Vergleich der ökologischen Auswirkungen von carbonbewehrten ultrahochfesten mit konventionellen Betonbaukonstruktionen

Abstract

Im Zuge des Forschungsprojekts „Sustainable building with textile reinforced ultra high performance concrete“ am Institut für Tragkonstruktionen der TU Wien wird der Ein-satz von Hochleistungswerkstoffen untersucht. Durch die Kombination der beiden Mate-rialien UHPC und Carbonbewehrung können Bauteile wesentlich schlanker dimensioniert werden. Carbonbewehrung zeichnet sich durch seine hohe Zugfestigkeit, sein geringes Gewicht und eine hohe Korrosionsbeständigkeit aus. Als „Ultra high performance concrete (UHPC)“ werden Betone bezeichnet, die eine Druck-festigkeit von > 150 MPa aufweisen. Diese Festigkeit wird durch eine große Gefügedichte, sowie einen geringen Wasserzementwert erreicht, wodurch filigrane, leichte und ressour-censchonende Bauteile hergestellt werden können. Aus rein technischen Gesichtspunkten wäre es daher plausibel, den Einsatz von carbon-bewehrten UHPC Konstruktionen in der Baubranche zu forcieren. Aus ökologischer Sicht wäre der vermehrte Einsatz dieser Konstruktionsweise auf Grund der Materialeffizienz zu befürworten. Sollten jedoch der Ressourcenverbrauch sowie die Emissionen durch die Produktion dieser Hochleistungsmaterialien die erzielte Einspa-rung im Vergleich zum konventionellen Stahlbetonbau kompensieren oder sogar über-treffen, wäre von dieser Konstruktionsweise abzuraten. Diese Diplomarbeit widmet sich dieser Frage und vergleicht anhand von konkreten stati-schen Aufgabenstellungen die ökologischen Auswirkungen von carbonbewehrten UHPC - mit klassischen Betonbaukonstruktionen.

Abstract Comparison of the ecological impact of carbon reinforced ultra high performance concrete - with conventional concrete structures As part of the research project „sustainable building with textile reinforced ultra high per-formance concrete“ the Institute for Structural Engineering at the TU Wien investigates the use of high-performance materials. The combination of both materials ultra high per-formance concrete (UHPC) and carbon fiber reinforced polymer (CFRP) as reinforcement allows to create construction elements, which are much lighter and thinner compared to conventional concrete elements. CFRP is characterized by a very high tensile strength, a low dead load and its corrosion-resistance. UHPC are defined by a compressive strength of more than 150MPa, which is created by its high structural density and low water-cement factor. These characteristics enable the manufacturing of delicate and light construction elements in a resource-friendly manner. Evaluating based on technical arguments the advantages of these CFRP-reinforced UHPC are clearly indicating an advisable growth of using these materials in the building indus-try. But how does the ecological footprint of these materials look like? Does the manufac-turing process of the CRFP-reinforced UHPC deliver advantages or disadvantages in re-spect to sustainability issues, when it is compared to conventional steel reinforced concrete? The content of this thesis discuss the ecological impact of CFRP-reinforced UHPC by fo-cusing on the consumption of raw materials and the emissions of its manufacturing pro-cess. This scientific work compares the consequences based on real structural examples.