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Bau-Stoff

Textil- und Carbonbeton können aufgrund der höheren Beständigkeit und dem geringeren Materialeinsatz für mehr Nachhaltigkeit am Bau sorgen.

Autor: Stefan Posch

Genau 150 Jahren ist es her, als Joseph Monier dem Baustoff Beton zum Durchbruch verhalf. 1867 meldete der französische Gärtner das erste Patent für Eisenbeton an, der heute als Stahlbeton bekannt ist. Mit Beton wird zwar schon seit der römischen Antike gebaut - das Pantheon in Rom ist dafür ein beeindruckendes Beispiel -, auf sich alleine gestellt kann der Baustoff aber so gut wie keine Zugkräfte aufnehmen. Erst mit der Idee Moniers, Stäbe und Gitter aus Stahl in den Beton einzulegen, waren die Weichen für den Erfolg der Betonbauweise gestellt. Kein anderer Baustoff wird heute öfters verwendet, und Beton ist nach Wasser das am häufigsten verwendete Material.

Korrosion bei Stahlbeton

Trotz der unbestrittenen Vorteile von Stahlbeton ist man bei dem Baustoff auch mit Problemen konfrontiert. Die Stahlbewehrung kann korrodieren und so an Tragkraft verlieren. Als Gegenmaßnahme wird die Betondeckung der Stahlelemente dicker aufgetragen, was sich aber auf Gewicht und Außenabmessungen der Betonteile auswirkt. Keine Ideallösung, was Effizienz und Nachhaltigkeit betrifft. Allein die Herstellung von Zement ist für 6,5 Prozent des gesamten Kohlendioxidausstoßes verantwortlich, drei Mal so viel CO₂, wie durch die globale Luftfahrt emittiert wird. Seit den 1980er-Jahren wird deswegen nach einer nichtrostenden Alternative gesucht. Federführend auf diesem Forschungsfeld sind die beiden deutschen Universitäten RWTH Aachen und TU Dresden. Die Wissenschaftler setzen dabei auf Bewehrungen mit Fasermaterialien aus Carbon und AR-Glas. "Bauingenieure haben sich damals mit Textilingenieuren zusammengesetzt", erzählt Frank Schladitz, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Massivbau der TU Dresden. Da die Fasern für die Bewehrung, ähnlich wie bei Textilien, zu Matten gewebt werden, hat man den Baustoff Textilbeton genannt. Anfangs habe man noch Glasfasern verwendet, doch heute setze man auch auf Carbon, erzählt Schladitz. Carbon und Glas werden heute nicht nur gewebt eingesetzt, sondern auch als Stangen in den Beton integriert. Genannt wird die Carbonvariante Carbonbeton. Für den Beton mit Glasstäben fehlt noch eine spezielle Bezeichnung.

Mehr m². Mit Textilbeton können Wände dünner gestaltet werden. Die Folge sind größere Nutzflächen.

Leichter, beständiger, tragfähiger

Die Vorteile des neuen Baustoffes sind vielseitig. "Über 50 Prozent an Material und Gewicht lassen sich mit Textilbeton einsparen", erklärt Schladitz. Fassadenplatten, die mit Stahlbeton in einer Stärke von 7-8 cm ausgeführt werden, würden mit Textilbeton nur noch 2-3 cm dick sein. Das würde sich nicht nur auf die Nachhaltigkeit auswirken, sondern auch auf die Nutzungsfläche eines Gebäudes, so der Wissenschaftler. "In vier oder fünf Jahren wird es bei den Vorhangfassaden keinen Stahlbeton mehr geben", prophezeit Schladitz.

Über 50 Prozent an Material lassen sich mit Textilbeton einsparen.

Bei Vorhangfassaden günstiger

Neben Vorhangfassaden eignet sich der Textil- oder Carbonbeton auch für Sandwichwände in der Fertigteilbauweise. Ein Problem ist aber der heute noch höhere Preis. "Die Fertigteilwerke sind beim Stahlbeton schon sehr automatisiert", erklärt Schladitz. Bei der Faserbewehrung stehe hingegen die maschinelle Umsetzung noch am Anfang. Doch für die Zukunft erwartet der Wissenschaftler auch bei den Herstellungsverfahren von Sandwichwänden aus Carbon- oder Textilbeton einen Preisrückgang. "Bei Vorhangfassaden ist Textilbeton schon heute günstiger", erklärt er. Der korrosionsfreie Textilbeton ist aber auch für den Brückenbau prädestiniert, da Baustoffe in diesem Bereich sehr hoher Luftfeuchtigkeit ausgesetzt sind. Bei Balkenbrücken müssen laut einer Arbeit von Matthias Egger und Jürgen Feix von der Universität Innsbruck durchschnittlich alle 30 Jahre Instandshaltungsmaßnahmen durchgeführt werden, die 35 bis 50 Prozent der Neubaukosten betragen. Mit dem neuen Baustoff könnten so Geld und Material eingespart werden und die Bauteile auch filigraner gestaltet werden. "Derzeit sind etwa vier oder fünf Fußgängerbrücken aus Textilbeton in Deutschland realisiert", erzählt Schladitz. In den USA gebe es sogar schon Straßenbrücken. Zudem wurde die weltweit höchste Brückenpylone - nämlich jene der Yavuz-Sultan-Selim-Brücke über den Bosporus in Istanbul - mit Fassadenplatten mit einer Bewehrung aus Glas und Carbon verkleidet.

Forschung auch in Österreich

Hergestellt wird der Textilbeton zur Zeit nur in Deutschland. Aber auch in Österreich wird an der Weiterentwicklung des Baustoffes geforscht, und Textilbeton kam auch schon bei Instandhaltungsmaßnahmen bei Brücken zum Einsatz. Im Zuge eines Pilotprojekts der Universität Innsbruck wurden 2015 eine Straßenbrücke in Seefeld und eine in der Nähe von Innsbruck mit Textilbeton saniert. Getestet wurde dabei die Eignung des Baustoffes als Straßenbelag. Ein weiteres großes Anwendungsfeld sind Verstärkungen von Stahlbetongeschossdecken. Denn mit Textilbeton können herkömmliche Stahlbetondecken mit nur geringer Gewichtszunahme gestärkt werden. Textilbeton der Marke TUDALIT hat im Jahr 2014 vom Deutschen Institut für Bautechnik (DIBt) für die Verstärkung von Stahlbeton die bauaufsichtliche Zulassung erhalten. Praxisbeispiele sind die Verstärkung des Schalendachs einer Fachhochschule in Schweinfurt, die Sicherung des Tonnengewölbes der ehemaligen Ingenieurschule in Zwickau oder die Sanierung eines Zuckersilos in Uelzen. Die ersten Zulassungen für Textilbeton sollen in den kommenden Jahren deutliche erweitert werden. Ein großes Versuchsgebäude auf dem Campus der TU Dresden soll zudem das Zusammenspiel aller bisherigen Einzelentwicklungen (Wände, Decken, Einbauteile, usw.) zeigen.

Carbon. Mit Carbonbeton könnten leichtere Gebäude gebaut werden. Auch beim Fundament könnte so eingespart werden.

Textilbeton nicht nur am Bau

Die Eigenschaft, dass man mit Textilbeton filigrane Formen modellieren kann, macht den Baustoff auch für Anwendungbereiche außerhalb der Baubranche interessant. Seit 2010 beschäftigt sich das Dresdner Designstudio Paulsberg mit dem Thema Textilbeton und stellt seither Möbel aus diesem Material her. "Die Formen, die sich realisieren lassen, sind ganz anders als beim herkömmlichen Beton", erzählt Lars Schmieder, Co-Gründer von Paulsberg. Bis zu fünf Millimeter seien die Entwürfe dünn. Zudem würden sich in die Möbel auch Heizfäden mit einbauen lassen - ein Zusatz für Sitzmöglichkeiten im öffentlichen Raum. Das würde sich auch bei Bodenbelägen realisieren lassen, sodass Eis- und Schneeschichten bei Bushaltestellen der Vergangenheit angehören würden. Die Energie dazu könnten Solarmodule liefern, die etwa in Dresden schon bei vielen Haltestellen vorhanden seien, so Schmieder. Schladitz richtet sein Hauptaugenmerk aber weiter auf die Baubranche. "Wir sehen die anderen Zweige, wie etwa Möbel und Innendesign. Ob das der große Markt wird, weiß ich aber nicht", so der Wissenschaftler. Dass Textilbeton auch in branchenfremden Bereichen zur Anwendung kommt, kann aber als gutes Omen für eine Fortentwicklung als Baustoff der Zukunft gesehen werden. Schließlich entwickelte vor 150 Jahren Joseph Monier den Stahlbeton für den Bau von Gartenbehältern. Sein erstes Patent ist mit "System mobiler Behälterkästen aus Eisen und Zement für den Gartenbau" betitelt.