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Klimaschonendes Sanieren und Bauen

Fachnetzwerk CU Bau: Plattform für innovative, nachhaltige Faserverbundwerkstoffe im Bauwesen

Fahrrad- und Fußgängerbrücke aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK) in Sassnitz: Einfacher Aufbau der 24 m langen Brücke in nur 4 Stunden. Eine kostengünstige, wartungsfreie und klimaschonende Lösung mit einer sehr langen Lebensdauer von über 100 Jahren.

Holz-Beton-Verbunddecken (HBV-Decken) unter Verwendung ökologischer Betone und Textilbewehrung stellen hinsichtlich Leistungsfähigkeit und schneller Bauzeit eine effiziente Alternative zu konventionellen Stahlbetondecken dar. Dadurch, dass ungefähr die unteren 2/3 des Stahlbetonquerschnitts (Zugzone) durch Holz als Stahl- und Biegesteifigkeitsausgleich ersetzt werden, sind zudem große CO₂-Einsparungen möglich.

Smart green Tower: Die vorgehängte Fassade aus Glasfaser-Kunststoff-Profilen (GFK-Profile) mit integrierter Photovoltaik ist besonders nachhaltig und ressourcenschonend. Der CO₂-Abdruck ist signifikant geringer; zudem werden 45 % graue Energie, d.h. die für Herstellung, Transport, Lagerung, Verkauf und Entsorgung benötigte Energie, eingespart. In Gesamtbetrachtung der Fassade inklusive Montage und Unterhalt entsteht ein konkurrenzfähiger Preis zu aktuellen Fassadenlösungen.

Faserverbundwerkstoffe im Hochbau: Die glasfaserverstärkten Kunststoffprofile, kurz GFK-Profile, der Zellkühltürme im Gas- und Dampfturbinenkraftwerk in Herne erhielten die Zustimmung im Einzelfall (ZiE). Außerdem wurde die vorhabenbezogene Bauartgenehmigung für einen Zellenkühlturm aus eben diesen GFK-Profilen erteilt.

Die weltweit größten Schleusentore aus Verbundwerkstoffen wurden Anfang 2021 im Wilhelmina-Kanal im niederländischen Tilburg installiert. Die riesigen, hochinnovativen Schleusentore wurden von FiberCore Europe mit Harzen von AOC hergestellt. Die Montage war aufgrund des geringen Gewichts der Teile im Vergleich zu Stahl und Holz relativ einfach. Die Verbundlösung wurde aufgrund ihrer verlängerten Lebenserwartung (über 80 Jahre), ihrer großen Haltbarkeit bei anhaltendem Kontakt mit Wasser und des minimalen Wartungsbedarfs ausgewählt.

Visualisierung einer Carbongitterbewehrung mit vielfältigen Einsatzmöglichkeiten, z.B. im Tunnelbau.

Böden in Parkhäusern oder Industriebauten sind besonderen Beanspruchungen infolge hoher Punktlasten oder dauerhaft hoher Belastung ausgesetzt. Eine Schwachstelle sind hier die Dehnungsfugen. Innovative Fugenprofile in Carbonfaser-Verbundbauweise ermöglichen bei geringer Profildicke sehr hohe Druck- und Biegezugfestigkeiten und können ohne Schraubverbindungen nahtlos eingefügt werden.

Leichtes mittragendes Schalungselement für hochleistungsfähige Deckensysteme aus einem neuen Faserverbundwerkstoff: Carbonbewehrter, feinbetongetränkter Vliesstoff (NTRC – Nonwoven Textile Reinforced Concrete. Vorteile: geringe Transportlasten, einfaches Handling, leicht anpassbar an jeweilige Anforderungscharakteristik. Abmessungen 4,50 m Länge, 60 cm Breite, 20 cm Höhe und 12 mm Wanddicke. Hier im Großlastversuch. Im Gebrauchszustand Auffüllung mit Leichtbeton.

Carbonbetonbrücke in Ottenhöfen: Carbonbetonplatten auf Stahlträgern erwiesen sich als besonders wirtschaftliche und langlebige Lösung.

Mehrfach gekrümmtes Schalentragwerk: Carbon Pavillon in Dresden als Beispiel für eine neue Architektursprache mit Faserverbundwerkstoffen. Carbonbeton ist formbar, filigran, ästhetisch, leicht und nachhaltig. Gegenüber einer Lösung aus Stahlbeton konnte eine Materialeinsparung von 80 % erreicht werden.

Rund 3.300 m² Industrieböden mussten in einer Produktionshalle erneuert werden. Im Kostenvergleich »Carbonbeton versus Stahlbeton« ergab sich nach Sanierungsanforderungen ein Preisvorteil von circa 20 bis 30 Prozent zugunsten von Carbonbeton. Fazit nach 1 Jahr sind völlig unversehrte Böden von einer Belastung mit bis zu 15 t schweren Maschinen und Staplerverkehr: Carbonbeton zeigt ein sehr duktiles Verhalten und spielt aufgrund seiner Leistungsfähigkeit bei Industrieböden seine Vorteile voll aus.

Gehbelag aus Glasfaser-Kunststoff-Verbund, realisiert mit ca. 2,60 m langen Modulen als Wabensandwich auf einer Brücke mit ca. 30 m Spannweite in Chemnitz. Die Integration einer interaktiven LED-Beleuchtung gestattet verschiedene Lichtszenarien.

Um die Ziele des Klimaschutzabkommens von Paris zu erreichen, ist vor allem klimafreundliches und nachhaltiges Bauen notwendig. Verringerte CO₂-Emissionen, Ressourcenschonung und Kreislaufwirtschaft bei Sanierung und Neubau sind Voraussetzung dafür. Stark steigende Baustoffpreise, immer knapper werdende Rohstoffe sowie steigende Preise für CO₂-Zertifkate und Strom erhöhen den Druck, klimafreundliche und doch wettbewerbsfähige Produkte zu verwenden und innovative Produkte, Verfahren und Prozesse dafür zu entwickeln.

Für diese Herausforderungen im Bauwesen bietet der Leichtbau mit Faserverbundwerkstoffen neue Lösungen und ein enormes Anwendungspotential. Bisher sind diese Werkstoffe im Bauwesen noch nicht in ausreichendem Umfang etabliert und bei vielen Entscheidern noch nicht Teil der Lösung. Deshalb treibt das Fachnetzwerk CU Bau des Composites United e.V. (CU) als nationale und internationale Plattform dieses Thema für seine Mitglieder aus Industrie und Wissenschaft voran.

Roy Thyroff, im Netzwerk Composites United e.V. Geschäftsführer CU Bau: „Unser Ziel ist, dass die gesamte Bauwirtschaft – Architekten, Planer, Bauingenieure, Zulassungsstellen sowie Bauunternehmen – Bauprodukte mit faserverstärkter Beton- und Polymermatrix mit entsprechenden Zulassungen einsetzen kann.“ Dabei geht es nicht nur um Bauweisen mit faserverstärkten Kunststoffen und textilbewehrtem Beton, sondern darüber hinaus auch um hybride Bauweisen, wie z.B. Hybridbauwerke aus Holz und Carbonbeton. Denn faserbasierter, hybrider Leichtbau führt die besten Eigenschaften verschiedener Materialien klimafreundlich zusammen, bietet somit gegenüber herkömmlichen Baustoffen große Vorteile für den Klimaschutz und ermöglicht völlig neue Bauweisen.

Die Mitglieder von CU Bau profitieren branchenübergreifend u.a. von Web- und Weiterbildungsseminaren, Veranstaltungen, Vortrags- und Seminarreihen, Newslettern, Marktberichten, Messeständen auf nationalen und internationalen Messen, dem Mitgliedermagazin CU reports, der eigenen Datenbank Carbon Connected u.v.m. Als langjähriger Partner der Ulmer Betontage richtet CU Bau den Forumstag Carbonbeton aus und bietet CU-Mitgliedern die Präsentation ihrer Leistungen. Zudem ist CU Bau AiF-antragsberechtigt und kann so über die AiF, Arbeitsgemeinschaft industrielle Forschungsvereinigungen, für seine Mitglieder Fördermittel akquirieren. CU Bau ist vernetzt mit Wirtschaft, Forschung und Politik und steht in intensivem Austausch mit dem Bundesministerium für Bildung und Forschung und dem Bundesministerium für Wirtschaft und Energie. So fördert etwa das BMBF das von CU Bau initiierte und über neun Monate laufende Innovationsforum "FiberBuild – Faserverbundindustrie erschließt Bauwesen", dessen Abschlussveranstaltung am 13. und 14.01.2022 online stattfindet.
Ab dem 2. Quartal 2022 bietet das Fachnetzwerk die mehrtägige Seminarreihe "Leichtbau im Bauwesen mit Faserverbundwerkstoffen" an, welche aus den Modulen "Grundlagen", "Sanierung und Verstärkung" sowie "Neubau und Vorfertigung" besteht.

In CU Bau sind derzeit fünf Arbeitsgruppen aktiv, die dem Wissenstransfer, der Vernetzung und der Anbahnung gemeinsamer Projekte dienen:
Faserverbundwerkstoffe für Neubau und Sanierung,
Prozesse, Verfahren und Digitalisierung,
Entwurf, Planung, Bemessung und Konstruktion,
Nachhaltigkeit, Gesundheit und Kreislaufwirtschaft und
Bildung, Öffentlichkeitsarbeit und Zusammenarbeit mit Behörden.