#26 Vom Stahl befreit – Der Cube in Dresden und die Zukunft des Carbonbetons
Carbonbeton im Einsatz: schlanker bauen, länger erhalten, CO₂ sparen
01.04.2025 37 min
Zusammenfassung & Show Notes
Ist es möglich, Stahlbeton anders zu denken: ressourcenschonend, langlebig und trotzdem leistungsfähig? Carbonbeton liefert dafür eine Antwort: ein Verbundmaterial aus feinkörnigem Hochleistungsbeton und einer Bewehrung aus Carbonfasern. Im Gegensatz zu Stahl rostet Carbon nicht und ermöglicht dadurch filigranere Bauteile, geringeren Materialverbrauch und deutlich reduzierte CO₂-Emissionen.
In dieser Episode spreche ich mit Prof. Manfred Curbach von der TU Dresden, einem der führenden Köpfe hinter dem Forschungsprojekt C³ – Carbon Concrete Composite. Er und sein Team forschen seit über 20 Jahren an diesem Material und haben mit dem Cube in Dresden ein sichtbares Zeichen gesetzt: Das weltweit erste Gebäude, das vollständig aus Carbonbeton errichtet wurde, verbindet innovative Konstruktion mit gestalterischer Freiheit.
Wir sprechen darüber, wie Carbonbeton auf der Baustelle verarbeitet wird, wo er bereits im Einsatz ist, zum Beispiel bei der Sanierung von Brücken oder im denkmalgeschützten Bestand, und welche Vorteile er gegenüber dem klassischen Stahlbeton bietet. Gleichzeitig werfen wir einen kritischen Blick auf offene Fragen, etwa zum Recycling im großmaßstäblichen Rückbau oder zum Gesundheitsschutz bei der Verarbeitung von Carbonfasern. Denn auch wenn Carbonbeton längst auf der Baustelle angekommen ist, bleibt er ein Material, das weiter erforscht, getestet und diskutiert werden muss.
Experte in dieser Episode:
Prof. Manfred Curbach – Bauingenieur, Professor an der TU Dresden und Carbonbeton-Pionier
Weitere Links:
Forschungsprojekt C³-Carbon Concrete Composite
Infos zum Cube auf dem Campus der TU Dresden
Infos zur Architektur des Cube bei Henn Architekten
Coverbild: Stefan Gröschel, Institut für Massivbau, TU Dresden
In dieser Episode spreche ich mit Prof. Manfred Curbach von der TU Dresden, einem der führenden Köpfe hinter dem Forschungsprojekt C³ – Carbon Concrete Composite. Er und sein Team forschen seit über 20 Jahren an diesem Material und haben mit dem Cube in Dresden ein sichtbares Zeichen gesetzt: Das weltweit erste Gebäude, das vollständig aus Carbonbeton errichtet wurde, verbindet innovative Konstruktion mit gestalterischer Freiheit.
Wir sprechen darüber, wie Carbonbeton auf der Baustelle verarbeitet wird, wo er bereits im Einsatz ist, zum Beispiel bei der Sanierung von Brücken oder im denkmalgeschützten Bestand, und welche Vorteile er gegenüber dem klassischen Stahlbeton bietet. Gleichzeitig werfen wir einen kritischen Blick auf offene Fragen, etwa zum Recycling im großmaßstäblichen Rückbau oder zum Gesundheitsschutz bei der Verarbeitung von Carbonfasern. Denn auch wenn Carbonbeton längst auf der Baustelle angekommen ist, bleibt er ein Material, das weiter erforscht, getestet und diskutiert werden muss.
Experte in dieser Episode:
Prof. Manfred Curbach – Bauingenieur, Professor an der TU Dresden und Carbonbeton-Pionier
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Der Podcast:
Architektourist bietet eine Hörreise durch unsere gebaute Umwelt. In jeder Episode nehmen wir Euch mit in die Welt der Architektur und Baustoffe, erkunden kreative Anwendungen und tauchen ein in die Geschichten hinter den Bauprojekten – von der ersten Skizze bis zur fertigen Umsetzung.
Seid bei der nächsten Folge wieder dabei, wenn wir weitere spannende Projekte und Persönlichkeiten aus der Welt des Bauens vorstellen. Wenn Euch die Episode gefallen hat, abonniert Architektourist bei Eurem bevorzugten Podcast-Anbieter.
Ihr habt Fragen oder Vorschläge? Wir freuen uns auf Eure Nachrichten unter kontakt@architektourist.de.
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Transkript
Ob in der Stadt oder auf dem Land, Architektur umgibt uns. Überall.
Stellt euch ein Gebäude vor, das zeigt, wie das Bauen der Zukunft aussehen kann.
Leichter, schlanker, ressourcenschonend und dennoch aus Beton.
Kommt mit auf eine Hörreise durch unsere gebaute Umwelt.
Heute sind wir zu Gast im CUBE an der TU Dresden.
Herzlich Willkommen bei Architektourist, dem Podcast, der euch auf eine akustische
Reise durch die Welt der Architektur, Bautechnik und Baukultur mitnimmt.
Ich bin Alexandra Busch.
In Folge 22 habe ich mit Dr.
Ulrich Lotz von den Betonverbänden Baden-Württemberg darüber gesprochen,
wie die Betonbranche ihren CO2-Ausstoß verringern kann.
Zum Beispiel durch klinkerreduzierte Zemente oder den Einsatz von KI in der Produktion.
Falls ihr in die Episode noch nicht reingehört habt, lohnt sich das auf jeden Fall.
Heute schauen wir wieder auf den Beton, aber diesmal aus einer anderen Perspektive.
Denn meistens denken wir beim Thema CO2-Emissionen im Bau zuerst an den Zement.
Klar, der ist für einen Großteil der Emissionen verantwortlich.
Aber es gibt noch einen weiteren Baustoff, der ordentlich zur Klimabilanz beiträgt. Stahl.
Stahl, der als Bewehrung im Stahlbeton steckt, verursacht enorme Emissionen.
Für eine Tonne Stahl entstehen im Schnitt rund zwei Tonnen CO2 und weltweit
sind das über drei Milliarden Tonnen CO2 jedes Jahr.
Das entspricht rund acht Prozent der globalen Emissionen.
Die Frage ist also, geht's auch anders? Weniger CO2, weniger Materialeinsatz,
aber trotzdem sicher, langlebig und vielleicht sogar gestalterisch spannender?
Carbon-Beton kann hierfür eine Antwort sein.
Carbon-Beton ist ein Verbundwerkstoff aus Hochleistungsbeton und Karbonfasern
als Bewehrung statt Stahl.
Das spart Material vermeidet Korrosion
und eröffnet neue konstruktive und architektonische Möglichkeiten.
Entwickelt wurde dieser Werkstoff im Rahmen von C3 Carbon Concrete Composite,
dem größten Bauforschungsprojekt Deutschlands.
Über 160 Partner haben daran mitgewirkt, unterstützt vom Bundesforschungsministerium.
Und einer, der von Anfang an mit dabei war, ist mein heutiger Gast,
Professor Manfred Curbach.
Er ist Bauingenieur, seit 1994 Professor für Massivbau an der TU Dresden und
einer der wichtigsten Vordenker für die Entwicklung von Carbonbeton.
Als Sprecher des C3-Forschungsprojekts und Mitgründer der CarboCon GmbH hat
er nicht nur geforscht, sondern auch gebaut, unter anderem den Cube in Dresden,
das erste Gebäude weltweit, das komplett aus Carbonbeton besteht.
Was hinter dem Material steckt, wie daraus ein ganzes Gebäude wurde und was
das mit der Zukunft des Bauens zu tun hat, genau darum geht es in dieser Folge.
Wie schön, dass Sie heute dabei sind, Herr Professor Curbach.
Das freut mich echt sehr.
Vielleicht starten wir einfach mal so. Was ist eigentlich Carbonbeton und wie
würden Sie das jemandem erklären, der davon noch nie gehört hat?
Ja, also das steht die Gefahr, dass ich jetzt zu weit aushole, aber Sie schneiden ja.
Ein Verbundwerkstoff, den alle kennen, ist der Stahlbeton. Das ist nun ein eigentlich
fantastisches Material.
Seit über 100 Jahren wird es angewendet und sehr erfolgreich,
so erfolgreich, dass tatsächlich Beton das nach Wasser am häufigsten verwendete
Material auf dieser Erde ist.
Das ist auf der einen Seite sehr interessant, weil es natürlich auf die Art
und Weise uns ganz viel von dem Wohlstand bietet, den wir haben auf der Erde,
sowohl zum Wohnen wie für unsere Mobilität.
Und Stahlbeton hat eigentlich fast nur Vorteile, bis auf zwei kleine Dinge,
die aber im Laufe der Jahre immer wichtiger geworden sind.
Das eine ist, dass eben bei der Herstellung von Beton sehr viel CO2 entsteht,
speziell eben bei der Herstellung des Zementes und zwar nicht aufgrund der Energie,
sondern aufgrund des chemischen Prozesses.
Und das andere ist, dass wir im Laufe der Jahrzehnte festgestellt haben,
dass Stahlbeton eben doch nicht
so dauerhaft ist, wie man sich das vor 100 Jahren mal vorgestellt hat.
Ja, und jetzt sind wir auf den Plan getreten, wir nehmen kein Stahl mehr im
Stahlbeton, sondern nehmen Carbon.
Das hat vor allen Dingen den ganz, ganz großen Vorteil, dass Carbon nicht korrodieren kann.
Carbon ist völlig inert, geht eben deswegen auch keine Verbindung mit Sauerstoff ein.
Das heißt, wir können all den Beton sparen, den wir beim Stahlbeton nur deswegen
genommen haben, um den Stahl vor Korrosion zu schützen.
Das macht der Beton, wenn er ausreichend dick ist um den Stahl drumherum und
wenn er ein hohes alkalisches Milieu hat, also einen pH-Wert von 12, 12,5.
Wenn aber jetzt die Bewehrung Carbon nicht mehr korrodieren kann,
kann man eben auf die beiden Dinge verzichten.
Das heißt, zum einen können wir auf all den Beton verzichten,
der von der Dicke her nur einfach den Schutz darstellt für den Stahl.
Das sind ja je nach Anwendung drei, vier, fünf Zentimeter, die um den Stahl drumherum sein müssen.
Und allein mit der Maßnahme, ohne groß weiterzudenken, kann man ungefähr 50
Prozent des Betons einsparen.
Wenn man jetzt sogar noch anders konstruiert, dann geht das bis 80 Prozent.
Und das ist natürlich vor allen Dingen wertvoll, weil ja die Rohstoffe,
die wir verwenden, langsam auch knapp werden.
Sie kennen all die Geschichten über die Sandknappheit auf unserem Planeten,
bis hin zu den tatsächlich kriminellen Vorgehensweisen, wo dann einfach Strände
abgebaggert werden und die Inseln sich selbst überlassen bleiben.
Also Materialersparnis ist ein großer Vorteil.
Und der zweite Vorteil ist, dass ich ja das alkalische Milieu nicht mehr brauche.
Das heißt also, ich kann andere Bindemittel nehmen als die Zemente,
die im Moment verwendet werden.
Bindemittel, die dann eben nicht mehr so einen hohen Alkali-Wert ergeben oder
einen hohen pH-Wert, sondern deutlich drunter bleiben, aber weiterhin die Aufgabe
natürlich haben, den Zementstein schön zu verkleben.
Das bedeutet aber, bei der Verwendung anderer Bindemittel wird der chemische
Ausstoß von CO2 noch mal deutlich reduziert.
Das heißt, wenn ich 50% Material spare, spare ich 75% CO2 ein.
Und das sind natürlich Größenordnungen. Wenn wir jetzt überlegen,
dass Beton wahrscheinlich auch in Zukunft der am häufigsten eingesetzte Baustoff
sein wird, können wir auf die Art und Weise richtig viel für die Umwelt tun,
indem wir eben deutlich weniger CO2 ausstoßen.
Das ist Carbonbeton. Ein konkretes Projekt, in dem Carbonbeton besonders sichtbar
wird, ist ja der Cube in Dresden.
Das erste Gebäude, das vollständig aus diesem Material besteht.
Was war die Idee dahinter? Also wir haben jetzt den Carbonbeton an ungefähr
250 verschiedenen Bauwerken.
In wie viel 16 Ländern eingesetzt, aber eben immer nur in Teilen zur Verstärkung
oder als Fassadenplatte oder vieles andere mehr.
Nun haben wir ja fleißig weiter geforscht. Es gab unter anderem das große Forschungsprojekt
Carbon Concrete Composite C hoch 3 im Rahmen dieses 2020-Programms vom Bundesforschungsministerium.
Und in diesem Forschungsprogramm haben wir eben sehr, sehr viele Sachen erforscht
und auch bis zur Anwendung eben gebracht.
Und wir hatten überlegt, ob wir nicht all diese Forschungsergebnisse nicht in
einem Bauwerk zeigen können.
Und das war die Grundidee, doch ein Bauwerk zu erstellen, in dem möglichst viel gezeigt werden kann.
Also dieses Gebäude entstand nicht mit einem Raumbuch. Ich hätte gerne ein Wohnzimmer,
eine Küche und ein Bad, sondern wie kann ich zeigen, wie Balkone angesetzt werden?
Wie kann ich zeigen, dass aus Fertigteilen gebaut werden kann?
Wie kann ich gekrümmte Flächen machen und vieles andere mehr?
Und so ist dann tatsächlich dieser Entwurf des Cube entstanden,
der jetzt all diese Teile enthält. Da gibt es eine Box, so haben wir sie genannt,
die ist nur aus Fertigteilen hergestellt.
Die zeigt übrigens, dass man schon heute wirtschaftlich mit Carbonbeton bauen kann.
Und das andere ist der sogenannte Twist, diese geschwungene Konstruktion,
die auf vielen Fotos zu sehen ist, die eben zeigt, dass eben auch eine neue
Architektursprache entstehen kann.
Wenn man solche textilen Gelege verwendet, die sehr viel leichter oder sehr
leicht biegbar sind und damit eben solche Formen ermöglichen.
Also es könnte irgendwann einfach mal in sein, mit Carbon-Beton zu bauen,
weil es andere Formen sind, die auf die Art und Weise machbar sind.
Bevor es gleich weitergeht mit dem Gespräch, möchte ich euch den Cube in Dresden
noch etwas genauer vorstellen.
Denn was Professor Kubach eben beschrieben hat, klingt fast beiläufig,
ist aber eigentlich ein echtes Pionierprojekt.
Stellt euch ein Gebäude vor, das aussieht wie ein architektonisches Statement.
Klar, kantig, filigran und gleichzeitig aber auch skulptural,
elegant geschwungen, fast so, als wäre es aus Stoff gefaltet worden, nicht aus Beton.
Der Cube ist das erste Gebäude, das vollständig aus Carbonbeton errichtet wurde.
Und es sieht nicht nur anders aus als herkömmliche Betonbauten,
es funktioniert auch anders.
Statt der üblichen Bewehrung aus Stahl, der rostet und deshalb dicke Betonüberdeckungen
braucht, kommen hier Carbonfasern zum Einsatz.
Die sind nicht korrosiv, sechsmal zugfester als Stahl und dadurch kann die Konstruktion
deutlich schlanker ausfallen.
Die Wände sind gerade mal 27 cm dick. Zum Vergleich, bei Stahlbeton wären es locker 40 bis 44 cm.
Das spart Material, CO2 und schafft mehr Raum auf der gleichen Fläche.
Doch es geht hier nicht nur um Zahlen, sondern auch um Gestaltungsspielräume.
Der Cube besteht aus zwei Teilen,
die unterschiedlicher kaum sein könnten und sich doch gut ergänzen.
Da ist zum einen die Box, ein rechtwinkliger Baukörper aus Halbfertigteilen,
klassisch modular, klar strukturiert.
Und dann der Twist, eine freigeformte, doppelt gekrümmte Schale,
die sich wie aus einem Guss über Wand und Dach zieht.
Der Entwurf stammt von Henn-Architekten, entwickelt wurde der Cube im Rahmen
des vom Bundesforschungsministeriums geförderten Projekts C3 Carbon Concrete Composite.
Die Leitung hatte Professor Manfred Kurbach, der mit einem interdisziplinären
Team aus Forschung, Industrie und Praxis daran gearbeitet hat,
Carbon-Beton aus dem Labor auf die Baustelle zu bringen.
Der Cube steht heute mitten auf dem TU Campus in Dresden als Ausstellungsraum,
Forschungslabor und als sichtbares Zeichen für das, was möglich ist,
wenn man mutig genug ist, einen Baustoff neu zu denken.
Und genau da steigen wir jetzt wieder ein, ins Gespräch mit Professor Kurbach.
Wenn man ein so außergewöhnliches Projekt wie den Cube umsetzt,
gab es da Momente auf der Baustelle, die Sie selbst überrascht haben?
Vielleicht Dinge, die im Entwurf noch
ganz einfach wirkten, aber dann doch komplizierter wurden als gedacht?
Also wir haben schon eine Menge Herausforderungen erlebt während des Baus,
aber die vor allen Dingen immer mit diesen fantastischen Künstlern,
Handwerkern der Baufirmen dann gelöst.
Das war natürlich auch für die Baufirmen, die beteiligt waren,
eine echte Herausforderung.
Die haben die besten Leute dorthin geschickt, die gebaut haben,
die ihrerseits dann viele Erfahrungen gesammelt haben, die natürlich jetzt in
weitere Projekte einfließen könnten.
Was waren denn so Herausforderungen damals?
Zum Beispiel die sehr dünne Schale, die ja aufgespritzt wurde.
Wir haben ja, obwohl es so ein moderner Baustoff ist, trotzdem eine traditionelle
Herstellung gewählt. Würde man wahrscheinlich heute auch nicht mehr machen.
Aber es wurde tatsächlich eine Holzschalung hergestellt, die genau die Krümmung
darstellte, auf die dann gespritzt wurde.
Und dann sollten natürlich da nur drei Zentimeter dünne Betonschichten entstehen,
ihrerseits mit drei Lagen Bewehrung drin.
Natürlich hat man dann keine 25 Meter lange Bewehrungsbahn, sondern die werden gestaffelt.
Und trotzdem sollte das Ganze fugenlos gemacht werden.
Also wir haben 20 Meter, über 25 Meter fugenlos gebaut, was ja schon im Stahlbetonbau
eine Herausforderung ist.
Aber das eben in einem Stück auch herzustellen, erforderte eine sehr genaue
Planung und auch viel Beweglichkeit, wenn ich das so ausdrücken darf.
Um es gleich zu sagen, reißt natürlich so eine Schale dann auch,
denn wir wissen ja auch vom fugenlosen Bauen mit Stahlbeton.
Dann bekommen wir alle vier, fünf, sechs Meter Risse aus Zwang.
Wir haben gesagt, wir wollen das jetzt aber auch unbedingt fugenlos machen.
Wir haben ja dann das Carbon drin, das diese Risse dann natürlich entsprechend klein hält.
Und genau so ist es auch gekommen. Was jetzt viele Leute dazu bringt,
du fragst, da sind ja Risse in dem Cube.
Hält der überhaupt? Ja, der muss Risse kriegen, sonst funktioniert das Prinzip überhaupt nicht.
Also es ist so, wenn Beton ungerissen bliebe, dann sind ja offensichtlich die
Spannungen und damit die Dehnungen im Beton so klein, dass es eben nicht zum Reißen kommt.
Bei so kleinen Dehnungen kriegen aber weder Stahl noch Carbon überhaupt mit,
dass sie benötigt werden.
Die Dehnungen sind ja auch extrem klein. Und erst wenn der Beton reißt,
bekommen Carbon oder sonst früher der Stahl dann die Kräfte.
Und gleichzeitig müssen dann die Bewehrungselemente dafür sorgen,
dass die Risse dann klein bleiben.
Das ist beim Stahl existenziell. Denn wenn die Risse zu groß werden,
kann dann Feuchtigkeit vordringen und damit zu Korrosion führen.
Beim Carbon ist es nicht schlimm, weil ja nichts korrodieren kann.
Trotzdem achten wir natürlich darauf, dass aus optischen Gründen die Risse natürlich
schön klein bleiben. Das heißt, Sie haben hinterher noch ein bisschen Betonkosmetik gemacht?
Nein, die Risse sind alle zu sehen. Ja, das veranlasst ja dann auch manche Leute
zu denken, ob das denn wirklich so gut ist? Der NrCube hat ja Risse.
Nee, der muss Risse haben, sonst trägt er nicht.
Okay, das ist spannend. Das war mir auch nicht bewusst. Wie kam es eigentlich
zu Ihrer Forschung an Carbonbeton?
Naja, das ist jetzt ungefähr 30 Jahre her, dass wir hier an der TU Dresden gemeinsam
mit dem Textilmaschinenhersteller Peter Offermann,
oder Forscher, Peter Offermann, die ersten Strukturen aus nichtmetallischer
Bewehrung hergestellt haben, offene Strukturen, die dann in den Beton eingebettet wurden.
Und das war eben vor 30 Jahren erst mal Glas.
Denn das erschien uns damals als ein sehr sinnvolles Material,
eine sehr hohe Zugfestigkeit, ließ sich gut verarbeiten und diese Verarbeitungstechnik,
die stammte noch aus DDR-Zeiten.
Also fast jeder DDR-Bürger kennt den Begriff Malimo.
Das war eine Textilherstellung, die zum Beispiel für Gardinen verwendet wurde.
Und Malimo war eben in der DDR ein Begriff.
Und diese Technik hat der Professor Offermann immer weiterentwickelt,
bis eben solche offenen Strukturen hergestellt werden konnten,
die man in Beton verwenden kann.
Und dieser erste Versuch, gleich der erste Versuch, war derartig vielversprechend,
dass wir dann begonnen haben, das alles weiter zu untersuchen.
Dann wurde der erste Sonderforschungsbereich bei der Deutschen Forschungsgemeinschaft
eingereicht und bewilligt, sodass wir ab 1999 sehr intensiv die Grundlagen erforschen konnten.
Und dann war es so ungefähr 2002, 2003, als wir feststellten,
dass der Preis für Carbon immer weiter runtergegangen ist und das Glas noch einen Nachteil hatte,
den wir dann durch den Ersatz dann auch sozusagen umgangen haben.
Und so kam eben das Carbon in den Beton hinein.
Und seitdem arbeiten wir eben an Carbonbewehrungen im Betonbau,
also seit über 20 Jahren.
Und diese Carbonfasern, die werden dann tatsächlich zu so einer Art Textil verarbeitet?
Also in Form von Gelegen oder Matten, die man dann in den Beton einlegt?
Also es ist so, dass die Herstellung so läuft, dass zunächst mal Filamente hergestellt werden.
Filamente sind extrem dünne Fäden, Durchmesser etwa 8 Mikrometer.
Von diesen Fäden werden 50.000 Stück zu einem Garn zusammengefasst.
So ein Garn hat dann einen Durchmesser von ungefähr 1,5 Millimetern.
Die werden auf Spulen gewickelt und werden so zum Beispiel zu einem Textilhersteller gebracht.
Und auf auch dafür eben speziell entwickelten Textilmaschinen werden diese Garne
dann zu einem Gelege verarbeitet.
Gelege ist eben kein Gewebe.
Da laufen also die Fäden nicht so wellenförmig ineinander, sondern es werden
zwei Richtungsfäden aufeinander gelegt und anschließend in einer Art von Nähmaschine
miteinander verknüpft.
Und so entstehen dann Gelege, die dann ihrerseits noch mal getränkt werden,
damit wir dafür sorgen, dass auch wirklich alle 50.000 Filamente eines Garns
an der Lastabtragung sich beteiligen.
Und weil wir natürlich einen besonders guten, nennen wir es mal idealen Verbund
zwischen dem Carbon und dem Beton erreichen wollen.
Und wenn das Material dann so getränkt ist, lässt es sich auch sehr leicht transportieren
als Rollenware oder als Mattenware und lässt sich sehr leicht in den Beton einbringen.
Wie sieht das denn auf der Baustelle aus? Ist das für die Betonbauer eine große Umstellung?
Die sind ja normalerweise Stahlkörbe gewöhnt. Ist das ein großer Umorientierungsprozess
für die? Also ein großer vielleicht nicht.
Es ist schon etwas anders, mit Carbon gelegen zu arbeiten als mit Bewehrungsmatten aus Stahl.
Deshalb werden Unternehmen mit ihren Mitarbeitern bei uns geschult,
wie mit diesen Materialien umzugehen ist, wie das aufgebracht wird,
wie das eingebracht wird, wie verdichtet wird, dass man nicht unbedingt darauf rumlaufen sollte.
All solche Dinge und solche Firmen werden dann zertifiziert,
dass sie eben dann berechtigt sind, Carbonbewehrungen auf Baustellen oder in
Fertigteilwerken einzusetzen.
Müssen die Bauleute eigentlich beim Einbau auf irgendwas Besonderes achten?
Spielt zum Beispiel das Wetter eine Rolle, also wenn es sehr feucht oder heiß ist?
Weder noch, weil das Carbon tatsächlich sich nicht verändert.
Bei Temperaturen, die dann über 100 Grad werden, verändert sich die Tränkung minimal.
Aber auf Baustellen passiert das nicht. Falls Sie danach fragen,
auch im Brandfall ist das kein Problem.
Wir wissen ja auch, Stahlbeton ist nicht unbegrenzt widerstandsfähig gegen Brände.
Wir sind mit dem Carbonbeton ungefähr auf dem gleichen Level zurzeit wie beim
Stahlbeton, arbeiten aber zurzeit hier im Rahmen der Forschung an Tränkungen.
Die den Brandwiderstand noch deutlich erhöhen würden. Aber das ist gerade Forschung.
Verändert sich eigentlich irgendwas am Beton selbst, wenn man mit Carbon statt mit Stahl arbeitet?
Also zum Beispiel, wie er erhärtet oder wie er sich chemisch verhält?
Das ist also dem Beton völlig egal.
Was interessant ist, wir verwenden in der Regel einen feineren Beton.
Das heißt also, das Größtkorn ist nicht 32 mm. Dadurch, dass wir sehr dünn bauen
wollen, sind viele Betonschichten bloß mit 2 mm Größtkorn versehen.
Wir machen aber auch Fertigteile, die bis 8 mm gehen.
Das bedeutet aber wiederum, einen wesentlich porenärmeren Beton zu haben.
Und der wiederum hat dann einen höheren Widerstand gegen jede Form von chemischen Angriff.
Sodass also auch der Beton selber besser ist als der des traditionellen Stahlbetons.
Und aller Wahrscheinlichkeit nach, das kann ich jetzt nicht belegen,
weil ich nicht alt genug bin, wahrscheinlich eine deutlich längere Lebenszeit hat.
Und wie sieht es mit dem Recycling aus? Also wenn man jetzt die gesamte Lebensdauer
betrachtet, was passiert am Ende?
Lässt sich Carbonbeton gut rückbauen und sortenrein trennen?
Das hat uns natürlich auch sehr interessiert vor vielen, vielen Jahren und haben
da ein sehr großes Forschungsprojekt zu durchgeführt.
Also die erste Feststellung, wir wollen natürlich, dass das Bauwerk selber,
solange wie möglich steht.
Wenn das Bauwerk selber nicht mehr stehen bleiben kann, wollen wir dafür sorgen,
dass Teile als Bauteile dann jeweils gerettet werden, als Bauteile auch wieder
eingesetzt werden in ein neues Bauwerk.
Und erst im allerletzten Schritt würden wir es tatsächlich zerkleinern.
Und das haben wir tatsächlich eben sehr intensiv untersucht.
Wir können also tatsächlich Beton und Carbonfasern voneinander trennen.
Also nahe zu Sortenreihen, also bis 99 Prozent sind wir da gekommen.
Dann haben wir zum einen eben diese Bruchstücke aus dem Beton.
Diese Bruchstücke kann man weiter zerkleinern und als Zuschlag wieder für neuen Beton verwenden.
Bei dem Carbon sind wir dann in der Lage, die Tränkung zu entfernen,
sodass die reinen Carbonfilamente dann vorliegen.
Die haben eine Länge dann bei diesen Prozessen, die wir da durchgeführt haben,
so von 5 bis 15 Zentimetern.
Und diese Schnipsel kann man dann tatsächlich zu neuen Garnen spinnen.
Und diese Garne haben gleich beim ersten Versuch eine Festigkeit gehabt von
90 Prozent der Ursprungsfasern.
Und tatsächlich kann man eben auf die Art und Weise, auch wenn es wieder völlig
auseinandergenommen wurde, jeden Bestandteil weiternehmen und das nahezu ohne
Festigkeitsverlust. Also das ist schon lange nachgewiesen.
Wir arbeiten jetzt daran, das auch großmaßstäblich tatsächlich besser zu machen,
denn natürlich müssen dann Unternehmen in der Lage sein, diese Prozesse auch durchzuführen.
Und was wir jetzt auch machen, wir arbeiten ja nicht nur mit Gelegen,
sondern auch mit Stäben, dass wir aus den recycelten Carbonfasern Carbonstäbe herstellen.
Und das ist eine hervorragende Technik, um auch Carbon-Reste anderer Industriezweige zu verwenden.
Denn wenn wir jetzt im Moment so verstärkt über Zirkularität,
Kreislaufwirtschaft reden, dann ist das ja nicht nur ein Problem des Bauwesens,
sondern auch viele andere Industriezweige.
Und so ist es zum Beispiel möglich, Carbon-Reste, die zum Beispiel in der Automobilindustrie
in ziemlich großen Mengen anfallen, auf die Art und Weise für das Bauwesen zu nutzen.
Gibt es neben dem Cube auch schon andere Projekte, bei denen Carbon-Beton eingesetzt wurde?
In welchen Bereichen wird das Material heute schon verwendet und wo sehen Sie das größte Potenzial?
Ja, also es gibt zwei Hauptanwendungsbereiche. Das eine ist die Verstärkung
von vorhandenen Bauwerken aus Stahlbeton.
Und das andere dann eben der Neubau. Die Verstärkung von Bauwerken ist deswegen
so wichtig, weil wir ja jetzt in den letzten 120 Jahren sehr,
sehr viele Bauwerke aus Stahlbeton gebaut haben,
die jetzt teilweise tatsächlich abgerissen werden, weil sie am Ende ihrer Lebensdauer angekommen sind.
Und Carbonbeton ist jetzt eine Möglichkeit, mit sehr, sehr dünnen Schichten
die Tragfähigkeit wiederherzustellen oder sogar zu vergrößern.
Das sieht dann so aus, dass eine alte Betonoberfläche angeraut wird.
Dann wird eine ganz dünne Schicht aus diesem Feinbeton aufgetragen, drei, vier Millimeter.
Dann kommt so ein Gelege hinein, dann kommt wieder eine Schicht aus Beton,
wieder so ein Feinbeton.
Das kann man bis zu viermal wiederholen, denn dafür haben wir auch schon eine
allgemeine bauaufsichtliche Zulassung.
Und es ist so, dass wenn man eine 8 cm dünne Stahlbetondecke hat,
und die haben wir gerade in der ersten Hälfte des letzten Jahrhunderts sehr häufig gebaut,
dann reicht eine Lage Carbon in einem Zentimeter Beton aus, um die Tragfähigkeit zu verdoppeln.
Und diese Eigenschaft, die ist aus vielerlei Gründen fantastisch.
Zum einen, sie verändern die äußere Geometrie so gut wie gar nicht.
Das heißt, Denkmalschützer sind bei all diesen Bauwerken hochgradig daran interessiert,
mit Carbonbeton zu verstärken.
Wir haben das zum Beispiel gemacht, das ist eines der herausragenden Bauwerke,
bei der größten noch stehenden Schale von Ulrich Mütter in Magdeburg.
Eine Hüpar-Schale, die war sieben Zentimeter dünn.
Die Bewehrung, die da drin lag, war nahezu verrostet. Die hat auf der Oberseite
und auf der Unterseite jeweils einen Zentimeter Beton dazugekommen mit einer Lage Carbon drin.
Die ist jetzt im Sommer wieder eingeweiht worden. Das ist ein Prachtstück.
Diese Schale wäre ohne die Existenz von Carbonbeton abgerissen worden.
Oder ein anderes Beispiel ist der sogenannte Bayerbau, eines der zentralen Gebäude
an der Technischen Universität Dresden.
Das ist eines der ersten Stahlbetonbauwerke gewesen in Dresden, gebaut 1911 bis 1913.
Und da waren auch solche acht Zentimeter dünnen Decken drin.
Und der Statiker war nicht in der Lage, die nachzurechnen und hatte den Vorschlag
gemacht, ungefähr die Hälfte aller Decken rauszureißen und durch Stahlbeton zu ersetzen.
Oh, da konnte ich natürlich nicht lange zugucken.
Tatsächlich ist es jetzt so, um die lange Geschichte kurz zu machen,
all die Decken sind jetzt mit Carbonbeton tatsächlich verstärkt worden, sehen fantastisch aus.
Also da haben wir tatsächlich den gesamten alten Bestand retten können.
Und das ist natürlich jetzt wiederum eine der größten Nachhaltigkeitseffekte,
die wir erzielen können.
Eben Gebäude, die schon stehen, zu sanieren, zu verstärken, instand zu setzen,
damit sie nochmal 100 Jahre stehen können oder noch länger.
Und da ist eben Carbonbeton eine sehr günstige Variante, eine sehr schnelle
Variante und eine, die geometrisch quasi nicht auffällt.
Ich kann mir vorstellen, dass Carbonbeton nicht nur bei Gebäuden interessant
ist, sondern auch bei den vielen sanierungsbedürftigen Brücken im Land.
Wäre das nicht ein ideales Einsatzfeld? Also wenn wir jetzt an unseren Brückenbestand
denken und an die Vielzahl von Brücken, die jetzt sanierungsbedürftig sind.
Dann müssen wir natürlich den kleinen Bereich rausgreifen, das heißt so klein
ist ja gar nicht, eben die Stahlbeton- und Spannbetonbrücken anschauen.
Bei Stahlbrücken sind wir natürlich außen vor, aber gerade bei Brücken aus Stahlbeton
und auch aus Spannbeton eignet sich Carbonbeton hervorragend.
Da ist es dann nicht mit einer Lage getan.
Also wir haben zum Beispiel drei Autobahnbrücken im Großraum Frankfurt verstärkt.
Da sind auf die Oberseite sechs Lagen Carbon gekommen.
Die haben ungefähr dreieinhalb Zentimeter Beton gebraucht und unten drunter
sind nochmal fünf Lagen aufgebracht worden. und damit haben wir also diese Brücken
tatsächlich vom Abriss bewahrt.
Und das Schöne war, die Fahrbahndecke, über die die Fahrzeuge gefahren sind,
war vorher acht Zentimeter dick.
Die musste natürlich abgetragen werden, damit dann auf dem Beton selber dann
diese Verstärkungsschicht aufgebracht werden konnte mit einer Dicke von dreieinhalb Zentimetern.
Dann ist die Fahrbahn nachher viereinhalb Zentimeter dick ausgeführt worden,
die Asphaltschicht, sodass die Gradiente der Straße sich überhaupt nicht verändert
hat. Und das Ganze war nach wenigen Wochen erledigt.
Wir verstärken jetzt gerade eine Brücke über die Donau.
Da ging es um andere Defizite, die diese Brücke hatte, aber mehrere,
drei verschiedene und alle ließen sich mit Carbonbeton ganz fantastisch aus den Weg räumen.
Gibt es denn schon Folgeprojekte, die an den Cube anknüpfen oder andere Bauwerke,
bei denen Carbonbeton gerade eingesetzt wird?
Wir haben jetzt kein eigenes Forschungsprojekt, aber zum Beispiel entsteht oder
ist jetzt entstanden in Dresden das erste öffentlich geförderte Gebäude,
nämlich eine Sporthalle.
Die Wände sind aus Carbonbeton und vor allen Dingen extrem filigrane Deckenträger
sind aus vorgespannten Carbonbeton eingebracht worden.
Und da werden jetzt gerade in diesen Tagen jetzt die Deckenplatten aufgelegt.
Also das ist sozusagen die erste Sporthalle und die ist als System gebaut,
geplant und jetzt gebaut worden, sodass, wenn der Bauherr zufrieden ist und
auch da gute Erfahrungen gesammelt werden,
dann auch noch mehr Sporthallen aus Carbon-Beton entstehen können.
Wenn Sie nach vorne schauen, welche Rolle könnte Carbon-Beton Ihrer Meinung
nach künftig im Bauwesen spielen?
Was braucht es noch, damit er wirklich flächendeckend zum Einsatz kommt?
Also auf der einen Seite sehe ich ganz, ganz großes Potenzial für die Ernennung von Carbonbeton.
Letztlich auch durch den Zwang, dem wir alle unterliegen, in wenigen Jahren
eine Klimaneutralität zu erreichen, die wir mit dem bisherigen Beton nur sehr
schwer erreichen können.
Sie kennen bestimmt die unterschiedlichsten Forschungsansätze auch der Zementindustrie,
CO2 zu speichern, erstmal zwischenzulagern, hoffentlich eine Nutzung dafür zu finden.
Das ist eigentlich nur eine Zwischenlösung.
Viel besser ist es, das CO2 gar nicht entstehen zu lassen.
Das heißt also, Bindemittel zu produzieren, die weniger oder im sinnvollsten
Weise dann überhaupt kein CO2 mehr erzeugen.
Die Energie werden wir mittelfristig komplett aus erneuerbaren Energien decken können.
Aber alles, was mit Prozess-CO2 zu tun hat, kann ich eben nur umgehen,
indem ich andere Prozesse nehme, bei denen kein CO2 mehr entsteht, andere Materialien.
In diese Richtung wird das jetzt laufen.
Sobald ich aber Bindemittel nehme, die kein Prozess CO2 mehr ausstoßen,
kann ich kein Stahl mehr nehmen.
Dann muss ich Carbon nehmen. Ich könnte auch Glas nehmen oder Basalt oder Aramid.
Aber bei all den Screenings, die wir gemacht haben, was das Kosten-Nutzen-Verhältnis
anbelangt, ist Carbon tatsächlich wahrscheinlich der günstigste Werkstoff,
den man dafür verwenden kann.
Sodass also Carbonbeton ein, vielleicht auch nicht ganz kleines Mosaiksteinchen
sein wird, um zur Klimaneutralität im Bauwesen zu gelangen.
Wenn es jetzt noch nicht so schnell geht, wie es vielleicht gehen sollte,
zumindest was meiner Auffassung so ist, wie schnell es gehen müsste,
liegt das vorwiegend daran, dass
wir am Anfang nur mit Zustimmungen im Einzelfall haben arbeiten können.
Dann kam eine ganze Reihe von allgemeinen bauersichtlichen Zulassungen vom DEBT
in Berlin und wir haben jetzt eine erste Richtlinie, in der bestimmte Bauteile,
Bauwerke dann schon aus Carbonbeton gebaut werden dürfen.
Aber diese Richtlinie muss dringend erweitert werden, damit letztlich nachher
überall dort, wo Karbonbeton sinnvoll ist, dieser auch regelgerecht eingesetzt werden kann.
Und das ist vielleicht eine der größten Aufgaben, die wir jetzt gerade vor uns haben.
Was für ein spannender Einblick in ein Material, das das Bauen nachhaltig verändern
kann und vielleicht auch verändern muss.
Professor Manfred Kurbach hat wunderbar gezeigt, welches Potenzial im Carbonbeton steckt.
Technisch, gestalterisch und vor allem in Sachen Ressourceneffizienz und CO2-Einsparung.
Und doch bleiben, wie bei allen neuen Baustoffen, Fragen offen.
In Gesprächen mit anderen Expertinnen und Experten höre ich zum Beispiel immer
wieder zwei Themen und ich finde, es lohnt sich, sie hier kurz anzusprechen.
Zum einen geht es um die Recyclingfähigkeit von Carbon-Beton.
Im Labor funktioniert das inzwischen erstaunlich gut.
Beton- und Carbonfasern lassen sich mit bis zu 98% Reinheit trennen.
Die Fasern können weiterverwendet, die Gesteinskörnung recycelt werden.
Schwieriger wird es im großmaßstäblichen Rückbau. Hier stoßen die gängigen Zerkleinerungstechniken
oft an ihre Grenzen, vor allem bei der vollständigen Trennung und bei der Staubentwicklung.
Aber genau daran wird aktuell intensiv geforscht. Das CO3-Projekt testet spezialisierte
Brecher, kameragestützte Sortierung und geschlossene Stoffkreisläufe.
Der Cube dient dabei nicht nur als Pilotprojekt für das Material,
sondern auch für skalierbare Rückbauverfahren. Das zweite Thema betrifft mögliche
Gesundheitsrisiken durch Carbonfasern, vor allem bei der Verarbeitung oder im Brandfall.
Beim Sägen oder Fräsen entstehen feine Faserpartikel, die als potenziell krebserregend gelten.
Schutzmaßnahmen wie Absagung, FFP3-Masken und Hautschutz sind deshalb Pflicht.
Im Brandfall können zusätzliche Risiken durch Faserfragmente und giftige Gase
entstehen, ähnlich wie bei anderen Hochleistungsverbundstoffen.
Auch hier ist die Forschung dran. Aktuelle Studien, unter anderem vom KIT,
untersuchen die Toxizität und das Verhalten von Carbonfasern bei Hitze und Zersetzung.
Wichtig zu wissen, solange die Carbon-Beton-Bauteile eingebaut bleiben,
gelten sie als unbedenklich.
Das Risiko entsteht nur bei der Bearbeitung oder im Katastrophenfall.
Ich finde, diese Diskussionen zeigen nicht etwa Schwächen, sondern die Ernsthaftigkeit,
mit der wir über neue Materialien nachdenken müssen.
Der Cube in Dresden ist dafür ein starkes Beispiel, ein gebauter Forschungsraum,
der nicht nur Antworten liefert, sondern auch neue Fragen aufwirft.
Und genau das brauchen wir in Zeiten des Wandels.
Wenn ihr mehr über Carbon-Beton, den Cube oder das Forschungsprojekt CIO3 erfahren
möchtet, schaut gerne in die Shownotes. Dort findet ihr weiterführende Links.
Und damit sind wir am Ende der heutigen Folge angekommen.
Einen ganz herzlichen Dank an meinen heutigen Gast, Professor Manfred Kurbach.
Habt ihr selbst ein spannendes Projekt am Start oder eine Idee,
wie wir in Zukunft besser, nachhaltiger und vielleicht auch mutiger bauen können?
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So, das war's für heute. Ich hoffe, ihr nehmt euch was mit aus dieser Episode,
eine neue Perspektive, einen Impuls oder einfach das gute Gefühl,
dass sich gerade wirklich etwas bewegt im Bauen.
Ich bin Alexandra Busch, danke euch herzlich fürs Zuhören und wir hören uns
hoffentlich ganz bald wieder. Tschüss!
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