Carbonbeton: Mit wiederverwendbaren Betonplatten bauen

Seit Mai steht in Winterthur ZH ein spezieller Pavillon, der eine neue Bauweise demonstriert. Für den Bau wurden Betonplatten verwendet, die mit Carbon statt Stahl bewehrt sind. Die an der ZHAW entwickelte CPC-Technologie wurde damit erstmals im Hochbau eingesetzt.

Quelle: Valentin Studerus

Mit dem einstöckigen Pavillon aus dünnen, wiederverwertbaren Carbon-Betonplatten wurde die CPC-Technologie erstmals im Hochbau eingesetzt.

Sieben Jahre ist es her, seit beim Technikum in Winterthur eine unscheinbare kleine Fussgängerbrücke über der Eulach als «leichteste Betonbrücke der Welt» für Furore sorgte. Als erstes Gesamtbauwerk mit Carbonbeton-Platten demonstrierte die Brücke damals, dass es möglich ist, den Betonbedarf für ein vergleichbares Bauwerk mit Stahlbetonplatten auf 25 Prozent und die Bewehrungsmasse auf drei Prozent zu reduzieren. Möglich machte es die an der Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften (ZHAW) entwickelte «Carbon Prestressed Concrete»-Technologie, kurz CPC. Dabei handelt es sich um Betonplatten, die statt mit Stahl mit vorgespanntem Carbon bewehrt sind.

Schöpfer der CPC-Technologie ist Josef Kurath, Forscher und Professor am Departement Architektur, Gestaltung und Bauingenieurswesen der ZHAW. Er begann vor über 20 Jahren an der neuen Bauweise zu forschen, die Materialeinsparungen ermöglichen und damit auch weniger CO2-Emissionen verursachen sollte. Kurath leitete dazu 2017 auch das Brückenprojekt an der Eulach, das damals noch im Rahmen einer Forschungszusammenarbeit zwischen der ZHAW und der Firma Silidur AG realisiert worden war. Seither hat sich viel getan. Inzwischen wurden über 200 Bauprojekte mit CPC-Platten realisiert, wie auf der Homepage des 2013 von Kurath mitgegründeten ZHAW-Spin-Offs CPC AG nachzulesen ist. Die Technologie ist zudem weltweit patentrechtlich geschützt. 

Zahlreiche Objekte und Bauteile wie Balkone, Brückenbeläge, Fahrradständer, Sprungtürme oder Treppenanlagen wurden erfolgreich mit CPC-Platten erstellt. «Aber auch einige Gesamtbauwerke wurden realisiert», sagt Kurath auf Anfrage. Zum Beispiel die «Bridge to the future», eine Plattform für die Annahme von Aushubmaterial im Holcim-Werk in Hüntwangen. Ein aktuelles Objekt befindet sich zudem in der Stadt Zürich: Der rund 80 Meter lange Mühlesteg über der Limmat, in der Nähe des Central. Dieser wurde Anfang Jahr frisch saniert und ist neu mit einem CPC-Bohlenbelag eingedeckt. Stolz sei man auch auf eine 17 Meter lange Fuss- und Fahrradbrücke in Bülach, so der ZHAW-Professor.

Neue Experimentierstätte

Das jüngste Objekt steht nun im Winterthurer Stadtteil Neuhegi-Grüze: ein kompletter Pavillon. Mit dem 120 Quadratmeter grossen Bau ist die Stadt nach der Eulachbrücke um eine CPC-Experimentierstätte reicher. Denn das im Mai eröffnete «Innovationslabor Grüze» fungiert als Vorzeigeprojekt für den erstmaligen Einsatz wiederverwendbarer Carbonbeton-Platten im Hochbau. Es zeigt auf, dass sich mit der CPC-Bauweise sowohl CO2- als auch Materialeinsparungen von rund 75 Prozent realisieren lassen, während dabei vollständig auf Stahl verzichtet wird. Parallel dazu wird mit dem Pavillonbau auch ein neues Geschäftsmodell von Holcim erprobt, wonach Bauteile ausgeliehen werden, um deren Wiederverwendung zu fördern (Mehr dazu im Kasten «Nachgefragt»).

Das Pavillonprojekt ist das Resultat einer engen Zusammenarbeit zwischen der Stadt Winterthur, der ZHAW, Holcim und Landolt. «Das Innovationslabor zeigt, wie man dank modernster Technologie auch mit Beton CO2-reduziert und mit minimalen Ressourcen in der Masse bauen kann», so Kurath. Auch die Kreislaufwirtschaft wird beim Gebäude gross geschrieben: Dank einem flexiblen Baukastensystem kann der Pavillon bei Bedarf einfach ausgebaut oder in Einzelteile zerlegt und die Platten für ein neues Bauwerk weitergenutzt werden. Während bei einem Rückbau eines herkömmlichen Gebäudes etwa 90 Prozent des Betons nicht direkt wiederverwendet werden kann, ist es beim CPC-Pavillon genau umgekehrt; mit dem «Sharing-Modell» von Holcim lässt sich rund 90 Prozent des Materials erneut nutzen.