Composites im Bauwesen

Die Composites Europe zeigt viele Anwendungen für Verbundwerkstoffe, am Messe-Mittwoch gibt es Vorträge und eine Guided Tour zum Thema.

Ob GFK oder CFK – die Bauindustrie ist eines der bedeutendsten Anwendungsfelder für Composites. Ein Grund liegt in der Vielfalt der Einsatzmöglichkeiten. Ob Profile und Rohre, Kabel- und Lichtschächte, Schalungen oder Brückenelemente – Verbundwerkstoffe werden in zahlreichen Bauteilen verwendet. Wie sie hier eingesetzt werden können, zeigt die Comoposites Europe. Das Angebot der Aussteller ergänzt ein breites Programm inklusive Guided Tours zu den passenden Ausstellern und verschiedenen Vorträgen im Composites Forum sowie im Lightweight Technologies Forum am Messe-Mittwoch, den 7. November 2018.

Beim Bauwesen stehen Dauerfestigkeit und mechanische Eigenschaften wie Druck-, Schlag-, Trag- und Bindefestigkeit, Dichte, aber auch Wirtschaftlichkeit und Wärmeleitfähigkeit im Vordergrund. Nicht zuletzt spielt auch im Bauwesen die  Gewichtsreduzierung eine Rolle.

Ein Drittel der in Europa produzierten GFK-Menge ist im vergangenen Jahr für das Bauwesen hergestellt worden. Das geht aus dem „Composites-Marktbericht 2017“ hervor. Demnach nahm die Branche rund 380.000 Tonnen von insgesamt 1,118 Mio. Tonnen ab. Im Jahr zuvor waren es knapp 373.000 Tonnen. Damit bleibt der Marktanteil der Anwenderindustrie stabil und auf dem Niveau der Vorjahre.

Bei Faserverbundwerkstoffen auf CFK-Basis ist die Bedeutung für den Bausektor deutlich geringer, jedoch sind die Wachstumsperspektiven erheblich besser. Von der globalen jährlichen Produktionsmenge von knapp 127.000 Tonnen nahm die Bauindustrie 2017 rund 6.000 Tonnen und damit 5 % ab. Allerdings rechnen die Fachleute – sehr zurückhaltend – bis 2022 mit einer Verdopplung des Bedarfs auf 12.000 Tonnen. So sind vor allem im Bauwesen sehr große Potenziale mit vergleichsweise großen Bedarfsmengen vorhanden. Schon durch den künftigen Einsatz in einzelnen Feldern wird die hier gezeigte konservative Bewertung deutlich übertroffen werden.

Oftmals scheitern neue Einsatzmöglichkeiten für Composites im Bauwesen an rechtlichen Rahmenbedingungen. Etwa im Brückenbau verhindern je nach Land unterschiedliche amtliche Zulassungen oder fehlende Normierungen einen „Serieneinsatz“ von Verbundwerkstoffen. Vor allem in den USA, Japan, der Schweiz und den Niederlanden wird derzeit intensiv an der Entwicklung von GFK-Brücken gearbeitet. Während Brücken aus GFK in den Niederlanden mittlerweile zum Standard gehören, sind sie in Deutschland noch die Ausnahme, so der „Composites-Marktbericht 2017“.

Die Verwendung von GFK für Brücken und Fahrbahnen bietet nach Ansicht von Experten zahlreiche Vorteile. Denn der Werkstoff ist sowohl gegen Frostschäden als auch gegen Tausalze immun. Ein weiteres Plus ist das bedeutend geringere Gewicht. Laut Carbon Composites e.V. wiegt eine Kunststoffbrücke etwa 40 % einer Stahlverbund- und weniger als 30 % einer Spannbetonbrücke und kann in deutlich größeren Dimensionen vorgefertigt und mit dem Kran eingehoben werden. Immerhin hat das hessische Landesamt für Straßen- und Verkehrswesen 2008 damit begonnen, GFK in einem Pilotprojekt zu erproben. Bei Friedberg überspannt eine einspurige Straßenbrücke mit 22 Metern die Bundesstraße B 455.

Doch nicht nur Brücken sind spannende Anwendungsfelder für GFK-Strukturen. So werden aus dem Material beispielsweise auch Licht- und Kabelschächte sowie Schachtabdeckungen im Press- (SMC) oder Spritzgießverfahren (BMC) hergestellt. Offene Verfahren werden für die Fertigung von Fassaden-Elementen genutzt. Auch bei kontinuierlichen Verfahren ist mit rund 20 % Marktanteil das Bauwesen ein wichtiger Abnehmer, beispielsweise für pultrudierte GFK-Profile, die derzeit laut „Composites-Marktbericht 2017“ ein starkes Wachstum von 6 % in Europa verzeichnen. Interessante Anwendungen hier sind Fensterprofile, Bewehrungsstäbe, Träger- oder Kabelschachtsysteme sowie Geländer und Stufen. Im Schleuder- oder dem Wickelverfahren hergestellte GFK-Rohre und -Tanks sind darüber hinaus für den Anlagen- und Rohrleitungsbau sowie die Öl-/Gas- und Chemie-Industrie relevant.

Auch für CFK bietet die Baubranche vielversprechende Einsatzgebiete. So werden zur Verstärkung von Gebäuden auf die Oberfläche des Betons Lamellen aus CFK geklebt. Mit dieser korrosionsbeständigen Bewehrung wurden nach Angaben von Carbon Composites e.V. weltweit bereits tausende von Objekten saniert. Diese Nachverstärkung mit CFK-Lamellen bietet beträchtliche Vorteile in Wirtschaftlichkeit, Verarbeitung und Optik. Sie erhöhen die Zug-, Druck- und Biegezug-Festigkeit tragender Bauteile, wobei Konstruktionsmaße und Gewicht nur unwesentlich verändert werden. Inzwischen wird das Verfahren nicht nur bei Stahlbeton sondern auch bei Holz eingesetzt.

mg