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Die Lösung: Verstärkung mit CFK-Lamellen

Warum CFK

CFK steht für kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff. CFK-Lamellen sind dünne, sehr zugfeste Streifen, die auf die Zugseite eines Betonbauteils geklebt werden. Dort übernehmen sie zusätzliche Zugkräfte und erhöhen so die Tragfähigkeit, zum Beispiel die Biegetragfähigkeit einer Decke.

Der Vorteil gegenüber klassischen Verstärkungen mit Stahl oder zusätzlichem Beton: CFK-Lamellen sind extrem leicht, nur wenige Millimeter dick und korrodieren nicht. Die Verstärkung trägt kaum auf, verändert die Raumhöhe praktisch nicht und lässt sich ohne schweres Hebezeug einbauen.

Wie CFK-Lamellen wirken

Beton trägt Druck sehr gut, Zug dagegen kaum. Diese Aufgabe übernimmt die Bewehrung im Bauteil. Wird eine Decke stärker belastet, steigen die Zugkräfte. Im Feld zwischen den Auflagern liegen sie an der Unterseite, über Auflagern und Stützen an der Oberseite. Die CFK-Lamellen werden dort aufgeklebt, wo die Berechnung zusätzliche Zugkräfte ausweist, und ergänzen die vorhandene Bewehrung.

Kohlenstofffasern erreichen eine Zugfestigkeit, die ein Vielfaches von Betonstahl beträgt, bei einem Bruchteil des Gewichts. Deshalb genügen wenige, schmale Lamellen, um die Tragfähigkeit spürbar zu erhöhen. Die Kraftübertragung erfolgt vollständig über die Klebefuge, was die Qualität von Untergrund und Verklebung so entscheidend macht.

Untergrundvorbereitung durch Schleifen und Sandstrahlen

Eine geklebte Verstärkung wirkt nur, wenn die Kräfte sauber vom Beton in die Lamelle übertragen werden. Der Untergrund muss dafür tragfähig, eben und frei von Zementschlämme, Beschichtungen und losen Teilen sein. Die Klebeflächen an Decke und Wänden wurden deshalb geschliffen beziehungsweise sandgestrahlt, bis der tragfähige Beton freilag.

Verklebung der Lamellen

Auf die vorbereiteten Flächen wurden die CFK-Lamellen mit einem Epoxidharzkleber verklebt. Kleber und Lamelle bilden zusammen mit dem Beton einen Verbund, in dem die Lamelle die zusätzlichen Zugkräfte übernimmt. Lage, Anzahl und Länge der Lamellen folgen der statischen Berechnung. Die Ausführung erfolgt nach den geltenden Normen und Richtlinien für die nachträgliche Verstärkung von Betontragwerken mit geklebter Bewehrung.

Verstärkt wurde in zwei Bereichen. Innen wurden die Lamellen an der Deckenunterseite verklebt, außen auf der Oberseite einer Decke, für die der Belag abgenommen wurde. Welche Seite eines Bauteils verstärkt wird, ergibt sich aus der Statik: Die Lamellen gehören immer dorthin, wo zusätzliche Zugkräfte auftreten.

Welche Alternativen es gegeben hätte

Für die Verstärkung von Decken gibt es mehrere Wege. Aufgeklebte Stahllaschen wirken ähnlich wie CFK-Lamellen, sind aber schwer, müssen korrosionsgeschützt werden und lassen sich an der Decke nur mit Hebezeug montieren. Ein Aufbeton oder zusätzliche Unterzüge erhöhen die Tragfähigkeit ebenfalls, kosten aber Raumhöhe, bringen zusätzliches Eigengewicht und bedeuten deutlich mehr Baustelle.

In einem genutzten Bürohochhaus sprechen deshalb viele Gründe für CFK: geringes Gewicht, minimale Aufbauhöhe, kurze Montagezeit und kaum Staub oder Lärm außerhalb der Vorbereitung des Untergrunds.

Die Arbeitsschritte im Überblick

1. Statische Berechnung und Festlegung von Lage, Anzahl und Länge der Lamellen
2. Anzeichnen der Klebeflächen an Decke und Wänden
3. Schleifen beziehungsweise Sandstrahlen des Untergrunds
4. Reinigung der Klebeflächen
5. Zuschnitt und Reinigung der CFK-Lamellen
6. Auftrag des Klebers auf Lamelle und Untergrund
7. Andrücken der Lamellen und Aushärten des Klebers

Qualität entsteht im Untergrund

Bei geklebten Verstärkungen entscheidet der Beton unter der Lamelle über die Wirkung. Üblich ist deshalb, die Oberflächenzugfestigkeit des Untergrunds zu prüfen, bevor verklebt wird. Ebenso wichtig sind Temperatur und Feuchte während der Verarbeitung, denn der Kleber braucht definierte Bedingungen, um seine volle Festigkeit zu erreichen.