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Carbonbeton : Rostfraß wird es nicht mehr geben

Neuer Schwung: Textilbetonbrücke in Kempten im Allgäu Bild: TU Dresden

Carbonbeton ist ein neuer Baustoff, der in Zukunft Stahlbeton ersetzen soll. Er wird die Bauweisen und die Architektursprache verändern.

          Dutzende zu einem Bollwerk aufgetürmte Reifen spritzen förmlich auseinander. Sekundenbruchteile zuvor war in die so „gepolsterte“ Streckenbegrenzung mit knapp dreihundert Sachen ein Formel-1-Bolide eingeschlagen. Dass dessen Lenker nach dem Crash weitgehend unverletzt aus dem havarierten Fahrzeug klettert, verdankt er wesentlich dem Werkstoff Carbon: Eine Wanne, zusammengebacken aus CFK-Fasern (carbonfaserverstärktem Kunststoff), bietet diese große Widerstandsfähigkeit und damit guten Schutz – und ist, ein weiterer Vorteil, extrem leicht.

          Georg Küffner

          Redakteur im Ressort „Technik und Motor“.

          Vorzüge, von denen seit zwei Jahren auch Serienfahrzeuge profitieren. So verkauft BMW seinen „Elektro-Dreier“ mit einem Carbon-Monocoque. Auch Fahrradrahmen, Tennisschläger, Angelruten und die Flügel von Windkraftanlagen werden aus Carbon gefertigt. Stets aus dem gleichen Grund. Leicht und belastbar ist der Stoff. Eigenschaften, die so kein anderes Material bietet.

          Was liegt also näher, als auch Beton, dem nach Wasser am meisten verwendeten Material, mit Hilfe von Carbon auf die Sprünge zu helfen. Beton hat einen schlechten Ruf, was mehrere Ursachen hat. So sind Baubiologen nicht davon abzubringen, dass es sich bei Beton um einen unnatürlichen Baustoff handele, der zudem nass sei und nur langsam trockne. Die aus ihm gefertigten Decken und Wände seien nicht atmungsaktiv, so dass es in den Gebäuden zu ungesunden Luftschadstoffkonzentrationen komme.

          Vor allem werden dem Beton jedoch die unschönen Abplatzungen angelastet, die an älteren Betonbauten und damit auch an Hunderten in den sechziger und siebziger Jahren errichteten Brücken fast die Regel sind. Die Ursache: Man hat die Auswirkungen der Salzmengen unterschätzt, die im Winter zur Verbesserung der Verkehrssicherheit auf die Fahrbahnen gekippt werden.

          „Gerissene Bauweise“

          Und man hat die äußeren Betonschichten zu dünn und zu porös gewählt, so dass Feuchtigkeit und Kohlendioxid bis zu den Stahleinlagen vordringen können und einen Prozess in Gang setzen, den Fachleute als Karbonatisierung bezeichnen: Das beim Abbinden von Beton entstehende und den Armierungsstahl schützende alkalische Kalziumhydroxid wird in Karbonat umgesetzt. Das Gestein verliert so seine alkalischen Eigenschaften. Dringt der Sauerstoff aus der Luft bis zu den Stahleinlagen vor, beginnen die zu rosten, ihr Volumen vergrößert sich, und die Betonüberdeckung platzt auf.

          Und auch das muss man in diesem Zusammenhang wissen: Die von dem französischen Gärtner Joseph Monier vor rund 150 Jahren gemachte Entdeckung, dass man die Festigkeit von Beton merklich steigern kann, wenn man (zunächst Eisendraht und heute) Stahlmatten oder -stangen in den Beton einfügt, hat damit zu tun, dass Beton zwar gut auf Druck belastet werden kann, aber Zug- und Biegekräfte nur schlecht verträgt. Diesen Nachteil kompensieren die Stahleinlagen, die man immer noch gern auch als Moniereisen bezeichnet.

          Ein mit Stahlstäben angereicherter Beton hat demnach eine viel höhere Zugfestigkeit als ein unbewehrter. Doch belastet man ein entsprechend „gestähltes“ Betonteil auf Zug – oder „biegt“ es, entstehen feinste Risse. Nach den Vorgaben des gängigen Regelwerks sind das jedoch weder Mängel noch Schäden. Stahlbeton darf und muss reißen. Denn erst wenn er gerissen ist, kann der Stahl die ihm zugedachte Aufgabe übernehmen – und Zugkräfte aufnehmen. Gern spricht man von der „gerissenen Bauweise“. Das klingt kompliziert und ist es auch.

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