Brüninghoff schont Ressourcen: Optimierte Betonrezeptur für die Vorfertigung
19.07.2024
Figure: Brüninghoff
Brüninghoff optimiert die Betonrezeptur – und richtet die Fertigung damit klima- und ressourcenschonender aus. So reduziert die Unternehmensgruppe nicht nur grundsätzlich den Einsatz von Beton durch die Herstellung von hybriden Holz-Beton-Verbundbauteilen, sondern hat bei den verbleibenden Betonmengen auf eine weniger CO2-intensive Zementart umgestellt und setzt auf rezyklierte Gesteinskörnung in der Vorfertigung.
Begleitet wurde die Umstellung des Herstellungsprozesses bei Brüninghoff durch die Experten vom Transportbetonhersteller Spenner Herkules sowie der Firma Heermann Abbruch & Recycling. Das ausgemachte Ziel von Brüninghoff ist dabei, die Produktion der Betonfertigteile so klima- und ressourcenschonend wie möglich auszurichten. Einen Beitrag dazu leisten intelligente Konstruktionen und die Substitution von Beton durch Holz in Holz-Beton-Verbundbauteilen. Eine weitere Maßnahme ist der Einsatz von CEM III Zement anstelle von CEM I. Bei CEM III Zement werden Teile des klimaschädlichen Zementklinkers durch Hüttensand ersetzt. Durch die Einsparung von Zementklinker können die CO2-Emissionen auf zwei Weisen gesenkt werden. Zum einen durch den dadurch vermiedenen Energiebedarf bei der Zementklinkerproduktion. Zum anderen wird ein großer Teil der Emissionen durch die chemische Reaktion des Calciumcarbonats beim Brennen freigesetzt. Dieses wird im Brennvorgang zu Calciumoxid und CO2 umgewandelt, wodurch gebundenes Kohlenstoffdioxid freigesetzt wird – weniger Klinker im Zement bedeutet also unmittelbar geringere CO2-Emissionen. Zu guter Letzt schont Brüninghoff durch den Wiedereinsatz von aufbereiteten Materialien – den sogenannten Sekundärbaustoffen – natürliche Ressourcen. So gelingt es der Unternehmensgruppe, bis zu 45 Prozent des primären Gesteins durch gebrochenen Altbeton zu ersetzen. Dazu wird reiner Betonbruch verwendet, aus dem eine Typ I Gesteinskörnung erzeugt wird.
Vielfältige Anforderungen
Bei der Umstellung auf die neue Zementart sowie der Verwendung von Recycling-Gesteinskörnung mussten für das Endprodukt definierte Rahmenbedingungen eingehalten werden. Für statisch hoch belastete Bauteile ist die Druckfestigkeitsklasse C40/50 notwendig. Hier entstehen Einschränkungen für den Einsatz von Recycling-Gesteinskörnung nach der Richtlinie des Deutschen Ausschusses für Stahlbeton – Beton nach DIN EN 206-1 und DIN 1045-2 mit rezyklierten Gesteinskörnungen nach DIN EN 12620. Die überarbeitete Norm DIN 1045-2:2023-08 – noch nicht bauaufsichtlich eingeführt! – erlaubt den Einsatz von R-Beton höherer Festigkeitsklassen allerdings bei geringen Rezyklatgehalten. Des Weiteren ist insgesamt – auch bei der Verwendung von Recycling-Gesteinskörnung – eine Konsistenz von fließfähig bis sehr fließfähig (F5 bis F6) mit Ausbreitmaßen von 560 bis 650 Millimetern gefordert, um eine gute Oberflächenqualität zu erzielen. Hergestellt wird ein Beton mit einem Größtkorn von 16 Millimetern – eine Korngröße, die sich auch in der Herstellung von Holz-Beton-Verbundelementen bewährt hat.
Ganzjährige Fertigung – bei jedem Wetter
Ebenso wichtig ist die Frühfestigkeit, welche in einem Betonfertigteilwerk von entscheidender Bedeutung für die kontinuierliche Belegung der Schalungen ist. Diese muss sich nach circa 15 Stunden auf mindestens 15 Newton pro Quadratmillimeter belaufen – im Sommer genauso wie im Winter. Ein entscheidender Einflussfaktor auf die Frühfestigkeit ist die Bauteiltemperatur – als Kombination aus Umgebungstemperatur und Hydratationswärme im Bauteil während der Aushärtung. So lässt sich im Jahresverlauf beispielsweise – in Abhängigkeit zur Temperatur – der Beschleuniger sukzessive reduzieren auf einen Massenanteil von 1,0 Prozent, 0,75 Prozent, 0,5 Prozent sowie 0 Prozent. Zudem kann bei besonders hoher Temperatur der Zementgehalt um 20 Kilogramm pro Kubikmeter Beton reduziert werden. In Abhängigkeit von der Außentemperatur enthält ein Kubikmeter Beton 380 beziehungsweise 360 Kilogramm CEM III A 52,5 N. Um niedrigen Temperaturen im Winter entgegenzuwirken, ist die Produktionsstätte der Brüninghoff Group über eine Luft-Wasser-Wärmepumpe mit Fußbodenheizung temperiert. Gespeist wird die Wärmepumpe mit Strom aus der eigenen Photovoltaikanlage auf dem Hallendach. Ziel dabei ist, dass die Hallentemperatur auch im Winter 17 Grad Celsius nicht unterschreitet.
Hochleistungs-Fließmittel bei geringem Wassereinsatz
Aufgrund der Zementeinsparung und einem reduzierten Wassereinsatz wird ein anderes Fließmittel benötigt, um die gleiche Konsistenz zu gewährleisten. Das jetzt eingesetzte Hochleistungs-Fließmittel auf Polycarboxylatether-Basis wird für ultrahochfesten Beton verwendet, bei dem nur sehr geringe Mengen Wasser benötigt werden, jedoch die Gefahr besteht, dass der Beton zu klebrig wird und sich somit schwerer verarbeiten lässt. Hier ließ sich durch die Kornzusammensetzung des Betons gegensteuern.
Neue Fertigungsstätte für die neuen Produkte
Seit Kurzem produziert die mittelständische Unternehmensgruppe Brüninghoff am Standort in Heiden in einem neuen Werk. Die dreischiffige Halle bietet Platz für etwa 10.000 Quadratmeter Produktionsfläche – je ein Hallenschiff für Stab-, Wand- und Deckenfertigung auf einer Umlaufanlage – und ermöglicht ein jährliches Verarbeitungsvolumen von 25.000 Kubikmetern Beton. Geht man von dieser Menge aus, lässt sich durch die Optimierung der Rezeptur eine Zementeinsparung von circa 1.125 Tonnen im Jahr erzielen. Dies entspricht laut Zahlen der aktuellen Studie „Dekarbonisierung von Zement und Beton – Minderungspfade und Handlungsstrategien“ des Verein Deutscher Zementwerke (VDZ) einer CO2-Ersparnis von rund 660 Tonnen. Die Umstellung auf eine Zementart, die wesentlich emissionsärmer in ihrer Herstellung ist, konnte gleichzeitig mit einem deutlich reduzierten Materialeinsatz umgesetzt werden und führt damit zu erhöhter Wirtschaftlichkeit. Den nachhaltigen Ansatz setzt Brüninghoff durch den Einsatz rezyklierter Gesteinskörnung fort, um zusätzlich zur CO2-Minderung primäre Ressourcen zu schonen.
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