Deutschlands erstes Carbonfaser-betoniertes Gebäude entsteht an der TU Dresden

Die Technische Universität Dresden kündigte Baubeginn für ihr C³ Tech Demo Haus CUBE (lokal Carbonhaus) an. TU Dresden beansprucht, das 220 m² zweigeschossige Gebäude wird das weltweit erste, vollständig aus Carbonfaser-betoniertem Beton errichtete Gebäude sein.

Finanziert vom BMBF, das 5 Mio. € Projekt startete 2017 und gipfelt Frühjahr 2021 in einem Universitätsgebäude mit Hörsälen, Laboren und Präsentationsräumen. Fundamente wurden März 2020 gegossen, weiterer Bau resumed nun nach Coronaverzögerung.

Design & Struktur

Design, verfeinert von Münchner Architekturbüro HENN, zeigt Leichtbau und Formbarkeit von Carbonfaserbeton via „Twist“-Element und 24 m nahtlose Betonwand (laut John Caulfield in Building Design + Construction).

Der „Twist“ besteht aus zwei schalenartigen Elementen als Wand und Dach. Das andere Hauptelement: split-level Fertigteilbox. Carbonfaserbeton für beide Sektionen. Fertig: ca. 40 m lang, 7,2 m breit, 6,9 m max. Höhe.

C³ – Carbon Concrete Composite: Größtes deutsches Bau-Forschungsprojekt

Über 150 Partner, 300+ Einzelprojekte seit 2006. Beton – nach Wasser weltweit meistgenutztes Material – führt zu hohem Rohstoffverbrauch. Zementproduktion allein: 6,5 % globaler CO₂-Emissionen, ~3x globaler Luftfahrt.

12 Mio. € über 4 Jahre für 26 Forscher: Nicht nur Stahlbeton-Ersatz, sondern neue Designstrategien für Carbonfaserbeton-Eigenschaften. Leitung: langjähriger TU Dresden Carbonfaser-/Textilbeton-Forscher Dr. Manfred Curbach. Titel: „Construction for the future: CRC/TR 280 Design strategies for carbon concrete structures using a minimal of material – Fundamentals for a new way of constructing.“

Partner: RWTH Aachen, Leibniz-Institut für Polymerforschung (IPF, Dresden). Projekt-Synopsis-Auszug:

„Neuartige Materialien erlauben neue Designs und Bauweisen. Klingt einfach, aber der Weg ist oft lang. Im Bauingenieurwesen dauern Innovationsprozesse besonders lange wegen hoher Sicherheits-/Haltbarkeitsanforderungen und komplexer Normung/Zulassung. Dies gilt umso mehr für Hochleistungsmaterialkombinationen wie Textilbeton und Carbonbeton, die einen Paradigmenwechsel, wenn nicht Revolution im Bauen mit Beton – dem volumenmäßig wichtigsten Baustoff weltweit – bringen werden.

Carbonbeton kann enormen Ressourcenverbrauch und CO₂-Emissionen der Bauindustrie signifikant reduzieren, gleichzeitig Zusatzfunktionen ermöglichen. Bisherige Projekte zeigten: trotz neuer Möglichkeiten wird konventionelles Material nur substituiert. Das volle Potenzial von Carbonbeton wird erst realisiert, wenn es mit intelligenten Designstrategien kombiniert wird.

Grundlagenforschung und ganzheitlicher Ansatz sind Voraussetzungen für geeignete Methoden zum Entwerfen, Modellieren, Projektieren mit neuartigen Baustoffen. Für Carbonbeton: Leichtbauprinzipien angepasst ans Material. Entwicklung neuartiger Strukturen eng verknüpft mit Fertigbarkeit, Nachhaltigkeitsbewertung und Materialverfeinerung.

Effektive Baustategien ermöglichen völlig andere Formen. Neue Designstrategien und Materialkombinationen reduzieren Ressourcen-/Energieverbrauch durch bisher unbekannte Leichtbauprinzipien, bei hoher Nutzbarkeit, Sicherheit, Haltbarkeit. Zusätzlich spiegeln sich ambitionierte Ästhetik wider, die sich zu neuer ‚Baukunst‘ entwickeln mag.“

Carbonfaser für Betonbewehrung in großen Volumen

Nachricht „Betonbewehrung aus Carbon in großen Volumen“ Jan 2020 von Breton, März in BFT International (Fachzeitschrift für Beton/Fertigteilhersteller). Hitexbau (Augsburg, Deutschland) entwickelte hochautomatisierte Fertigungslinie für Carbonfaser-Bewehrungen, ermöglicht große Dimensionen und Volumen. Gittermatten als Rollen oder Platten, ermöglichen Beton mit Korngröße bis 16 mm.

Mit speziellen Beschichtungen der Textilbewehrung und verschiedenen Betonrezepturen: Hitexbau behauptet Spitzen-Druckfestigkeit von 3.300 N/mm².

Seit 2015 Kooperation Hitexbau mit TU Dresden und RWTH Aachen für Carbonfaser-Textilbewehrung im Bau. Neben Lieferung: Produktentwicklung und Laborprüfung.

Editor's Note: Altus Group (Greenville, SC, US) – Allianz von Fertigteilherstellern für innovative Technologien. 2017: Mitglieder > 1.400 Projekte mit CFRP-verstärktem CarbonCast, 40 Mio. sq ft (3,7 Mio. m²). CarbonCast Technologie mit Chomarat North America (Williamston, SC) C-GRID Produkt. Siehe 2017 Artikel: „Higher performance in precast concrete with CFRP“.