Carbonbetonbau Cube in Dresden

Seine freie Formbarkeit bei hoher Festigkeit haben maßgeblich zur Erfolgsgeschichte des Betons beigetragen. Die große Menge an CO₂, die bei der Herstellung des Baumaterials frei wird, ist jedoch ein schwerwiegender Nachteil. Korrodieren Stahlbewehrungen in Betonbrücken und anderen Gebäuden nach Jahrzehnten und müssen saniert werden, hat auch dies enorme Auswirkungen auf die Umwelt. Der Carbonbetonbau Cube in Dresden ist das Ergebnis eines Forschungsprojektes, das beweist, dass sich auch mit einem deutlich geringeren Anteil des Zementgemisches eindrucksvolle Konstruktionen herstellen lassen. Die notwendige Bewehrung der schmalen Betondecken und -wände besteht nicht aus Metall, sondern aus Kohlenstofffasern.

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Forschungsprojekt C³ – Carbon Concrete Composite

Bereits ab 2014 wurde im Rahmen des Bauforschungsprojektes C³ – Carbon Concrete Composite unter Leitung des Bauingenieurs Manfred Curbach – damals Professor an der TU Darmstadt, heute an der TU Dresden – Carbonbeton erforscht und zunehmend in der Praxis erprobt. Das 2022 fertiggestellte, Cube genannte Gebäude war zunächst als Würfel geplant und behielt später seinen Namen, obwohl die langgestreckte Form geschwungen, gezogen und alles andere als würfelförmig erscheint. Den Versuchsbau plante Curbach in Zusammenarbeit mit AIB Architekten Ingenieure Bautzen nach einem konzeptionellen Design von Henn Architekten.

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Geschwungene Wand- und Dachscheiben ergänzen sich

Das helle Bauwerk steht parallel zur Durchgangsstraße Zellescher Weg und gegenüber vom Campus der TU Dresden. Mit seiner reduzierten Hülle aus Sichtbeton und Glas fällt es auf: Zwei hohe, schmal zulaufende Sichtbetonwände greifen südöstlich und nordwestlich in die Landschaft. Zur Gebäudemitte formen sie gleichsam eine Welle und bilden anschließend ein schützendes Dach. Die geschwungenen Wand- und Dachscheiben ergänzen sich, tangieren sich zum Gebäudeabschluss und machen in der Diagonale Platz für ein Oberlicht, das sich allmählich weitet und an zentraler Stelle viel Tageslicht hineinlässt. 

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Versuchsbau mit eingestellter Box

Die eindrückliche Form beherbergt einen Präsentationsraum und einen zweigeschossigen Quader, ebenfalls aus Carbonbeton. Dieser aus vorgefertigten Elementen errichtete Laborbereich wird als Box bezeichnet. Ein entscheidender Vorteil von Carbon ist, dass das Material nicht rostet – so sollen Bauwerke 200 Jahre alt werden können, ohne dass eine Instandsetzung erforderlich wäre. Der Versuchsbau Cube ist 220 Quadratmeter groß und 24,40 Meter lang. Die als Flügel bezeichneten, ins Freie vorstoßenden Wände sind 7,90 Meter lang und bis zu sieben Meter hoch. Alle verbauten Materialien sollen sich auf lange Sicht bewähren. Ihre Herstellung, Zusammensetzung und Verarbeitung wurde über Jahre variiert, getestet und anhand von Probekörpern geprüft, Standards gibt es bisher nicht.   

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Abdichtung auf der Tragschale

Auch bei der Dachabdichtung galt es, neue Wege zu erproben; die Verbindung von Trag- und Wetterschale wurde zuvor anhand eines einen Quadratmeter großen Carbonbetonmusters getestet. Die ausführende Firma und das herstellende Unternehmen haben viel Erfahrung mit der Verarbeitung und den spezifischen Eigenschaften unterschiedlicher Abdichtungssysteme. Man entschied sich unter anderem für ein Flüssigkunststoffsystem auf Basis von PU (Polyurethan), das alkalibeständig und UV-stabil ist und dabei frei von Lösungsmitteln und Schadstoffen. Die Anwendung ist einfach und die Flüssigabdichtung lässt sich gut mit anderen Abdichtungen kombinieren. 

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Kaltselbstklebende Bitumenbahn

Die verdrehten Wand-Dachelemente – auch Twist genannt – bestehen aus einer Tragschale, der Dicht- und Dämmschicht und einer Wetterschale. Die Schalen wurden im Betonspritzverfahren ausgeführt. Als Abdichtung in der Fläche dient eine hochwertige, vliesbeschichtete und kaltselbstklebende Elastomer-Bitumenbahn mit einem besonders sicheren Nahtverschluss. Die Tragschale erhielt vor der Verklebung einen Bitumen-Voranstrich als Grundierung. Die Bahnen wurden anschließend ausgerollt, ausgerichtet, abgeschnitten und nach Abziehen der unterseitigen Folie mit dem Untergrund verklebt. Eine hydrophobierte Vliesdeckschicht macht die Bahn während der Arbeiten begehbar. Besonders enge Kurven ließen sich durch Halbierung der ein Meter breiten Bahnen sicher ausführen und verschweißen. 

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Flüssigabdichtung für Rand und Manschetten

Eine echte Herausforderung stellten die tausend Carbonstäbe dar, welche als Verbindung von Trag- und Wetterschale entsprechend der Windsogberechnung in der Tragschale einbetoniert waren. Für jeden Stab war ein Einschnitt erforderlich, um anschließend eine Manschette überzustülpen, die auf der Unterlage verschweißt wurde. Die Abstände der Carbonstäbe variieren je nach Belastung, denn an den Rändern sind die Windlasten höher. An einigen Stellen sind die Stäbe so eng gesetzt, dass zwei Manschetten überlappen; für diese Übergänge ist die Flüssigabdichtung die passende Methode. Auch die Randbereiche sind mit dem Flüssigkunststoff ausgeführt: Er kommt überall dort zum Einsatz, wo die Abdichtungsbahn nicht anwendbar ist, so auch bei den Anschlüssen an das Oberlichtband und an die Fassade. 

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Als erstes Bauwerk aus Carbonbeton weltweit bildet der Cube einen Meilenstein in der Baugeschichte. Mehr über dessen Ausführung können Sie in einem Beitrag bei BauNetz Wissen Beton nachlesen (siehe Bauwerke zum Thema). Das frei formbare, hoch tragfähige, ressourcenschonende und nahezu wartungsfreie Baumaterial könnte das Bauen mit Beton revolutionieren. -us

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