Hufnagel, Philipp

Diplomarbeit:
1873

Thema:
Multifunktionalität von Bauteilen aus Carbonbeton
(Multifunctionality of components made of carbon concrete)

Bearbeiter:
Philipp Hufnagel

Verantwortlicher Hochschullehrer:
Univ.-Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Wirt.-Ing. Jens Otto

Betreuerin:
Universitärer Betreuer: Dipl.-Ing. Romy Wiel

Zeitraum:
30.09.2021 bis 14.06.2022

Kurzfassung:
In dieser Arbeit wird die Multifunktionalität von Bauteilen aus Carbonbeton hinsichtlich möglicher Einsatzgebiete und deren Umsetzbarkeit untersucht. Der Focus richtet sich auf das Aufheizen von und Beheizen mit Carbonbetonbauteilen. Im Rahmen dieser Untersuchung wurden zunächst Nutzungskonzepte für funktionalisierte Bauteile erarbeitet. Die in Bezug auf das Heizen relevanten Konzepte wurden anschließend hinsichtlich ihrer baukonstruktiven und wirtschaftlichen Umsetzbarkeit geprüft. Zudem wurden produktspezifische Applikationen festgelegt und Anwendungspotentiale im nationalen und internationalen Kontext bewertet. Bei der Analyse der Nutzungskonzepte zeigte sich, dass ein effizientes Heizen über die im Carbonbeton eingesetzte Bewehrung aus Kohlenstofffasern möglich ist. Hierfür müssen die Carbonstäbe und -gelege, welche die herkömmliche Stahlbewehrung ersetzen, miteinander verbunden und anschließend an eine Spannungsquelle angeschlossen werden. Aufgrund des spezifischen Widerstandes der einzelnen Kohlenstofffaserbündel entsteht Wärme, die an den Beton weitergegeben wird. Die erzeugte Strahlungswärme wirkt sowohl auf Gegenstände als auch auf Menschen ein. So können Carbonbetonbauteile ganze Heizsysteme in Gebäuden ersetzen, für einen Ersatz oder die Unterstützung des Winterdienstes sorgen, indem sie Betonbauteile schnee- und eisfrei halten. Aufgrund klimatischer Gegebenheiten ist der Einsatz beheizbarer Carbonbetonbauteile nicht in jeder Region der Erde sinnvoll. Zudem bedingen fehlende abZ sowie weitere Regelwerke einen kosten- und zeitintensiven Herstellungsprozess. Abschließend kann gesagt werden, dass in der Verwendung von multifunktionalen Bauteilen aus Carbonbeton enormes Potential steckt und es künftig gilt, noch intensiver zu erforschen sowie kostengünstige Herstellprozesse zu entwickeln.
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