CPC steht für Carbon Prestressed Concrete. Inhaltlich aber steht CPC für ressourcenschonende und klimafreundliche Betonbauteile. Denn statt wie gewöhnlich mit Stahl wird der Beton von CPC-Elementen ausschließlich mit vorgespannten Carbonfasern bewehrt, wodurch sehr schlanke Bauteile realisiert werden können. Der Ersatz der Stahlbewehrung im Beton durch Carbon wird seit vielen Jahren erforscht. Entwicklungen mit schlaff eingelegten Fasern, Netzen oder Stäben aus Carbon und Glas erfahren unter dem Namen Textilbeton oder Carbonbeton reges Interesse und es konnten bereits bei einigen Brückenbauwerken Erfahrungen gesammelt werden. CPC-Betonelemente basieren auf der «carbon prestressed concrete»-Technologie, die aus einem langjährigen Forschungsprojekt der Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften Winterthur (ZHAW) und Industriepartnern, wie der Silidur AG, Andelfingen, hervorging. Seit November 2021 verfügen die CPC-Betonelemente über eine allgemeine bauaufsichtliche Zulassung (abZ) beim Deutschen Institut für Bautechnik (DIBt): abZ Nr. Z-71.3-42 [1]. Die Großplatten werden seit Sommer 2022 in einem Betonfertigteilwerk der Holcim (Deutschland) GmbH produziert. In der Zulassung ist eine komplette statische Bemessung der CPC-Betonplatten enthalten. Damit lassen sich verschiedene Bauteile, wie Treppenstufen, Beläge, Balkonplatten und Außenwandbekleidungen individuell bemessen.
CPC technology – elements made from prestressed carbon concrete
CPC stands for Carbon Prestressed Concrete. In essence, however, CPC stands for resource-efficient and climate-friendly concrete components. This is because, instead of using steel as is customary, the concrete in CPC elements is reinforced exclusively with prestressed carbon fibres, enabling the creation of very slender components. Research into replacing steel reinforcement in concrete with carbon has been ongoing for many years. Developments involving loosely embedded fibres, meshes or rods made of carbon and glass are attracting considerable interest under the name ‘textile concrete’ or ‘carbon concrete’, and experience has already been gained in a number of bridge structures. Since November 2021, CPC concrete elements have held a general building approval (abZ) from the German Institute for Building Technology (DIBt). The large slabs have been produced at a precast concrete plant operated by Holcim (Deutschland) GmbH since summer 2022. The approval includes a complete structural design analysis of the CPC concrete slabs. This allows various components, such as stair treads, floor coverings, balcony slabs and external wall cladding, to be individually dimensioned. An outstanding example of the performance capabilities of CPC elements is the ‘Optima’ pedestrian and cycle bridge. In addition to modular bridges, 4 cm-thick CPC slabs are used in the new construction and refurbishment of pedestrian and cycle bridges. Another example of their application is cantilevered balconies fitted with 4 cm-thick CPC slabs. The basic idea behind the CPC construction method is to produce high-quality elements on an industrial scale, process these into building components and use them to fabricate large structural elements. This makes it possible, for example, to reduce the use of large quantities of reinforced concrete, and thanks to the rust-free carbon reinforcement, the CPC components can be used for a significantly longer period. Furthermore, thanks to modular and serial prefabrication, the time from order placement to installation of the CPC elements is extremely short. The material savings also enable a massive reduction in the CO₂ and mass balance of buildings. Steel and timber construction have already pioneered serial construction. With the new CPC concrete construction method, this is now also possible for concrete construction.