So wird Beton umweltfreundlich
Beton wird jetzt grün – und damit ist nicht die Farbe gemeint: Forscher der TU Graz haben einen Beton erfunden, der ein Drittel weniger Kohlendioxid verursacht und 15 % weniger an Energie erfordert. Trotzdem hat der Wunderbeton die gleichen Eigenschaften wie Standardbeton.
Ein Mitarbeiter am Institut für Materialprüfung und Baustofftechnologie optimiert die Zusammensetzung der pulverförmigen Stoffe von Beton.
Foto: Lunghammer/TU Graz
Beton dürfte weltweit der am meisten verwendete Werkstoff im Hoch- und Tiefbau sein, kaum ein Haus, kaum eine Brücke oder ein Tunnel kommen ohne Beton aus. Und das nicht erst seit kurzem: Kalkmörtel als Bindemittel wurde an bereits 10.000 Jahren alten Bauwerksresten in der heutigen Türkei nachgewiesen. Das liegt auch daran, dass Beton recht einfach herzustellen ist: Zement, Wasser und Gesteinskörnungen genügen.
30 % weniger Kohlendioxid
Trotz dieser sehr kurzen Zutatenliste ist die Umweltbilanz von Beton eher mäßig und das liegt am Bindemittel Zement. Denn der herkömmliche Portlandzement wird bei rund 1.450 °C gebrannt. Das erfordert enorm viel Energie. Zudem wird bei diesem Prozess viel Kohlendioxid freigesetzt. Die Zementherstellung ist nach der Verbrennung von fossilen Rohstoffen die zweitgrößte Kohlendioxid-Quelle der Welt. Daher ist die Arbeit von Joachim Juhart und seinem Team vom Institut für Materialprüfung und Baustofftechnolgie (IMBT) der TU Graz ein wertvoller Beitrag. Ihnen ist es gelungen, einen Beton herzustellen, der bis zu 30 % weniger an Kohlendioxid emittiert und rund 15 % weniger Energie verschlingt.
Beton nachhaltig verbessern
„Es geht uns nicht darum, Alternativen zu Beton zu kreieren, sondern Beton als vorhandenes, bewährtes Baumaterial nachhaltig zu verbessern“, betont Juhart. „Wir haben sehr feine Gesteinsmehle als sogenannte Mikrofüller beigemischt und damit die Packungsdichte der Mischung optimiert. Dadurch konnten wir weitere Füller aus Gesteinsmehl oder auch aufgemahlenen Hüttensand zugeben.“
Füller aus regional vorhandenen Gesteinen
Der Vorteil: Diese Füller lassen sich aus diversen, auch regional vorhandenen Gesteinen herstellen, die nicht erst mit hohem Energieaufwand gebrannt werden müssen. „Die große Herausforderung ist, erstens die richtigen Stoffe dafür zu identifizieren und zweitens das richtige Mischungsverhältnis zu erhalten“, erklärt Joachim Juhart.
Joachim Juhart leitet die Arbeitsgruppe BetonchtechPlus am Institut für Materialprüfung und Baustofftechnologie. Der Diplom-Ingenieur will die Umweltbilanz von Beton nachhaltig verbessern.
Quelle: Lunghammer/TU Graz
Gemeinsam mit dem Verband der Österreichischen Beton- und Fertigteilwerke hat das Team um Juhart im Projekt „Öko2-Beton“ ein Konzept für die optimale Betonzusammensetzung entwickelt, das allen Anforderungen an Beton für Fertigteile entspricht.
Vergleichbar mit Standardbeton
Auf dem Campus an der Inffeldgasse der TU Graz wurden jetzt 2,4 x 3,0 m große Wandelemente aus Öko2-Beton aufgebaut, die im ganz normalen Produktionskreislauf eines Betonherstellers mitproduziert wurden. Das Team um Juhart hat das neue Betonelement begleitend geprüft.
Weniger Wasser, dafür Mikrofüller und Fließmittel: So lässt sich ein extrem harter, widerstandfähiger Beton mit sehr geringem Wasser/Bindemittel-Verhältnis erzeugen.
Quelle: TU Graz
Das Ergebnis: Öko2-Beton für Fertigteile lässt sich genauso gut verarbeiten wie Standardbeton und auch die Frühfestigkeit und die Erhärtungszeit sind mit Standardbeton vergleichbar. Betonfertigteile müssen nach acht Stunden eine Festigkeit erreichen, die es erlaubt, die Stücke auszuschalen und zu heben. Öko2-Beton erfüllt diese Anforderungen und ist auch optisch nicht von herkömmlichen Betonfertigteilen zu unterscheiden.
Im nächsten Schritt geht es um die Langlebigkeit
„Dieses Element beweist, dass man Beton mit weniger Portlandzement, dafür ergänzenden Stoffen herstellen kann, er dadurch umweltfreundlicher ist, aber die gleichen Eigenschaften beziehungsweise die gleichwertige Leistungsfähigkeit wie herkömmlicher Beton hat“, erklärt Juhard. „Wir hoffen, mit unseren externen Kooperationspartnerinnen und -partnern in weiterer Folge prototypische Elemente oder Bauwerke bauen zu können.“ Denn jetzt geht es nicht mehr um die Optik. Im nächsten Schritt will Juhart mit seinem Team untersuchen, ob der neue Werkstoff mit der guten Klima- und Energiebilanz auch in einem am Bau noch viel wichtigeren Aspekt bewährt: Jetzt geht es um die Dauerhaftigkeit.
Diesem Beton wurden Metallspäne und Kohlenstoffpartikel zugesetzt. Unter Strom gesetzt, entwickelt der Beton Wärme und lässt Schnee und Eis tauen. Der leitfähige Beton wäre besonders sinnvoll für den Einsatz frostgefährdeter Flächen auf Brücken und Flughäfen.
Quelle: Chris Tuan & Lim Nguyen/Universität Nebraska-Lincoln
Beton ist ein großes Thema in der Forschung. Und es sind schon erstaunliche Ergebnisse herausgekommen. So lässt sich durch den Zusatz von Bakterien wasserdichter Mörtel herstellen. Auch gibt es bereits einen hochfesten Spritzbeton, der vor Terroranschlägen schützen soll. Und ganz schön praktisch ist der Beton, der sich selbst repariert oder der Beton, der Eis und Schnee schmelzen lässt.
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