsfeld und Anforderungen sind Material- und Ressourcenersparnisse von bis zu 80 % möglich.

Gibt es Verfahren zum Recycling von Carbonbeton?

Eine Trennung der beiden Grundkomponenten Carbon und Beton gelang sehr frühzeitig im Entwicklungsprozess der Technologie. Später erfolgten große Pilotuntersuchungen, die den Recycling-Fall simulierten. Das recycelte Carbon wird anschließend den gleichen Prozessen zugeführt, die in der Luftfahrt, Automobil- und Sportartikelindustrie bekannt sind. Der Recyclingprozess des Betons erfolgt dann ähnlich, wie er schon bei Stahlbeton etabliert ist.

Welche Zukunft hat Carbonbeton?

Carbonbeton ist die Zukunft im Bauwesen. Die immer knapper werdenden Ressourcen, die Korrosion von Stahlbewehrung und deren Folgen im Stahlbetonbau bieten ein großes Einsatzfeld für Carbonbeton. Ob und inwieweit Carbonbeton den Stahlbeton ersetzen kann, wird sich in der Zukunft zeigen.

Wo in Deutschland wurde Carbon- oder Textilbeton angewendet?

Bei einer Vielzahl an Projektanwendungen konnte erfolgreich der Einsatz der innovativen Technologie gezeigt werden. CARBOCON arbeitet derzeit an vielen Bauprojekten und plant zum Beispiel die Sanierung und Verstärkung von Brückenbauwerken im Bestand. Zudem sind Entwicklungsprojekte mit Industriepartnern unterschiedlicher Art in der Bearbeitung. Nähere Informationen sind unter dem Punkt Referenzen CARBOCON einsehbar.

PROJEKTREFERENZ INGENIEURDIENSTLEISTUNG

Verstärkung der Hyparschale Magdeburg

Die nach den Plänen des Bauingenieurs Ulrich Müther errichtete Hyparschale in Magdeburg ist eine der größten Betonschalen-konstruktionen ihrer Art. Die Dachkonstruktion besteht aus vier hyperbolischen Paraboloid-Schalen. Die denkmalgeschützte Hyparschale zeigte bereits vor einigen Jahren Bauwerkschäden. In den letzten Jahren wurden diese größer, so dass nach einem Sanierungskonzept gesucht wurde. Basierend auf einer Bestands-analyse wurde entschieden, die Schalungskonstruktion mit der Carbonbeton-Technologie zu verstärken. Das Bauwerk soll demnach mit einer jeweils 10 mm dünnen Carbonbetonschicht auf der Ober- und Unterseite der Betonschale vor dem Abriss bewahrt werden.

Foto: © gmp Architekten

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PROJEKTREFERENZ INGENIEURDIENSTLEISTUNG

Verstärkung einer Brücke in Naumburg/Saale

In Naumburg befindet sich eine der ältesten, noch erhaltenen Stahlbetonbrücken Deutschlands – die Fußgängerbrücke Thainburg. Die mittlerweile unter Denkmalschutz stehende Brücke wurde im Jahr 1892 errichtet und mit dem für damals neuartigen Werkstoff Eisenbeton gefertigt. Durch fehlende Unterhaltungsmaßnahmen und konstruktive Abdichtungsfehler sind in den letzten Jahrzehnten Korrosionsschäden am Bauwerk entstanden. Das Projektteam von CARBOCON erarbeitete ein Sanierungskonzept und bettete dieses in der Genehmigungsplanung ein. Aus materialeffizienten und gestalterischen Gründen wurde die innovative Sanierung mit Carbonbeton gewählt.

Foto: © Carbocon

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PROJEKTREFERENZ INGENIEURDIENSTLEISTUNG

Carbonbetonbrücke für den Freistaat Sachsen

Im Rahmen des 100-Bauwerke-Programmes des Freistaates Sachsen wird in Ostsachsen die erste Straßenbrücke aus Carbonbeton geplant. Diese Brücke befindet sich im Bereich einer Staatsstraße und wird daher durch herkömmlichen Straßenverkehr beansprucht. Bei dem Ingenieurbauwerk wird erstmalig mit Bewehrungsstäben und -matten aus Carbon geplant. Die Carbonstäbe werden dabei im Freistaat Sachsen entwickelt und produziert. Das Projekt gilt deshalb als ein wichtiger Meilenstein im Brückenbau und der Anwendung des innovativen Verbundwerkstoffes Carbonbeton und soll die Dauerhaftigkeit des Materials unter realen Bedingungen unter Beweis stellen.

Foto: © Carbocon

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PROJEKTREFERENZ INGENIEURDIENSTLEISTUNG

Großbauteilversuche für die Universität Innsbruck

Die Leopold-Franzens-Universität Innsbruck ist eine der führenden Universitäten in Österreich. Dabei zeichnet sich diese vor allem auf dem Gebiet der Forschung und Entwicklung aus. So auch auf dem Gebiet des Carbonbetons. Der Arbeitsbereich Massivbau und Brückenbau unter der Leitung von Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jürgen Feix forscht seit Jahren an der praxisnahen Anwendung von Carbonbeton. In enger Zusammenarbeit mit dem Otto-Mohr-Labors in Dresden als Partner von CARBOCON konnten für Innsbruck praxisnahe Stahlbetonträger hergestellt, mit Carbonbeton verstärkt und anschließend geprüft werden.

Foto: © Carbocon

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PROJEKTREFERENZ INGENIEURDIENSTLEISTUNG

Verstärkung von Decken und Unterzügen im Beyer Bau Dresden

Im Rahmen der Sanierung des Gebäudekomplexes Beyer Bau auf dem Campus der TU Dresden sollen identifizierte Tragwerksdefizite von Balken und Deckenspiegeln durch den Einsatz der Carbonbeton-Technologie als Verstärkung beseitigt werden. Die Defizite resultieren zu meist aus gestiegenen Nutzungsanforderungen und der sehr schlank ausgeführten Bestandskonstruktion. Der Einsatz von Carbonbeton wurde als Alternative zum Abbruch und Neubau der historischen Bestandskonstruktion im Rahmen einer Machbarkeitsprüfung nachgewiesen und konnte sich neben dem Bestandsschutz auch in wirtschaftlichen Gesichtspunkten durchsetzen.

Foto: © Carbocon

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PROJEKTREFERENZ INGENIEURDIENSTLEISTUNG

Verstärkung der Decken während Umnutzung eines Hochbunkers

Im Rahmen der Umnutzung einer bestehenden Hochbunkeranlage in Bremen hat der private Bauherr CARBOCON um Unterstützung gebeten. Um die notwendigen Tragfähigkeiten der Decken bei geringer Reduktion der Raumhöhe in den Nutzungsbereichen der Bunkeranlage zu erhöhen, soll die Carbonbeton-Technologie zum Einsatz kommen. Besondere Anforderungen wurden zudem seitens des Bauherrn im Hinblick auf die Anwendungstemperatur in der Bunkeranlage gestellt. Unter Normalbetrieb ist mit Temperaturen bis zu 40 °C zu rechnen. Bei dem nicht auszuschließenden Fall des Ausfalls der Kühlung sind kurzzeitig Temperaturen bis 80 °C möglich. Demzufolge muss eine Zustimmung im Einzelfall erbracht werden.

Foto: © Carbocon

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PROJEKTREFERENZ INGENIEURDIENSTLEISTUNG

Machbarkeitsstudie zur Verstärkung einer Brückenunterführung in NRW

Der Landesbetrieb Straßen.NRW bearbeitet im Rahmen der Gesamt-Instandsetzung der A3 u. a. die Unterführung des Rottbachs. Auf Grundlage der Bestandsanalyse der Konstruktion wurde im Rahmen der Nachrechnung ein Ersatzneubau empfohlen, der jedoch verworfen wurde. Daraufhin sah ein erster Entwurf eine Verstärkungsvariante mit einer 20 cm starken Spritzbetonschale aus Stahlbeton als Ersatz-neubau vor, die bei dem Bauwerk eine erhebliche Querschnitts-verengung und hohen baulogistischen Aufwand verursachen würde. Im Rahmen einer Machbarkeitsstudie wurden Varianten-untersuchungen durchgeführt. Diese ergaben mehrere Carbonbeton-Varianten als Alternative zur klassischen Verstärkung mit Stahlbeton.

Foto: © Straßen.NRW

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Projektreferenz Kooperationsprojekt/Forschungsprojekt

Transfer von Ideen und Wissen in die Wirtschaft

Im Vorhaben soll die Carbonbeton-Technologie hin zu einer wirtschaftlichen Anwendung in der Bauwirtschaft transferiert werden. Aufbauend auf dem vorhandenen Stand des Wissens aus der Forschung zu Carbonbeton, sollen anwendungsorientierte Potenziale genutzt werden, um diese Technologie einer breiten Fachöffentlichkeit zugänglich zu machen. Dabei liegt der Fokus darauf, schnell und flexibel auf Bedürfnisse und Anforderungen der Industrie reagieren zu können. Zudem sollen im Sinne der Bauwirtschaft „Brücken gebaut“ werden, um dort noch fehlende Fachkompetenzen zu kompensieren und die offenen Fragen und Herausforderungen im Zusammenhang mit neuen Technologien ausreichend beantworten zu können.

Foto: © Ulrich van Stripriaan

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Projektreferenz Ingenieurdienstleistungen

Machbarkeitsprüfung und Durchführung ZiE für Bundesstraßenbrücke in Bayern

Das Staatliche Bauamt Augsburg plant, eine bestehende Brücke über die Donau in Donauwörth (Bayern) verstärken und instand zu setzen. Hierbei soll eine Restnutzungsdauer von mindestens 20 Jahren angestrebt werden. Aufgrund verschiedener technischer Heraus-forderungen rückte Carbonbeton bei den planenden Beteiligten in den Fokus. Es stellte sich heraus, dass mit einer Carbonbetonverstärkung die derzeitig festgestellten Defizite der Brücke im Rahmen des Sanierungsprozesses behoben werden können. Weiterhin wurde festgestellt, dass die zu verwendenden innovativen Materialien und der Pilotprojektcharakter im Bundesland Bayern eine ZiE erfordern.

Foto: © Carbocon

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Projektreferenz Ingenieurdienstleistungen

Machbarkeitsprüfung und Durchführung ZiE für Autobahnbrücke in Hessen

Hessen Mobil plant eine Mehrfeldbrücke in Hessen zu sanieren und instand zu setzen. Angestrebt wird eine Restnutzungsdauer von mindestens 15 Jahren. Im Zuge einer Nachrechnung des Bestandsbauwerks wurden verschiedene Defizite festgestellt, die mit Blick auf zukünftige Anforderungen und Verkehrsbelastungen auf eine vorsorgliche Sanierung hindeuten. In diesem Zusammenhang wurde die Verstärkung einzelner Elemente vorgesehen. Infolge einer Machbarkeitsstudie in Zusammenarbeit mit einem planenden Projektpartner wurde aufgezeigt, dass lediglich eine Verstärkung mit Carbonbeton erfolgsversprechend ist.

Foto: © Carbocon

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Projektreferenz Ingenieurdienstleistungen

Verstärkung von Zuckersilos in Niedersachsen

Im Rahmen einer Sanierung mehrerer Zuckersilos wurde die Carbonbeton-Technologie eingesetzt. Vor Projektbeginn wiesen die Silowände bei der Besichtigung und Probenentnahme starke Beschädigungen in Form von tiefen Rissen, Abplatzungen und verminderter Zugfestigkeit auf. Das Ziel war die dauerhafte Wiederherstellung eines gleichförmigen Querschnitts mit einer glatten und hygienischen Oberfläche. Die etwa 5.000 m² große Silo-Innenwand erhielt eine Verstärkungsschicht aus Textilbeton, die sowohl eine bessere Tragfähigkeit als auch nachhaltige Gebrauchstauglichkeit sicherstellte. Vor diesem Hintergrund kam das Produkt SiloSolution zum Einsatz.

Foto: © Carbocon

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Projektreferenz Ingenieurdienstleistungen

Verstärkung von Strommasten in Rumänien

Rumänien verfügt über eine große Anzahl an Stahlbetonmasten, die im Laufe der Zeit durch Korrosion starke Beschädigungen aufweisen. Mithilfe einer Instandsetzungsmaßnahme mittels Carbonbeton sollte die Trag- und Gebrauchsfähigkeit wiederhergestellt werden. Durch die textile Bewehrung aus Carbon konnte eine signifikante Traglaststeigerung in den Versuchen nachgewiesen werden. Eine sorgfältige Zustandsanalyse und Konzeptionierung durch CARBOCON ergab, dass sich damit eine kostengünstige Sanierungslösung zur langfristigen Erhaltung von vorhandener Bausubstanz ergibt.

Foto: © Carbocon

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Projektreferenz Ingenieurdienstleistungen

Instandsetzung einer historischen Bogenbrücke in Naila/Bayern

Die historische Bogenbrücke der Stadt Naila, welche seit über 100 Jahren existiert, war durch eine nahezu flächendeckende Rissbildung sowie Hohlräume gekennzeichnet. Da das denkmalgeschützte Bauwerk einen großen ideellen Wert für das Umfeld hat, sollte eine Sanierungsmethode gefunden werden, die die alte Optik und Geometrie bewahrt und gleichzeitig die aktuellen Anforderungen an Stand- und Verkehrssicherheit sowie Dauerhaftigkeit sicherstellt. Die Verstärkung mit carbonbewehrtem Beton stellte nicht nur eine wirtschaftlich attraktive Lösung dar, sondern überzeugte auch in Hinsicht auf die Dauerhaftigkeit, eine feine Rissverteilung sowie die einfache praktische Anwendung der Carbonbeton-Technologie.

Foto: © Carbocon

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Projektreferenz Ingenieurdienstleistungen

Verstärkung von Stahlbetonstützen in Berlin

Das Bauvorhaben hatte die statische Verstärkung von Stahlbetonstützen eines Bürogebäudes zum Ziel. Im Rahmen der Konzeptionierung und Planung wurde die Carbonbeton-Technologie eingebracht. Die vorhandene allgemeine bauaufsichtliche Zulassung bot hierfür perfekte Voraussetzungen. Dafür wurde zunächst die Altbetonoberfläche mittels Hochdruckwasserstrahl vorbereitet. Anschließend erfolgten die Verstärkungsarbeiten. Auf die Oberfläche wurden im Wechsel Feinbeton und Carbonbewehrung aufgebracht. Wenige Zentimeter Querschnittserweiterung mit Carbonbeton reichten aus, um die Tragfähigkeit der Stützen deutlich zu steigern (Laststeigerung von etwa 40 %)

Foto: © Carbocon

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Projektreferenz Ingenieurdienstleistungen

Verstärkungsmaßnahme eines Hochhauses in München

Das rund 40 Jahre alte, in München stehende, Arabella Hochhaus wies an einigen Balkonen und den Brüstungsplatten Schäden durch Risse, Abplatzungen und Frostschäden auf. Diese beeinträchtigten die Dauerhaftigkeit und die Verkehrssicherheit der Balkone sowie des Gebäudeumfelds. Bei der Instandsetzung sollte möglichst ohne Gerüst und unter Fortführung der bestehenden Nutzung die komplexe Geometrie der Fassade erhalten werden. Hier bot eine Ummantelung mit Carbonbeton die ideale Lösung. Der geringe Materialbedarf machte die Außenarbeiten durch Industriekletterer möglich. Eine nur 6 mm dicke Textilbetonschicht sorgte sowohl für den Erhalt der alten Optik als auch für eine dauerhafte Verkehrssicherheit.

Foto: © Carbocon

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Projektreferenz Ingenieurdienstleistungen

Entwicklungsleistungen und Beratung für Industriepartner bei Gelegeentwicklung

Zur Qualifizierung und Entwicklung eines Geleges sollten Materialuntersuchungen und Versuche durchgeführt werden. Diese sollten im Anschluss zur Beantragung einer Aufnahme in die bestehende allgemeine bauaufsichtliche Zulassung (abZ) für ein Verfahren zur Verstärkung von Stahlbeton mit TUDALIT (Textilbewehrter Beton) dienen. Dafür wurde ein dreistufiges Versuchsprogramm aufgestellt. Die geforderten Materialprüfungen wurden in den Partnerlaboren durchgeführt.

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Projektreferenz Ingenieurdienstleistungen

Entwicklungsleistungen und Beratung für Industriepartner bei Materialqualifizierung

Der Industriepartner Koch entwickelte eine Verstärkungsschicht aus Carbonbeton für Parkhäuser, welche neben einer statischen Biegeverstärkung auch die Funktion eines aktiven kathodischen Korrosionsschutzes mittels eines Gleichstromes aufweisen soll. Die Carbon-Gelege bilden dabei die Anode und sollen einen Strom leiten. Neben Vorversuchen entwickelt CARBOCON im Rahmen der Zusammenarbeit ein Versuchskonzept, um die Dauerhaftigkeit des Carbonbetons in der vorliegenden Kombination zu untersuchen und dabei den Einfluss der Bestromung des Carbon-Geleges zu berücksichtigen.

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Projektreferenz Ingenieurdienstleistungen

Bauüberwachung und Qualitätssicherung bei Fassadensanierung mit Carbonbetonplatten

Das Gebäude auf dem Campus der Technischen Universität Dresden ist mit einer Fassade aus betoShell® Platten versehen. Die Platten sind doppellagig mit einem Glasfasertextil bewehrt. Im Rahmen von Montagearbeiten wurden Ankersysteme demontiert und durch neue Ankersysteme ersetzt. Der Auftraggeber wünschte sich im Rahmen seines Qualitätsmanagementkonzeptes eine umfassende Dokumentation und Bauüberwachung der Montagearbeiten. Bei der Überwachung der bauausführenden Unternehmen sollten Erfahrungen im Zusammenhang mit der Carbonbeton-Technologie einfließen.

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Projektreferenz Ingenieurdienstleistungen

Machbarkeitsstudie und Planung zum Einsatz von Carbonbeton bei einem Mühlengerinne

Der Gebäudekomplex des Klostermühlenmuseums in Thierhaupten ist rund 500 Jahre alt. Einst war das ehrwürdige Benediktinerkloster jahrhundertelang das beherrschende Zentrum des Ortes. Zur Selbstversorgung errichteten die Benediktiner im Laufe der Zeit vier Mühlen: eine Sägemühle, eine Ölmühle, eine Papiermühle und eben eine Getreidemühle. Nach der Stilllegung verfiel das denkmalgeschützte Gebäude zunehmend und schien dem Untergang geweiht. Nach einer umfassenden Sanierung wurde fand 1997 die Eröffnung des Klostermühlenmuseums statt. Im Rahmen einer anstehenden Sanierung des Gerinnes vor dem Museum wurden 2019 verschiedene Sanierungstechnologien geprüft.

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Mit dem Team der CARBOCON stehen wir zudem als zentraler Ansprechpartner mit interdisziplinären Kompetenzen zur Verfügung. Verbunden mit unserem Spektrum an Dienstleistungen können wir uns damit verschiedenen Kunden mit differenziertem Anforderungsprofil widmen.

CARBOCON begleitet die Projekte dann von der ersten Analyse bis hin zur späteren Anwendung. Das Spektrum an Projekten reicht von der ganzheitlichen Beratung, wenn es um strategische, operative und technische Grundsatzfragen beim Einsatz der Carbonbeton-Technologie geht, bis hin zur „klassischen“ Planung bei der Verstärkung von Brücken und anderen Bauwerken mit Carbonbeton.

Was können wir für Sie tun?
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