Nachhaltiger Küstenschutz mit unverzahnten Betonsteindeckwerken
Die Folgen des Klimawandels zeigen sich auch in Europa – so steigen u. a. auch die Wasserpegel an Nord- und Ostsee an. Der Küstenschutz spielt deshalb eine wichtige Rolle. Unverzahnte Betonsteindeckwerke sind die ideale Alternative für den Einsatz im und am Wasser.
Die Folgen des Klimawandels zeigen sich auch in Europa. Neben sommerlichen Dürren oder Starkregen mit Überflutungen steigen auch die Wasserpegel an Nord- und Ostsee an. Der Küstenschutz spielt deshalb eine wichtige Rolle, wenn es um die Bekämpfung des Klimawandels und dessen Begleiterscheinungen geht. Insbesondere beim Bau und Ertüchtigen von Deichen werden nachhaltige Deckwerke, wie im Küstenschutz der Belag für Deiche oder Böschungen bezeichnet wird, benötigt.
Durch seine Werkstoffeigenschaften ist Beton das ideale Material für den Einsatz im und am Wasser: Er ist wartungsfrei, dauerhaft und hat eine hohe Festigkeit. Zudem werden seine Ausgangsstoffe lokal oder regional gewonnen, wodurch lange Transportwege entfallen und er unabhängig von Rohstoffimporten ist.
Holcim Basalton Betonsäule und Basalton Quattroblock
Eine besonders innovative Lösung im Küstenschutz oder zur Sicherung von Böschungen sind unverzahnte Betonsteine wie der Basalton Quattroblock oder die Basalton Betonsäule von Holcim. Die ursprüngliche Form der Betonsteine entspricht der jahrhundertelang im Deichbau bewährten Form natürlicher Basaltsäulen und wurde bereits für viele Deichbauprojekte verwendet. Die Weiterentwicklung der Einzelsäulen ist der Basalton Quattroblock. Dieser besteht aus vier, durch Stege miteinander verbundenen Betonsäulen mit Abmessungen von ca. 55 x 55 cm. Bei einem Fugenanteil von etwa 11% ergibt dies eine Fläche von 1,18 m².
Die Steinhöhe kann in Abstufungen von 5 cm in Schritten von 20 bis 55 cm, entsprechend den auftretenden Belastungen, gewählt werden. Diese feinen Abstufungen in der Steinhöhe ermöglichen bei der Bemessung und Konstruktion das gezielte Einbringen sogenannter Störsteine, die aus dem Verlegeverband herausragen. Diese Art des Einbaus, wie in Abbildung dargestellt, bewirkt einen Bremseffekt, der die Wellenenergie, der auf das Deckwerk auflaufenden Welle, deutlich reduziert.
Einfache und schnelle Verlegung
Basalton Quattroblock wird im Gegensatz zu anderen Betonwerksteinen nicht auf Paletten zur Baustelle geliefert. Die Steinpakete werden so verladen, dass eine Weiterverarbeitung mit einem Standardgreifwerkzeug an einem Mobilbagger ausreicht. Hierdurch ergibt sich eine enorm hohe Verlegeleistung, die einen schnellen Baufortschritt ermöglicht. Dies ist insbesondere bei kleinen Reparaturmaßnahmen in tidebeeinflussten Bereichen von Vorteil. Im Gegensatz zu Schüttsteindeckwerken können die auf dem Planum ausgelegten Betonsteine sofort belastet werden. Frisch ausgebrachte Deckwerke aus Schüttsteinen sollten noch bis zu vier Wochen liegen, bevor in einem zweiten Arbeitsschritt zunächst eine Reinigung und dann das nachträgliche Verklammern mit Zementmörtel erfolgt.
Neben dem schnelleren Baufortschritt bieten Deckwerke aus nicht verzahnten Betonsteinen auch eine größere Sicherheit gegenüber geringen Setzungen, da Deckwerke aus Schüttstein mit Verklammerungsmörtel bereits häufig kurz nach der Bauphase Risse und Fehlstellen zwischen Stein und Verklammerungsmörtel aufweisen. Diese Schädigungen können durch Wellenbelastung, aber auch durch Frost schnell zu Fehlstellen und Undichtigkeiten im Deckwerk führen.
Innovativ und nachhaltig
Nicht verzahnte Betonsteindeckwerke sind eine besonders nachhaltige Alternative zu konventionellen Deckwerken. Durch die lokale Verfügbarkeit und Produktion aus regionalen Ausgangsstoffen werden Transporte reduziert und die Umwelt geschont. Wird zur Herstellung noch ein CO2-reduzierter Zement verwendet, kann der CO2-Fußabdruck des Deckwerks so weit reduziert werden, dass diese Bauweise unter Nachhaltigkeitsaspekten besonders wirksam ist.
Da eine CO2-freie Herstellung von Zement derzeit noch nicht möglich ist, wird ein Großteil des Klinkers durch andere Zumahlstoffe ersetzt, die einen niedrigeren CO2- Fußabdruck haben. Hierbei gilt es, einen Kompromiss zwischen Festigkeit, Festigkeitsentwicklung und Dauerhaftigkeit zu finden. Zur Herstellung von Basalton Produkten können durch die Verwendung von CEM III-Zementen erhebliche Mengen an CO2 eingespart werden.
Sicherer Küstenschutz, der sich lohnt
Häufig wird bei Projekten nur die Anfangsinvestition betrachtet. Doch ein schneller Baufortschritt oder besonders langlebige und wartungsarme Konstruktionen werden eher selten berücksichtigt, wodurch innovative Bauweisen oft benachteiligt werden. Vermeintlich günstige, einmalige Investitionen entpuppen sich häufig im Laufe der Nutzungsdauer als Kostenfalle. In zahlreichen Tests im Wellenkanal oder in der Praxis wurde eine besonders hohe Stabilität und geringe Versagenswahrscheinlichkeit nachgewiesen. Hierdurch werden Frequenz und Aufwand bei Unterhaltungs- oder Instandsetzungsaufgaben reduziert, sodass der Küstenschutz mit nicht verzahntem Deckwerk aus Betonsteinen sicherer und zugleich kostensparender wird.
Projekte in Büsum und am Eiderdamm
Aufgrund dieser vielen Vorteile hat sich der Landesbetrieb für Küstenschutz, Nationalpark und Meeresschutz - Schleswig-Holstein (LKN.SH) bereits für die Verwendung von Basalton Quattroblock entschieden.
Bei der Instandsetzung des Deckwerks am Südstrand des Seebades Büsum im Kreis Dithmarschen wurden im Juni 2021 an der Seeseite und auf der Hafenseite insgesamt 1200 m² Basalton Quattroblock verlegt. Das LKN.SH und die ausführende Baufirma waren von der Leistungsfähigkeit und Wirtschaftlichkeit sofort überzeugt. Durch den Tideeinfluss musste die Verlegung schnell und in kleinen Bauabschnitten erfolgen, die sofort belastbar sein sollten. Innerhalb einer Arbeitsschicht wurde das schadhafte Schüttsteindeckwerk entfernt, ein Geotextil verlegt, ein Planum erstellt und der Basalton Quattroblock mittels einer einfachen Greifvorrichtung an einem Mobilbagger verlegt.
Diese positiven Erfahrungen haben dazu geführt, dass der LKN.SH nun entschieden hat, die Sanierung und Verstärkung des Eiderdamms-Nord ebenfalls mit dem Basalton Quattroblock auszuführen.
Der Landesschutzdeich Eiderdamm Nord wurde 1973 als Asphaltdeich hergestellt und weist neben bautechnischen Mängeln wie Rissen in der Asphaltdecke, Sandaustrag aus dem Deichkern und Absackungen ein nicht mehr den heutigen Anforderungen genügendes Profil auf. Ziel des Vorhabens ist es, den Deich entsprechend der im „Generalplan Küstenschutz” des Landes Schleswig-Holstein festgelegten Sicherheits- und Bemessungskonzepten zu sanieren bzw. anzupassen.
Der zu ertüchtigende Deich hat eine Gesamtlänge von 3,85 km, auf der in der Zeit von 2023 bis 2026 insgesamt 130.000 m² Basalton Quattroblock verlegt werden. Für ein klassisches Klimaprofil mit Klei und Füllboden ist nicht ausreichend Material oder Bauraum vorhanden, da sich die Deichbasis um 30 m verbreitern würde. Der Deichfuß bleibt erhalten und das aufgehende Deckwerk wird mit sogenannten Störsteinen versehen, die den Wellenauflauf bremsen. Hierzu werden neben den 20 cm hohen auch 35 cm hohe Betonsteine in Reihen verlegt. Diese Bauweise mit sogenannten Störsteinen bietet die Möglichkeit, ohne Verbreiterung des Deiches eine technische Optimierung vorzunehmen. Neben der nachhaltigen Bauweise aus Betonsteindeckwerk hat sich das LKN.SH dazu entschieden, den alten Asphalt der Deichböschungen wieder zu verwenden. Hierzu wird der Asphalt entfernt, vor Ort aufbereitet und im Deichkörper als Unterbau vollständig wieder eingebaut. Hierdurch entfallen aufwändige Transporte und hohe Deponierungskosten.
Das LKN.SH hat mit der gewählten Bauweise mit dem Basalton Quattroblock und dem Verfahren, dass möglichst viel von den vorhandenen Baustoffen wiederverwendet wird, eine besonders nachhaltige Variante zum konventionellen Deckwerk gewählt.
