CARBON CONCRETE COMPOSITE – C³-Umwelt: Charakterisierungs- und Auslaugversuche zur Bestimmung der Umweltverträglichkeit von C³

In Deutschland werden die Eigenschaften von Textilbetonen seit mehr als 20 Jahren intensiv erforscht. Zunächst wurden dabei im Wesentlichen Textilien auf der Basis von Polypropylen oder Polyvinylalkohol als Bewehrung verwendet. Da diese Polymere nur einen geringen Elastizitätsmodul aufweisen, können sie zu vergleichsweise großen Rissbreiten in der zementgebundenen Matrix führen. Deshalb konzentrierten sich die Forschungsarbeiten spätervorrangig auf Fasern, Rovings und Gelege aus alkaliresistentem (AR) Glas, später dann verstärkt auf das Material Carbon, da dieses im Vergleich zu AR-Glas alkalibeständiger und somit dauerhafter ist. Carbonbetone erfordern im Gegensatz zum herkömmlichen Stahlbeton nur eine geringe Betonüberdeckung der Bewehrung. Damit können mit diesem Baustoff sehr dünne und damit auch sehr leichte Bauteile hergestellt werden.

Neben den bautechnischen Eigenschaften kommt der Umweltverträglichkeit von Bauprodukten eine immer größere Bedeutung zu. Während in Deutschland bei genormten oder bauaufsichtlich zugelassenen Bauprodukten derzeit davon ausgegangen wird, dass sie alle Anforderungen an die Umweltverträglichkeit erfüllen, ist diese für neue, unbekannte Produkte, gegebenenfalls gemäß den „Grundsätzen zur Bewertung der Auswirkungen von Bauprodukten auf Boden und Grundwasser“ des Deutschen Instituts für Bautechnik (DIBt) nachzuweisen (ABuG, 2017).

Ziel des Forschungsvorhabens war es, durch entsprechende Auslaug- und Beregnungsversuche (Labor- und Freilandversuche) an Carbonbetonprüfkörpern mit unterschiedlichen Betonüberdeckungen der Carbonfasern sowie mit unterschiedlichem Bewehrungsgrad an Carbonfasern eine breite, wissenschaftlich abgesicherte Datenbasis zu erstellen, um die Umweltverträglichkeit des neuen, innovativen Verbundbaustoffs „Carbonbeton“ zu beurteilen. Auf dieser Basis können Carbonbetone gegebenenfalls so eingestuft werden, dass weitere Umweltprüfungen möglichst nicht mehr notwendig sind (Without Further Testing, WFT).

Die Arbeit der VDZ gGmbH in der Projektgruppe „Umweltverträglichkeit von C3 “ konzentrierte sich auf Charakterisierungsuntersuchungen an Feinbetonfertigmischungen, Zementen/Bindemitteln, Füllern und Carbonfasern, sowie auf Auslaugversuche nach dem europäischen Langzeitstandtest DSLT (DIN CEN/TS 16637-2:2014) an unbewehrten und bewehrten Feinbetonprobekörpern. Die „DSLT“-Auslaugungen der vier untersuchten Carbonfasern haben ergeben, dass diese praktisch keine polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffe an das Auslaugwasser abgeben. Die „DSLT“- Auslaugungen der unbewehrten und der carbonfaserbewehrten Feinbetone haben gezeigt, dass für die meisten Parameter nur sehr geringe Mengen ausgelaugt werden und dass die Grenzwerte der Muster-Verwaltungsvorschrift Technische Baubestimmungen sicher eingehalten werden. Weiterhin wurde festgestellt, dass für die einzelnen Parameter kein signifikanter Unterschied des Auslaugverhaltens der unbewehrten und bewehrten Feinbetone auftritt. Die bislang vorliegenden Ergebnisse lassen erwarten, dass der neue Werkstoff Carbonbeton als umweltverträglich eingestuft werden kann und damit keine weiteren Umweltprüfungen notwendig sind. Dadurch könnten unnötige Prüfkosten für die betroffene Industrie vermieden werden.