CaPreFloor - Vorgespannte Carbonbetondecken mit reduzierten Querschnitten

Projekt

Das Bild zeigt links drei runde Scheiben aus Carbonbeton und rechts eine graue Betonmasse die sich auf einem metallenen Gitternetz verteilt — Abbildung: Links: Geprüfte Abplatzprüfkörper aus Carbonbeton ohne Schutzmaßnahme, mit reaktivem Brandschutzsystem und mit Polypropylenfasern; Rechts: Herstellung von Carbonbeton

Projektlaufzeit
01.03.2023 - 28.02.2026
Projektart
Projektförderung durch das Bundesministerin für Wirtschaft und Energie
Projektstatus
Laufend

Kurzbeschreibung

Es wird ein leichtes, korrosionsbeständiges Deckensystems aus vorgespanntem Carbonbeton entwickelt. Durch den geringen Materialeinsatz werden Ressourcen geschont und CO-Emissionen reduziert. Durch das Projekt werden nicht nur offene Fragestellungen auf der Bauteilebene beantwortet, sondern auch Fertigungsmethoden entwickelt, um das Carbongelege zu konfektionieren und die Herstellung von Bauteilen im Betonfertigteilwerk zu automatisieren. Der Beitrag der BAM zum Forschungsprojekt besteht in der Untersuchung des Feuerwiderstandes des neuartigen Deckensystems.

Ort

Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung
Unter den Eichen 87
12205 Berlin

Gegenstand

Das Bild zeigt die aufgeschnitte Illustration einer Scheibe aus Carbonbeton — 3D-Darstellung eines Abplatzprüfkörpers aus Carbonbeton

Im Hinblick auf den Feuerwiderstand und die brandschutztechnische Bemessung von Carbonbetonbauteilen liegen bisher lediglich wenige Informationen und Erkenntnisse vor. Im Forschungsprojekt werden das Biegetragverhalten von vorgespanntem Carbonbeton bei instationärer, einseitiger Aufheizung sowie Brandbeanspruchung nach Einheits-Temperaturzeitkurve untersucht. Zusätzlich wird das Abplatz- und Durchwärmungsverhalten von dünnen Carbonbetonplatten bestimmt.

Ziel

© BAM

Anhand der Untersuchungen erfolgt eine Beurteilung in Bezug auf den Feuerwiderstand sowie die Erarbeitung von Empfehlungen für die brandschutztechnische Bewertung dieser neuartigen Bauteile. Die Erkenntnisse werden für die Entwicklung eines Bemessungsansatzes für vorgespannte Carbonbetonbauteile im Brandfall verwendet.

Methodik

© BAM

Untersuchung der thermomechanischen Eigenschaften des Textilgeleges und des Betons
Beurteilung des Abplatzverhaltens von Beton unter Brandbeanspruchung unter Berücksichtigung des Einflusses der Carbonbewehrung
Bestimmung des Durchwärmungsverhaltens von dünnwandigen Bauteilen aus Carbonbeton

Partner + Förderer

© BAM

Förderung:

Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (Förderkennzeichen: 03LB3089B)

Dünnwandige Bauteile aus Carbonbeton unter Brandbeanspruchung

Der Einsatz von hoch zugbeanspruchbarem und korrosionsbeständigem Carbongelege anstelle von herkömmlichem Spannstahl ermöglicht es Beton, vorzuspannen und gleichzeitig die Betondeckung auf ein für den Verbund erforderliches Minimum zu reduzieren. Das Carbongelege selbst besteht aus Carbonfasern in einer Tränkungsmatrix. Diese fasst die einzelnen Carbonfasern zu Strängen zusammen und ermöglicht somit das Überbrücken von Schadstellen in einzelnen Fasern. Zusätzlich ist die Tränkungsmatrix maßgeblich für den Verbund zwischen der Carbonbewehrung und dem Beton verantwortlich. Der Wechsel von massiven zu filigranen und vergleichsweise leichten Bauteilen führt jedoch aufgrund der geringeren Masse und der damit einhergehenden schnelleren Erwärmung zu einer Abnahme des Feuerwiderstands.

Ferner führt die Erweichung der Tränkungsmatrix im Brandfall zum Verbundverlust zwischen Carbongelege und Beton und somit zum Versagen des Bauteils. Die Brennbarkeit des Carbongeleges ab ca. 600 °C sowie die Abplatzneigung des verwendeten Feinbetons stellen weitere Herausforderungen für den baulichen Brandschutz dar. Bisher sind lediglich wenige Informationen und Erkenntnisse hinsichtlich des Verhaltens von Carbonbetonbauteilen im Brandfall vorhanden. Da Gebäude im Allgemeinen Anforderungen an den Feuerwiderstand erfüllen müssen, ist der Einsatz der Carbonbetonbauweise derzeit stark limitiert. Das Forschungsvorhaben zielt darauf ab, diese Wissenslücke zu schließen und das Tragverhalten von vorgespannten, dünnwandigen Deckensystemen aus Carbonbeton unter Brandbeanspruchung zu untersuchen.