Carbonbeton (auch Karbonbeton geschrieben) ist ein dem Stahlbeton ähnlicher synthetischer, nicht-metallischer Bau- und Verbundwerkstoff. Er besteht aus den zwei Komponenten Beton und einer Bewehrung aus Kohlenstofffasern (englisch auch carbon (fibers) genannt) in Form von Matten und Stäben. Die mattenartigen Bewehrungen werden – begründet durch den Herstellungsprozess – oft auch als Textil und der damit bewehrte Beton (oberbegrifflich) als Textilbeton bezeichnet.
Der Begriff Carbonbeton umfasst mattenartige und stabförmige Bewehrungen aus Carbon, jedoch nicht alkaliresistentes Glas, Basalt usw. Im Gegensatz dazu umfasst der Begriff Textilbeton mattenartige Bewehrungen aus alkaliresistentem Glas und Carbon oder auch Basalt, jedoch keine stabförmigen Bewehrungen aus diesen Materialien. Somit ist der Carbonbeton weder ein Überbegriff noch eine Untergruppe des Textilbetons. Beide Bereiche haben vielmehr eine Schnittmenge bei der mattenartigen Bewehrungen aus Carbon.[1]
Im Gegensatz zum Stahlbeton, bei dem die Bewehrung aus Stahl ist, besteht die Bewehrung beim Carbonbeton aus zu Garnen oder Stäben weiterverarbeiteten Carbonendlosfasern (Filamenten). Das hierbei verwendete Carbonbewehrungsmaterial besitzt eine Zugfestigkeit von ca. 3000 N/mm² und ist damit höher als die des üblichen Bewehrungsstahls (ca. 550 N/mm²), so dass im Vergleich weniger Bewehrungsmaterial benötigt wird. Er eignet sich sowohl zur Herstellung neuer als auch für die Verstärkung bestehender Bauteile. Als Betone kommen feinkörnige Betone mit einem Größtkorn von < 2 mm sowie Betone mit einem Größtkorn von <=8 mm zur Anwendung.[2][3]
Bei Textilbeton werden technische Textilien, in der Regel Gelege, benutzt. Als Fasermaterial bewährt haben sich alkaliresistentes Glas und Carbonfasern.
Carbonbewehrung ist gegenüber den Beanspruchungen im Bauwesen chemisch inert und muss nicht wie die Stahlbewehrung durch eine mehrere Zentimeter dicke Betondeckung vor Korrosion geschützt werden. Für Bauteile aus Carbonbeton kann somit Material eingespart werden und deutlich dünner ausgeführt werden.
Die Bewehrung aus Carbon gibt es stab- und mattenförmig. Carbonkurzfasern haben derzeit lediglich untergeordnete Bedeutung und fallen nicht unter den Begriff Carbonbeton. Carbonstäbe werden in einem Pultrusionsprozess meist mit runden Querschnitten in verschiedenen Durchmessern hergestellt. Oft erfolgt eine Profilierung der Oberfläche, um eine gute Kraftübertragung zwischen Bewehrung und Beton zu erreichen. Die gitterartige Mattenbewehrung wird in einem textilverarbeitenden Prozess hergestellt, so dass diese oft auch die Bezeichnung Bewehrungstextil trägt. Der damit bewehrte Beton wird auch als Textilbeton bezeichnet. Die Mattenbewehrung wird mit verschiedenen Garnquerschnittsflächen und Gitterweiten angeboten. Es gibt einlagige 2D-Gelege und 3D-Bewehrungsstrukturen.
- ↑ F. Schladitz, M. Curbach: Carbon Concrete Composite. In: K. Holschemacher (Hrsg.): 12. Tagung Betonbauteile - Neue Herausforderungen im Betonbau. Beuth Verlag, 2017, S. 121–138.
- ↑ K. Schneider, M. Butler, V. Mechtcherine: Carbon Concrete Composites C³ - Nachhaltige Bindemittel und Betone für die Zukunft. In: Beton- und Stahlbetonbau. Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften, 2017.
- ↑ M. Lieboldt: Feinbetonmatrix für Textilbeton; Anforderungen – baupraktische Adaption – Eigenschaften. In: Beton- und Stahlbetonbau Spezial 110. Heft S1, 2015, S. 22–28.