RCC – Reduced Carbon Concrete: Implementierung von CO₂-reduzierten Betonen auf der Baustelle

Beton- und Zementproduktion sind von erheblicher Umweltrelevanz, zugleich ist Beton weltweit der bei weitem verbreitetste Baustoff. Österreich hat eine jährliche Zementproduktion von 5,2 Mio. t Zement und emittiert für die Herstellung ca. 2,9 Mio. t CO2 im Jahr (MAUSCHITZ, 2020, S. 7, 7a). Die Dekarbonatisierung der Bauwirtschaft ist ein globales Thema. Das vorliegende Projekt soll dazu einen Beitrag leisten.

Forschungsziel ist der Einsatz von „Performance-Beton" als CO2-reduzierter Beton (RCC – „reduced carbon concrete") mit geringerem Zementgehalt. Hierfür ist, anders als bei konventionellem Beton, der Nachweis technischer Gleichwertigkeit über die technischen Eigenschaften („Performance") zu führen. Grundlage ist, neben der ÖNORM B 4710-1, die künftige ONR 23339 „Regeln für die Umsetz-ung des Konzepts der gleichwertigen Betonleistungsfähigkeit". Dieses Regelwerk setzt Rahmen-bedingungen, welche die verzögerte Frühfestigkeitsentwicklung eines RCC-Betons durch geeignete Nachbehandlungsmaßnahmen auf der Baustelle kompensieren.

In zwei Versuchsreihen wurden Bauteile, die nach einer RCC-Rezeptur mit durchschnittlich 25 % weniger CO2 konzipiert wurden, mit konventionell ausgeführten Bauteilen gleicher Bauart verglichen. Diese empirische Forschung unter Praxisbedingungen auf der Baustelle unter Sommer- und Wintertemperaturen sowie in einem Betonfertigteilwerk, zielte auf Praxiserkenntnisse am „real crete" und nicht am „lab crete" ab.

RCC-Betone lassen sich genauso gut zu Wand- und Deckenelementen verarbeiten wie konventioneller Beton, wie Versuche für den Sommer- und Winterfall gezeigt haben. Das Fließverhalten in der Schalung war grundsätzlich gleich, wenn auch im Fertigteil der Beton aufgrund der Anlieferzeit nicht das gewünschte Fließverhalten hatte. Die Festigkeitskennwerte (Druckfestig-keit, E-Modul etc.) des Betons entsprachen nach 28 Tagen jenen konventioneller Betonrezepturen. Die Frühfestigkeit in den ersten 28 Tagen nahm bei Außentemperaturen unter 20°C zuerst gering-fügig, zwischen 5-12°C, dann deutlich ab. Unter 0°C wird, ohne Sondermaßnahmen, von einem Einsatz abgeraten. Detaillierte Handlungsempfehlungen für Sommer- und Winterbaustellen wurden definiert. Ein weiteres Ergebnis war, dass ein rasches Ausschalen und Abdecken von RCC-Wänden besser für ein schnelles Aushärten ist, als eine längere Schalzeit. Und: Die Ergebnisse der Baustellen-proben haben gut mit den Laborversuchen korrespondiert, welche im Vorfeld und parallel zu den in-situ-Versuchen durchgeführt wurden. Das Monitoring der Frühfestigkeitsentwicklung durch schalungsintegrierte Temperaturfühler war wesentlich für die Bestimmung der Betonreife, da die Aushärtungsgeschwindigkeiten über die Betonkern-Temperatur extrapoliert werden können.

In den untersuchten Szenarien am Wohnbauprojekt Taborama am Nordbahnhof Wien liegt das Potenzial einer CO2-Reduktion durch RCC-Anwendung zwischen 13 % und 20 % – für das gesamte Gebäude mit ca. 200 Wohnungen. Das entspricht einer Einsparung von ca. 500 t CO2-Äquivalente für das Objekt oder 2,5 t CO2 pro Wohnung. Die Fallstudie zeigt, dass RCC-Betone für 50 % der Betonanwendungen gut geeignet sind. Die CO2-Reduktion von 25 % bei der Hälfte des eingesetzten Betons würde die zementbedingten CO2-Emissionen in Österreich um 12,5 % senken.

In Deutschland wird der Zementverbrauch per capita anhand des inländischen Zementversands berechnet. Laut dem Verein Deutscher Zementwerke (VDZ) wurden im Jahr 2020 ca. 28 Mio. t Zement im Inland versandt. Dies ergibt einen Pro-Kopf-Verbrauch von 350 kg im Jahr.

Umgelegt auf Österreich beläuft sich bei einem inländischen Zementversand im Jahr 2020 von 4,8 Mio. t (VÖZ II, 2021) der Verbrauch pro Kopf auf 538 kg oder insgesamt 2,7 Mio. t CO2. Mit RCC-Beton als Stand der Technik ließen sich die zementbedingten CO2-Emissionen in Österreich um 340.000 t senken. Die Empfehlungen aus diesem Forschungsprojekt richten sich an die Bau- und die Betonbranche. In letzterer sollten schnellstmöglich gemeinsame Randbedingungen für das Performance-Konzept von RCC-Betonen als neuen Stand der Technik geschaffen werden.

ProjektleiterIn

• Strabag Real Estate GmbH

Projekt- bzw. KooperationspartnerInnen

• bauXund forschung und beratung gmbh
• Dr. Ronald Mischek ZT GmbH
• forschen planen bauen DI Thomas Romm ZT
• Materialprüfanstalt Hartl GmbH
• STRABAG SE
• SV Dr. Johannes Horvath
• Wopfinger Transportbeton GmbH

DI Lukasz Kujawa
Donau-City-Straße 1, A 1220 Wien
Tel.: +43 1 22422-7205
E-Mail: lukasz.kujawa@strabag.com
www.strabag-real-estate.at