Klimafreundlicher Beton - Die Zukunft des Bauens

Der Klimawandel ist Realität, die Maßnahmen zur Eindämmung dieses Prozesses sind unstrittig: Die Einsparung von CO₂ muss mit allem Nachdruck vorangetrieben werden. Dabei sind vor allem die Erwartungen an die Industrie groß, die Emissionen des Treibhausgases Nummer Eins wirksam zu verringern. In diesem Zusammenhang hat sich auch in der Baubranche in den letzten Jahren unter dem Stichwort „Nachhaltiges Bauen“ viel getan – und diese Entwicklung steht erst am Anfang. Gebaut wird heutzutage vor allem mit Beton. Einer der Hauptbestandteile dieses Baustoffs ist Zement. Bei dessen Produktion rund um den Globus fallen je nach Datenquelle 5 bis 8 % der weltweiten CO₂-Emissionen an. Pro Tonne Zement wird derzeit rund eine Tonne des Treibhausgases freigesetzt. Die CO₂-Bilanz resultiert aus der technisch unvermeidbaren Entsäuerung des Kalksteins, dem Brennen des Zementklinkers sowie der notwendigen Mahlenergie.

Welt ohne Beton undenkbar

Natürlich ist unsere moderne Welt ohne Beton undenkbar, denn Gebäude und Infrastruktur müssen gebaut werden – und Bauwerke aus Beton sind dauerhaft. Der Werkstoff Beton bietet viele Vorteile: Er ist formbar, statisch tragfähig und kostengünstig, daher ist er als Baustoff ohne Alternative. Weltweit gibt es daher intensive Bemühungen, den CO₂-Fußabdruck von Beton weiter zu reduzieren. Das geschieht zum einen durch die Verwendung von Sekundärbrennstoffen für den Drehrohrofen, zum anderen durch die Verringerung des Klinkeranteils im Zement, etwa durch den Einsatz von Hüttensand und Kalksteinmehl. Doch solche neuen Zusammensetzungen bringen auch neue Herausforderungen mit sich.

Klimaneutraler Beton

Von der Firma Holcim kommt eine Betonmischung, mit der der CO₂-Fußabdruck des Baustoffs deutlich reduziert werden kann. Ende April lieferte die Holcim Beton und Betonwaren GmbH mit dem Produkt Holcim EcoPact Zero erstmals klimaneutralen Beton, für den auch Betonzusatzmittel der MC genutzt werden. Holcim EcoPact ist für alle Bauteile im Hochbau geeignet, vom Fundament über Außen- und Innenwände bis hin zu Treppenläufen und Decken. Für den Neubau des NABU-Naturschutzzentrums Rheinauen in Bingen (Rheinland-Pfalz) brachten die Holcim Fahrmischer rund 280 Kubikmeter des Baustoffs auf die Baustelle am Rhein. Dank der optimierten Zusammensetzung ist die CO₂-Bilanz von Holcim EcoPact deutlich reduziert.

Recycling in der Betonherstellung

Nicht nur bei Holcim spielen Umwelt- und Klimaschutz eine immer größere Rolle. In fast allen Transportbeton- und Fertigteilwerken Deutschlands werden Restbeton und Restwasser aufbereitet und wiederverwendet. Der Gesetzgeber fordert zudem den Einsatz von rezyklierten Gesteinskörnungen, der in den kommenden Jahrzehnten weiter zunehmen wird. Denn die Verfügbarkeit von Primärrohstoffen wie Kies und Sand ist endlich, und auch die Menge an Flugasche hierzulande geht mit dem Ausstieg aus der Kohleverstromung stetig zurück. Mit diesen geänderten Rahmenbedingungen beschäftigt sich die Betonindustrie und ist auf der Suche nach alternativen Rohstoffen für die Betonherstellung. Fließmittel, die auch unter diesen geänderten Bedingungen funktionieren, erhalten daher eine immer größere Bedeutung.

MC-PowerFlow evo für betontechnologische Herausforderungen

Vor diesem Hintergrund hat MC-Bauchemie mit MC-PowerFlow evo eine neue Fließmittelgeneration auf den Markt gebracht, mit der diese betontechnologischen Herausforderungen gemeistert werden können. Es handelt sich dabei um synthetische Fließmittel auf einer Weiterentwicklung der bewährten PCE-Polymertechnologie der MC, die in eigener Produktion nach patentiertem Verfahren hergestellt werden. Die Hochleistungsfließmittel eignen sich sehr gut für die Herstellung von Transportbeton und Fertigteilen, hochfließfähigen und selbstverdichtenden Betonen sowie für die Kombination mit klinkeroptimierten Zementen. Dabei entfalten sie ihre verflüssigende Wirkung und ermöglichen eine schnelle und wirtschaftliche Betonproduktion. Da sie mit alternativen Ausgangsstoffen wie z. B. klinkeroptimiertem Bindemittel, Recyclingmaterial und -wasser oder qualitativ schlechteren Ausgangsstoffen kombiniert werden können, leisten sie auch einen Beitrag zum Umwelt- und Klimaschutz.

Zementfreier Beton auf Basis von Geopolymeren

Eine Alternative zum Zement sind Geopolymere. Sie enthalten als Bindemittel Hüttensand, Flugasche und andere latent hydraulische und puzzolanische Stoffe. Weiterhin enthält Geopolymerbeton wie normaler Beton Gesteinskörnungen. Die Anregung des Bindemittels erfolgt über Aktivatoren. Bisher war es aufgrund der kurzen Reaktionszeit nicht möglich, solche Betone in großen Mengen zu verarbeiten. MC-Bauchemie hat mit der Firma WAGNERS, Australien, Betonzusatzmittel entwickelt, die die Verarbeitungseigenschaften sicherstellen. Ein Meilenstein in der Betontechnologie!

Earth Friendly Concrete bewährt sich

Der „Earth Friendly Concrete“ (EFC) wurde beim Bau des Flughafens Brisbane West Wellenkamp Australia (BWWA) erfolgreich eingesetzt. Der Geopolymerbeton ist das Ergebnis von 10 Jahren Entwicklungsarbeit. In den letzten vier Jahren dieser Phase arbeitete WAGNERS eng mit der MC-Bauchemie an der Entwicklung von Fließmitteln, um die für einen effizienten EFC-Einbau erforderlichen Anwendungseigenschaften zu schaffen. Herkömmliche Betonzusatzmittel sind bei solchen Bindemittelsystemen völlig wirkungslos, sodass eine völlig neue Zusatzmitteltechnologie entwickelt werden musste. Der Geopolymerbeton bietet bedeutende technische Vorteile: Er ist absolut sulfatbeständig und hoch säureresistent, weist ein minimales Schwinden und eine geringe thermische Ausdehnung auf. Der Sulfatangriff wirkt bei diesem Geopolymerbeton sogar noch zusätzlich verfestigend und erhöht damit noch die Beständigkeit. Er eignet sich daher ideal für den Einsatz in Bauwerken, die einem hohen chemischen Angriff ausgesetzt sind, wie zum Beispiel Kläranlagen oder chemischen Anlagen, aber natürlich auch in Bauwerken der Infrastruktur. Nach umfangreichen Versuchen zur Verifizierung der Eignung und Dauerhaftigkeit wurde EFC für die Rollwege, Wendeknoten und Hangarbeläge des BWWA auf einer Fläche von mehr als 50.000 m² eingebaut. Der Beton wurde in der Nähe des Baugeländes in einer mobilen Mischanlage hergestellt und mit einer konventionellen Gleitschalungsfertigungsmaschine eingebaut. Der Belagsaufbau beeindruckt sowohl technisch als auch durch die Tatsache, dass durch den Einsatz von EFC 6.600 Tonnen CO₂-Emissionen vermieden werden konnten. Dabei war das Fachwissen sowie die Betonzusatzmitteltechnologie der MC der ausschlaggebende Treiber für diese Innovation.

Weltweit erste zementfreie Ringspaltmasse für den Tunnelbau

Eine auf Geopolymer basierende, weltweit einzigartige Technologie, die sich MC gemeinsam mit der PORR GmbH in Deutschland hat patentieren lassen, kam bereits beim Megaprojekt Stuttgart 21 zum Einsatz. Die mit dem Tunnelbau beauftragte ARGE ATCOST21 wandte sich seinerzeit an die MC. Gemeinsam entwickelte man ein spezielles Geopolymer für den Einsatz in anhydrithaltigem Gebirge: die neue Ringspaltmasse MC-Montan Grout AA 03. Ihre Besonderheit besteht darin, die Vorteile eines 1K-Ringspaltmörtels mit den Vorteilen eines 2K-Ringspaltmörtels durch den flexiblen Einsatz eines Aktivators zu kombinieren. Die Ringspaltmasse enthält zudem komplexe Phosphate, die das Lösungsgleichgewicht des Anhydrits so beeinflussen, dass die Quellfähigkeit unterbunden wird. Dabei bietet sie der Tunnelröhre optimale Bettungseigenschaften bei gleichzeitiger hoher Sulfatbeständigkeit.

Große Zukunft für Geopolymere

Geopolymere bieten viele Vorteile und sind bereits heute in unterschiedlichen Anwendungen im Einsatz. Sie sind hitzestabiler als Beton, dessen gebundenes Wasser im Brandfall einen Dampfdruck aufbaut, der zu Rissen oder Abplatzungen führt. Sie sind resistenter gegenüber Chemikalien, da sie keinen Kalk enthalten, der sich bei Kontakt mit Säuren und aggressiven Substanzen auflöst. Bereits nach einem Tag entwickeln Geopolymere ähnliche Druckfestigkeiten wie hochfester Beton. Sie lassen sich schnell ausschalen und eignen sich für die Massenproduktion von Fertigteilen sowie insbesondere für (Stahl-) Betonbauteile, die einem hohen Säure- oder Sulfatangriff ausgesetzt sind, wie zum Beispiel Kläranlagen, Abwasserrohre oder Bauteile in sulfathaltigen (Grund-) Wässern. Durch den Einsatz sekundärer Rohstoffe wie Hüttensand oder Flugaschen entlasten sie zudem die Umwelt signifikant.