Carbonbetonforschung

An der HTWK Leipzig forschen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler seit vielen Jahren zum innovativen Baustoff Carbonbeton. Im Gegensatz zum bislang weltweit meistgenutzten Baustoff Stahlbeton ist Carbonbeton ressourcen-, material-, energie- und CO₂-sparender und hat damit das Potenzial, das Bauwesenzu revolutionieren.

Weil der moderne Verbundwerkstoff nachhaltigeres und klimafreundlicheres Bauen ermöglicht, gilt Carbonbeton als Baustoff der Zukunft. Um diesen in die Anwendung zu bringen, wurde an der HTWK Leipzig das Carbonbetontechnikum Deutschland errichtet – eine einzigartige Modellfabrik in Leipzig-Engelsdorf zur Carbonbetonforschung. Hier werden Fertigungsverfahren zur automatisierten Fertigung von Carbonbetonbauteilen entwickelt und die Multifunktionalität von Bauteilen aus Carbonbeton, beispielsweise mit integrierter Elektronik, erforscht.

Was ist Carbonbeton?

Carbonbeton ist ein Verbundwerkstoff aus Beton und einer Bewehrung aus Carbon (Kohlenstofffasern). Bis zu fünfzigtausend feine Carbonfasern werden zu einem Garn zusammengefasst und in einer Textilmaschine zu einem Gelege verarbeitet. Das Gelege wird schließlich mit einer Beschichtung überzogen. Die Bewehrung ist besonders tragfähig, kann nicht rosten und benötigt in der Herstellung deutlich weniger Rohstoffe als Stahlbeton.

Vorteile von Carbonbeton

Carbonbeton gilt als nachhaltiger und innovativer Baustoff der Zukunft. Er ist mindestens genauso leistungs- und tragfähig wie Stahlbeton, doch noch in der Herstellung teurer. Dafür:

  • Verbraucht Carbonbeton in der Herstellung weniger Ressourcen und ist damit langfristig günstiger. Außerdem ist der Energiebedarf und CO₂-Ausstoß deutlich geringer (bis zu 50 Prozent weniger).
  • Bewehrungen aus Carbonbeton rosten nicht und sind damit korrosionsbeständig. Die Schutzschicht kann also dünner sein (bis zu 80 Prozent weniger Materialverbrauch).
  • Carbonbeton kann recycelt werden.
  • Weil Bauteile aus Carbonbeton deutlich schlanker und leichter sind, bieten sich mehr Gestaltungsmöglichkeiten.

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Im Vergleich: Stahlbeton

Stahlbeton ist aktuell der meistverwendete Baustoff der Welt. Er kann große Lasten tragen, brennt nicht, ist im ausgehärte­ten Zustand enorm druckfest und in der Herstellung günstig. Doch:

  • Beton verursacht einen Großteil der weltweiten CO₂-Emissionen und verbraucht große Rohstoffmengen. Denn Beton wird hauptsächlich aus Zement, Kies, Sand und Wasser hergestellt.
  • Allein bei der Zementherstellung werden rund acht Prozent der weltweiten CO₂-Emissionen verbraucht.
  • Beim Stahlbeton schützt eine dicke Betonschicht die Bewehrung Stahl vor Korrosion, weil dieser leicht rosten kann.

Aktuelle Forschungsprojekte

RUBIN-ISC
Industriestandard Carbonbeton durch multifunktionale Muster-Bauteile
(Laufzeit: 01.01.2022 – 31.12.2024)

WallConnEct
Ressourceneffiziente Fertigbauteile mit integrierter Elektronik dank ASi
(Laufzeit: 01.10.2021 – 31.03.2024)

iClimaBuilt
Klimaangepasste Gebäudehüllen durch fortschrittliche Dämmestoffe
(Laufzeit: 01.03.2021 – 28.02.2025)

EMEK 3D
Elektrisch leitfähiger 3D-Druck zur Kontaktierung von Carbonfasern  
(Laufzeit: 01.02.2021 – 31.01.2023)

Digitalbeton
Carbon-Rovings als integrierte Daten-, Energie- und Sensorstrukturen
(Laufzeit: 01.02.2020 – 30.04.2022)

Carbonbetontechnikum

In der Ende September 2022 zu eröffnenden Versuchshalle in Leipzig-Engelsdorf forscht das Institut für Betonbau der HTWK Leipzig zur automatisierten Fertigung von Bauteilen aus Carbonbeton und leistet damit einen wichtigen Beitrag zur Praxiseinführung des modernen Verbundwerkstoffes.

Die Errichtung des Carbonbetontechnikums Deutschland wurde gefördert durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF). Die Gesellschaft für Materialforschung und Prüfungsanstalt für das Bauwesen Leipzig mbH (MFPA Leipzig) und der Staatsbetrieb Sächsisches Immobilien- und Baumanagement (SIB) sichern durch ihre großzügige Unterstützung die Herstellung optimaler Bedingungen für die Carbonbetonforschung in Leipzig.

Zur Website des Carbonbetontechnikums.

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Nachrichten zur Carbonbetonforschung an der HTWK Leipzig

Prof. Tilo Heimbold und Prof. Klaus Holschemacher mit einem Carbonbetongelege mit integriertem AS-Interface-Kabel im Carbonbetontechnikum der HTWK Leipzi
Prof. Tilo Heimbold (links) und Prof. Klaus Holschemacher mit einem Carbonbetongelege mit integriertem AS-Interface-Kabel im Carbonbetontechnikum der HTWK Leipzig (Foto: Maximilian Johnson/HTWK Leipzig)
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