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Die Grenzen des Betons? Eine Frage der Fantasie

Betonkonstruktion in der Natur

Moritz Pfeifer auf den Spuren des Megatrends „Energie, Klimawandel und Nachhaltigkeit“ 
 

Über eine zunehmend grünere Baubranche, die nicht länger auf „einzementierte“ und umweltschädliche Methoden setzt


Wer meint, dass die Baubrache starr und unbeweglich ist, wird möglicherweise überrascht sein, was sich insbesondere in Sachen Beton bzw. Zement tut: von wegen in Stein gemeißelte, veraltete und graue Verfahrenstechniken! Man baut zunehmend auf Naturbaustoffe und setzt auf neue, nachhaltige Wege. Und das ist gut so, zumal bei der herkömmlichen Herstellung von einer Tonne Zement rund 700 Kilogramm des Treibhausgases Kohlendioxid in die Luft steigen.


Moritz Pfeifer, unter anderem Innovation Scout bei in-manas, hat sich für uns auf die Suche nach innovativen Betonarten gemacht – nicht zuletzt auch inspiriert durch das Zitat des deutschen Bauingenieurs und Hochschullehrers Bernd Hillemeier, das da lautet: „Die Grenzen des Betons sind die Grenzen unserer Fantasie.“


Ökobeton mit Gamechanger-Potenzial

Die Bauindustrie ist stets auf der Suche nach Möglichkeiten, ihren CO₂-Ausstoß zu verringern. Die Ansätze sind vielschichtig und breit gefächert. Nun wurde eine Betonmischung erprobt, bei deren Herstellungsprozess ein Viertel weniger CO₂ ausgestoßen wird als bei konventionellem Beton. Verwendung fand der sogenannte Eco-Beton bei der Konstruktion eines Kleintierdurchlasses beim Ausbau der Bahnstrecke Pottendorfer Linie zwischen Wien-Meidling und Wiener Neustadt. Dabei verwendete man zur Hälfte den CO₂-reduzierten Beton und im Übrigen Standardnormalbeton. Die Wände, die Decke und das Fundament wurden mit dieser neuen Betonzusammensetzung realisiert. Dies ermöglicht einen direkten Vergleich der Betonsorten. Die ÖBB Infrastruktur AG nutzte bei der Errichtung des Durchlasses die Forschungsarbeiten des Instituts für Materialprüfung und Baustofftechnologie der TU Graz. Im Vorhinein wurde der Zement mit Sekundärrohstoffen und Gesteinsmehlen, sogenannten Eco- und Mikrofüllern, komplettiert und es wurden unterschiedliche Mehrkomponentenmischungen zubereitet, aus denen zwei selektiert wurden. Anschließend wurden Tests in kleinem Maßstab durchgeführt. In Kooperation mit der TU Graz hat Wopfinger Transportbeton alle Anforderungen an die Betonrezeptur nachgewiesen, etwa Dauerhaftigkeit und Festigkeit. Gemeinsam mit dem bauausführenden Unternehmen Porr wurde ein Betonierkonzept entwickelt, in dem Maßnahmen für die Betonarbeiten festgehalten wurden. Dies schließt etwa die Qualitätssicherung und die Nachbehandlung des Betons ein. Das neue Material hat das Potenzial, für die Baubranche zum Gamechanger zu werden. [1]


Hanfbetonsteine: reduzierter ökologischer Fußabdruck und angenehmes Raumklima

Die Faserpflanze Hanf erlebt nicht nur als Genussmittel eine Renaissance. Zunehmend werden mehr und mehr Verwendungsmöglichkeiten wieder- oder neuentdeckt. Im Bausektor ist dies etwa die Nutzung von Hanf als Bau- oder Dämmmaterial. In der kleinen französischen Gemeinde Croissy-Beaubourg ist nun eine neue Sporthalle für die lokale Grundschule nach den Entwürfen des Architektur- und Landschaftsplanungsbüros Lemoal Lemoal Architecture Paysage errichtet worden. Das Besondere hierbei ist das verwendete Material: Steine aus Hanfbeton. Dieser Baustoff kann in Schalungen gegossen oder aufgespritzt werden. Bislang wurde Hanfbeton in Frankreich besonders beim Bau von Einfamilienhäusern oder bei der Altbaurenovierung verwendet. Nun folgt der Einsatz in einem öffentlichen Gebäude, was als Durchbruch für das Material gelten kann. Für die Sporthalle entschied man sich ganz bewusst für Hanf, weil sich dieser Baustoff angenehm auf das Raumklima auswirkt und darüber hinaus mit herausragenden thermischen, akustischen und ökologischen Eigenschaften punktet. Zusätzlich sind die Steine robust sowie dauerhaft und entsprechen der Brandschutzklasse REI30. Die Lieferketten waren kurz, da die Hanffasern und die Betonsteine in Frankreich produziert wurden. Dadurch konnten die Kosten und der ökologische Fußabdruck auf einem niedrigen Level gehalten werden. Von außen ist die Halle mit Faserzementplatten verkleidet, die man einzeln wechseln kann. Der obere Abschnitt der Innenwände wurde im Hinblick auf die akustischen und raumklimatischen Eigenschaften unverputzt gelassen. [2]


Betonbau ganz neu – mit eigens entwickeltem 3D-Druck

Der 3D-Druck eröffnet der Baubranche völlig neue Welten. So lassen sich mit dieser Technik tragende Betonstrukturen errichten, die nicht nur mit weniger Material auskommen, sondern auch ohne Bewehrungen und Mörtel. Die Architekten und Ingenieure der Block Research Group der ETH Zürich konnten dies in Kooperation mit der Computation and Design Group von Zaha Hadid Architects und anderen Industriepartnern beweisen. Dazu errichteten sie eine Fußgängerbrücke in einem Park in Venedig. Diese Striatus-Brücke ist 12 mal 16 Meter groß und setzt sich aus additiv gefertigten Betonbausteinen zusammen. Dabei werden die Kräfte in reiner Kompression auf die im Boden miteinander verstrebten Stützen abgeleitet. Die Bauwerksgeometrie sorgt dafür, dass sich die Bausteine selbst stabilisieren. Neuartig war bei diesem Projekt die Methodik des Beton-3D-Drucks: Das mit dem Unternehmen Incremental3D entwickelte Verfahren beruht darauf, dass das Material in spezifischen Winkeln aufgetragen wird, die exakt rechtwinklig zu den Druckkräften liegen. Dadurch stabilisieren sich die Druckschichten in den Elementen selbst. Eigens für diesen Zweck hatte das Unternehmen Holcim einen Spezialbeton entwickelt. Mit dieser Methode werden die Prinzipien des traditionellen Gewölbebaus auf den digitalen Betonbau übertragen. Material wird nur dort eingesetzt, wo es strukturell erforderlich ist. Nach Ende des Lebenszyklus ist die Brücke abbau- und recycelbar. [3]

 

Das waren drei Beispiele aus unserem Innovationskompass, die dabei helfen sollen, unsere einzementierten Vorstellungen von Beton aufzubrechen. In diesem Sinn dürfen wir insbesondere der Baubranche eine grenzenlose Fantasie für ihre Strategie- und Innovationsarbeit wünschen, damit in Zukunft noch mehr auf Nachhaltigkeit gebaut werden kann.

Moritz und das gesamte in-manas-Team

II

QUELLEN UND LESETIPPS

[1] Ökologischer Beton im Praxistest

[2] Hanf in der Sporthalle: Neubau bei Paris von Lemoal Lemoal

[3] ETH Zürich: Tragend gedruckt


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Der Autor

Foto: Moritz Pfeifer
Moritz Pfeifer
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Moritz „baut“ auf die Zukunft – in jeder Hinsicht: Nicht nur, weil er Bauingenieur ist, sondern auch, weil er sich als Innovationsscout bei in-manas insbesondere dem Themenfeld „Architektur & Planung“ und allen damit verbundenen Branchen wie Bau, Baunebengewerbe und Handwerk verschrieben hat. Aber auch „Produktion & Mechatronik“, „Chemie & Rohstoffe“, „Energie & Umwelt“ sowie „IT & Software“ zählen zu seinen Spezialgebieten, zumal sich diese Bereiche kaum von einem zukunftsfähigen Bauingenieurwesen trennen lassen.