Mit wiederverwendbaren Betonplatten nachhaltig bauen
Von der ZHAW entwickelte Carbonbeton-Platten werden erstmals im Hochbau
eingesetzt. Diese Innovation ermöglicht nicht nur erhebliche CO2- und
Materi-aleinsparungen, sondern auch ein flexibles System mit
wiederverwendbaren Bauteilen.
Gebäude am Computer massgeschneidert zu entwerfen, zu konstruieren und zu
planen, ist nicht neu. Erstmals stehen dafür jedoch filigrane und dennoch
belastbare Fertigelemente für den Hochbau zur Verfügung: Carbonfaser-
verstärkte Betonplatten. «Unser Bausystem aus Carbonbeton funktioniert
ähnlich wie Lego, aber wie eine moderne Version davon, mit
massgeschneiderten Bauteilen», erläutert ZHAW-Forscher Josef Kurath,
welcher die flexible Bauweise entwickelt hat. Sie bietet gleich mehrere
Vorteile, wie ein 120 Quadratmeter grosser Pavillon in Winterthur
verdeutlicht, der mit diesem flexiblen Bausystem der ZHAW gebaut wurde.
Dieses sogenannte Innovationslabor dient als Informations- und
Veranstaltungsort für nachhaltiges Bauen.
Flexibles Baukastensystem für Hochbau
Die dafür verwendeten Carbonbeton-Platten werden bereits in der Fabrik
gefertigt, verarbeitet und zugeschnitten. Durch Stecksysteme lassen sie
sich noch in der Fabrik zu Bauelementen zusammenfügen und auf der
Baustelle in kürzester Zeit montieren. «Dadurch ergeben sich viel kürzere
Bauzeiten, was vor allem ein Vorteil für städtische Baustellen ist»,
betont der ZHAW-Professor Josef Kurath. Zudem lassen sich Gebäude einfach
vor Ort anpassen oder erweitern.» Bei Bedarf könnte das Innovationslabor
ausgebaut werden oder mit wenig Aufwand zerlegt und für ein anderes
Bauwerk wiederverwendet werden. Möglich macht dies ein neuartiges Sharing-
Modell von Baustoffproduzent Holcim für Carbonbeton-Platten. Während sich
bei einem Rückbau eines herkömmlichen Gebäudes etwa 90 Prozent des Beton
nicht direkt wiederverwenden lassen, ist es beim neuen Bausystem genau
umgekehrt: Rund 90 Prozent des Materials und der im Bauteil steckenden
Wertschöpfung können wiederverwendet werden. Angesichts der Tatsache, dass
allein Zement für acht Prozent der weltweiten Treibhausgas-Emissionen
verantwortlich ist und die Schweiz zu den Ländern mit dem höchsten
Zementverbrauch pro Kopf gehört, ein bemerkenswerter Faktor.
Carbonfasern als Herzstück
Diese mit Carbon bewehrten Platten sind nicht nur wiederverwendbar und
äusserst langlebig. Auch ihre Herstellung belastet die Umwelt weniger als
Stahlbeton. «Dank der neuen Leichtbauweise in Beton reduzieren wir den
CO2-Fussabdruck um den Faktor zwei bis vier und sparen bis zu 75 Prozent
Material gegenüber einer herkömmlichen Bauweise», erläutert Josef Kurath,
ZHAW-Professor und Mitgründer des ZHAW-Spin-off CPC, der die filigranen,
belastbaren CPC-Betonplatten (Carbon Prestressed Concrete) entwickelt hat.
«Vorgespannte Carbonfasern und Beton ergänzen sich perfekt. Carbon
absorbiert die Zugkräfte und Beton den Druck sowie die quer wirkenden
Kräfte.» Im Vergleich zu konventionell bewehrten Betonplatten bekommen
CPC-Platten bei Belastung keine Risse und federn unbeschädigt zurück.
Zudem sind sie im Vergleich zu herkömmlichen Materialien drei- bis viermal
dünner, ohne dabei an Tragfähigkeit zu verlieren. Das grösste Potenzial
der patentierten CPC-Platten sieht der ZHAW-Bauingenieur darin, dass sie
industriell hergestellt sowie massgeschneidert zugeschnitten werden können
und nicht rosten. «Wir können weltweit als Einzige industriell
Betonplatten herstellen, die zweiachsig mit Carbonfasern vorgespannt
sind.»
Baukasten auf Bestellung
Die CPC-Platten werden derzeit im ersten CPC-Werk von Holcim in
Deutschland hergestellt. Der Baustoffproduzent hat den Beton für diese
neuartigen Bauelemente ohne Stahlbewehrung konzipiert. Die Carbonfasern
werden vom ZHAW-Spin-off CPC in Döttingen produziert – künftig mit
biobasiertem Kohlenstoff aus nachwachsenden Rohstoffen wie Algen oder
Cellulose, der ganz ohne Erdöl auskommt. «Die entwickelten Platten sollen
künftig auch hierzulande produziert und das neue Bausystem breit im
Hochbau eingesetzt werden können – gerade der Schweizer Markt ist dafür
prädestiniert», sagt Josef Kurath. Für das patentierte Bausystem wurde
viel in die Entwicklung von Verbindungen der Platten investiert. Diese
Verbindungen bestehen nur aus den Platten selbst und einem herkömmlichen
Mörtel, kommen also ohne Kleber oder Stahlbauteile aus. Aktuell wird laut
dem ZHAW-Forscher an Optimierungen für Schall- und Brandschutz sowie
speziellen Konstruktionen für einen erdbebensicheren Gebäudekern oder
grossflächige Deckenverbindungen geforscht. «Die einzelnen Deckenelemente
sollen künftig wie ein Reissversschluss ineinandergreifen, sodass
horizontal – ohne zusätzliche Verbindungselemente – fast endlose Ebenen
möglich sind.»
Originalpublikation:
https://www.zhaw.ch/de/medien/
medienmitteilung/event-news/mi
nachhaltig-bauen/
