RCC2 - Ökobilanz heizbarer Schalung für CO2-reduzierten und klimaneutralen Beton

Motivation/Ausgangssituation

Ausgangspunkt sind weltweite Bemühungen einer Dekarbonisierung der Bauwirtschaft, die unweigerlich mit einer Ökologisierung des am meisten verwendeten Baustoffes verbunden ist: Beton.

Konventionelle Betonrezepturen haben durch einen normativ festgelegten Mindestbindemittelanteil einen moderat hohen CO2-Gehalt. Die Reduktion des Klinkeranteils wird somit den Beton nachhaltiger machen. Weniger Klinker in der Rezeptur bedeutet aber auch eine langsamere Frühfestigkeitsentwicklung (Ausschalfestigkeit) des Betons. Besonders bei niedrigen Außentemperaturen erfordert die Reduktion des Klinkeranteils ein höheres Maß an Sorgfalt einerseits bei der Herstellung des Betons und andererseits beim Einbau und der Nachbehandlung auf der Baustelle.

Zu diesem Zweck wurden bereits in einem Vorprojekt (RCC-Reduced Carbon Concrete: Implementierung von CO2-reduzierten Betonen auf der Baustelle, 2021) Versuchsbauteile mit klinkerreduziertem Beton errichtet, deren Festigkeitsentwicklung am Bauteil mit Temperatur­messungen und einem umfassenden Prüfprogramm im Labor begleitet wurde. Im Gegensatz zum Vorprojekt zielen die Versuche des Folgeprojektes RCC2 aber nicht auf die Festlegung von Einschalzeit und Nachbehandlung für diese innovativen CO2-reduzierten Betone ab sondern primär auf die Anwendung einer von DOKA entwickelten innovativen heizbaren Schalung zur Unterstützung der Frühfestigkeitsentwicklung.

Inhalte und Zielsetzungen

Ziel des Kooperationsprojektes ist es, die technischen, rechtlichen und wirtschaftlichen Hürden bei der Etablierung von CO2-reduzierten oder klimaneutralen Betonen als neuen Stand der Technik zu überwinden. Im Forschungsprojekt soll ausgelotet werden, wie CO2-reduzierter Beton zum Stand der Technik – und in weiterer Folge durch die Zugabe von technischem Kohlenstoff zu klimaneutralem Beton – praxistauglich weiterentwickelt werden kann.

Ein Kilogramm technischer Kohlenstoff speichert ca. drei Kilogramm CO2. Eine bilanzielle Betrachtung soll darstellen, welche Menge an technischem Kohlenstoff nötig ist, um einer Klimaneutralität von klinkerreduziertem Beton nahe zu kommen und welche Betone für diese Anwendung in Frage kommen. Mit Hilfe eines von Doka im Forschungsprojekt weiter­entwickelten Prototypen einer heizbaren Schalung soll der Einsatz von CO2-reduziertem Beton ganzjährig ermöglicht werden.

Gegenstand der Forschung ist somit die Ökobilanz klinker-reduzierter Betone unter Berücksichtigung der Heizleistung der Schalung. Die erfolgreiche experimentelle Entwicklung von Ansätzen zur Reduktion des CO2-Ausstoßes von Betonen kann nur in Kooperation mit anderen innovativen Komponenten und Verfahrenstechniken, wie zum Beispiel einer intelligenten heizbaren Schalung, und nur unter Bedingungen der Baustellenpraxis gelingen.

Methodische Vorgehensweise

Es werden je zwei Versuchsreihen mit CO2-reduzierten Betonbauteilen durchgeführt – eine im Sommer und eine im Winter. Jede Versuchsreihe umfasst je zwei klinkerreduzierte Rezepturen, eine davon enthält zusätzlich technischen Kohlenstoff als CO2-Speicher sowie eine konventionelle Rezeptur als Referenzbeton.

Ausgangspunkt der erfolgskritischen Winterversuche sind die Referenzwerte der Sommerreihe. Bei Durchschnitts­temperaturen von 14,5 °C hatten in der Sommerversuchsreihe alle Rezepturen die erforderlichen Festigkeiten zum Ausschalen nach 24 Stunden erreicht. Auch die charakteristische Betondruckfestigkeit, die s.g. normative 28 Tage-Festigkeit, wurde bei den Probebauteilen erreicht.

Gegenstand des Forschungsprojekts ist die Durchführung der Winterversuchsreihe mit heizbarer Schalung. Die Versuchsanordnung findet in Kühlcontainern statt, um konstante niedrige Temperaturen simulieren zu können. Analog zum Sommerversuch werden im Winterversuch alle drei Rezepturen für zwei Wand- und zwei Deckenbauteile hergestellt, d.h. ein Bauteil je Rezeptur in konventioneller, nicht beheizter und eines in beheizter Schalung.

Die 12 Bauteile werden mit Temperaturfühlern (Concremote) überwacht, um den Temperaturverlauf im jungen Beton zu dokumentieren und simultan auf die Festigkeitsentwicklung zu schließen. Ziel ist es auch, in der Versuchsreihe zu erforschen, wann CO2-reduzierter Beton ohne und wann er mit beheizter Schalung eingebaut werden sollte und wie sich der Einsatz der beheizten Schalung auf die Bilanz der CO2-Einsparung niederschlägt.

Die CO2-Einsparungspotentiale durch den Einsatz klinkerreduzierten Zements und technischen Kohlenstoffs sollen schließlich für den großen Maßstab (z.B. Gesamtbauleistung in Wien) hochgerechnet werden.

Erwartete Ergebnisse

Das Ergebnis der Forschung soll die Praxistauglichkeit von CO2-reduziertem Beton mit geringer Frühfestigkeits­entwicklung durch Einsatz heizbarer Schalung unterstützen. Weiters sollen aus den Ergebnissen Empfehlungen zum Einsatzbereich der beheizten Schalung formuliert werden, die in das Normenwerk für Beton einfließen sollen. Der Einsatz beheizter Schalung soll somit den Weg für den Einsatz von CO2-reduziertem Beton als Stand der Technik ebnen.

Projektleitung

Architekt DI Thomas Matthias Romm - forschen planen bauen ZT

Projekt- bzw. Kooperationspartner:innen

• CarStorCon Technologies GmbH
• Doka GmbH
• Dr. Ronald Mischek ZT GmbH
• Holcim (Österreich) GmbH
• Materialprüfanstalt Hartl GmbH
• Strabag Real Estate GmbH
• Transportbeton Gesellschaft m.b.H. & Co. Komm. Ges.
• Wopfinger Transportbeton GmbH

Architekt DI Thomas Matthias Romm
forschen planen bauen ZT
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