Handbuch Carbonbeton

Manfred Curbach, Josef Hegger, Frank Schladitz, Matthias Tietze, Matthias Lieboldt
Handbuch Carbonbeton. Einsatz nichtmetallischer Bewehrung.
2023. 596 Seiten, 392 Abbildungen, 60 Tabellen, Format: 17 x 24,4 cm, gebunden

Angesichts der drängenden Aufgaben zur Begrenzung des Klimawandels und des sorgsamen Umgangs mit den begrenzten Ressourcen hat der Carbonbeton genau die richtigen Eigenschaften. Er spart mehr als 50 % Ressourcen, insbesondere Sand, und reduziert den CO2-Ausstoß um bis zu 70 %.

Carbonbeton ist somit ein Game-Changer, der auf das Bauen ebenso Auswirkungen hat wie auf das Erscheinungsbild und die Nutzung der gebauten Umwelt. Zusammen mit der sehr langen Lebensdauer, dem Werterhalt, der Bezahlbarkeit und der Ästhetik verdient er die Bezeichnung einer disruptiven Innovation.

Nach Entstehung der Idee vor fast 30 Jahren und nach intensiver Grundlagenforschung im Rahmen zweier Sonderforschungsbereiche der DFG konnte die erforderliche anwendungsorientierte Forschung durch das Konsortium C3 - Carbon Concrete Composite durchgeführt werden. Dieses vom Bundesministerium für Bildung und Forschung im Rahmen des Zwanzig20-Programms unterstützte Großprojekt hat gezeigt, dass Carbonbeton in die Praxis überführt werden kann. Hierzu haben über 160 Partner alle notwendigen neuen Kenntnisse erarbeitet.

Höhepunkt und zusammenfassendes Ergebnis ist der CUBE, das erste komplett aus Carbonbeton gefertigte Gebäude. Es besteht aus der "Box", die die Möglichkeiten wirtschaftlichen und modularen Bauens zeigt, und aus dem "Twist", der die Entstehung einer neuen Architektursprache visualisiert. Das vorliegende Buch fasst den heute vorliegenden Stand des Wissens zu Carbonbeton von den Grundlagen bis zur Anwendung zusammen und darf daher als Standardwerk des Neuen Bauens bezeichnet werden.

Aus dem Inhalt:

• 1 Einleitung und Überblick
• 1.1 Geschichtliche Entwicklung
• 1.2 Allgemeine Vorteile und Grenzen
• 1.3 Einsatzgebiete
• 2 Bewehrung
• 2.1 Material
• 2.2 Bewehrungsformen
• 3 Beton
• 3.1 Bindemittel und Zusatzstoffe
• 3.2 Konzepte für den Betonentwurf
• 3.3 Parameter des Betonentwurfs
• 3.4 Marktverfügbare Bindemittel und Betone
• 4 Verbundwerkstoff
• 4.1 Grundlagen
• 4.2 Zugtragverhalten des VWS-Systems "Bewehrter Beton"
• 4.3 Verbundmechanismen
• 5 Grundlagen des Bewehrens
• 5.1 Allgemeine Konstruktionsdetails
• 5.2 Textile Bewehrung
• 5.3 Stabförmige Bewehrung
• 6 Verarbeitung und Produktion
• 6.1 Einleitung
• 6.2 Herstellung und Transport des Betons
• 6.3 Verarbeitung der Bewehrung
• 6.4 Lagesicherung beim Bewehrungseinbau
• 6.5 Schalung
• 6.6 Beton-Einbautechnologien
• 6.7 Nachbehandlung
• 6.8 Transport- und Montagezustände bei Fertigteilen
• 6.9 Weiterverarbeitung von Halbfertigteilen in der Elementbauweise
• 6.10 Verstärkung und Instandsetzung
• 7 Nachweise im Grenzzustand der Tragfähigkeit
• 7.1 Sicherheitskonzept
• 7.2 Ermittlung der Bemessungswerte
• 7.3 Teilsicherheitsbeiwerte
• 7.4 Mindestbewehrung
• 7.5 Neubau
• 7.6 Verstärkung/Instandsetzung von Stahlbetonbauteilen
• 7.7 Bemessungshilfen
• 8 Nachweise im Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit
• 8.1 Allgemeines
• 8.2 Einführung zum fortlaufenden Berechnungsbeispiel
• 8.3 Dehnungs- und Spannungsverhältnisse des Biegequerschnitts
• 8.4 Spannungsnachweise
• 8.5 Berechnung der Rissbreiten
• 8.6 Direkte Berechnung der Verformungen
• 9 Dauerstand und Ermüdung
• 9.1 Grundlagen des Dauerstand- und Ermüdungsverhaltens
• 9.2 Materialverhalten unter Dauerbeanspruchung
• 9.3 Materialverhalten bei Ermüdungsbeanspruchung
• 10 Dauerhaftigkeit
• 10.1 Einführung
• 10.2 Mechanismend der Schädigung
• 10.3 Grundlagen der Dauerhaftigkeitsbewertung und Konzept
• 10.4 Charakteristische Materialeigenschaften für die Vorhersage von Langzeitdauerhaftigkeit und Lebensdauer
• 10.5 Zusammenfassung und Ausblick
• 11 Vorspannung
• 11.1 Einleitung
• 11.2 Biegebemessung
• 11.3 Beispiel Biegebemessung
• 11.4 Technologie und Herstellung
• 11.5 Zusammenfassung und Ausblick
• 12 Einbauteile
• 12.1 Befestigungs- und Verbindungsmittel
• 12.2 Verbindungsmittel
• 12.3 Abstandhalter
• 12.4 Transportankersysteme
• 12.5 Auswahl der auf dem Markt erhältlichen Produkte
• 13 Materialprüfung
• 13.1 Ausgangsmaterialien
• 13.2 Verbundmaterial
• 14 Normen und Richtlinien
• 14.1 Nationale Normen und Richtlinie
• 14.2 Internationale Normen und Richtlinien
• 14.3 Genehmigungen für Bauarten mit Textilbeton/Carbonbeton
• 14.4 Zusammenfassung
• 15 Bauphysik
• 15.1 Wärme und Feuchte
• 15.2 Schallschutz
• 15.3 Brand
• 16 Recycling
• 16.1 Einleitung
• 16.2 Abbruch und Rückbau
• 16.3 Baustoffaufbereitung
• 16.4 Materialverwertung
• 17 Ökologische Beurteilung von Betonbauteilen mit Bewehrung aus Carbongelegen
• 17.1 Grundlagen der Ökobilanzierung
• 17.2 Umweltwirkungen von C³-Betonen
• 17.3 Umweltwirkungen von Carbongelegen
• 17.4 Vergleichende Ökobilanzierung von Bauteilen
• 17.5 Umweltverträglichkeit
• 18 Arbeits- und Gesundheitsschutz
• 18.1 Gesundheitsrisiken bei Tätigkeiten mit Carbonbeton
• 18.2 Verarbeitung von Carbonbewehrungen
• 18.3 Be- und Verarbeitung von Carbonbeton
• 19 Multifunktionalität
• 19.1 Designkriterien multifunktionaler Bauteile aus Carbonbeton
• 19.2 Konstruktionsentwicklung multifunktionaler Fertigteile am Beispiel elektrischer Energiespeicherung
• 19.3 Basisstruktur zur Funktionsintegration
• 19.4 Lichtleitung in Carbonbeton
• 19.5 Strukturüberwachung
• 20 Praktische Anwendungen
• 20.1 Neubau
• 20.2 Verstärkung und Instandsetzung
• 20.3 C³-Ergebnishaus
• 20.4 Mehr als ein Baustoff - Carbonbeton in Kunst und Alltag
• 21 Ausschreibung und Vergabe für Carbon- und Textilbeton
• 21.1 Ausschreibung, Vergabe, Leistungsbeschreibung
• 21.2 Ausschreibungsplanung
• 21.3 Ausschreibungstexte Beispiele
• 21.4 Ausblick
• 22 Aus- und Weiterbildung