Beton vor seiner größten Herausforderung

 Bild: Beim Studierendenwettbewerb Concrete Design Competition (Veranstalter: Beton Dialog Österreich) wurden heuer 31 Projekte eingereicht.

»Grundsätzlich ist Beton ein Qualitätsbaustoff, der viel kann und viel Gestaltungsfreiraum bietet«, so Univ.-Prof. Dirk Schlicke, Leiter des Instituts für Betonbau an der TU Graz. Doch die damit verbundenen Klima- und Umweltprobleme erfordern ein Umdenken im Umgang mit Beton. Transform war daher auch heuer Motto des österreichischen Studierendenwettbewerbs Concrete Design Competition, CDC. »Die 31 eingereichten Projekte hatten alle Material- und Strukturoptimierung, Kreislaufwirtschaft oder Robotik und Digitalisierung zum Ziel«, informiert Claudia Dankl, Vorstand von BDÖ und stellvertretende Geschäftsführerin der VÖZ. Lilli Platzer, Studierende an der FH Kärnten, beschreibt das Siegerprojekt High Performance Vault im Namen ihres Teams: »Unser Ziel war es, den Ressourcenverbrauch zu senken und die Struktur zu optimieren. Wichtig war auch zu zeigen, dass komplizierte Geometrie nicht unbedingt einen komplizierten Fertigungsprozess erfordert.« Dazu wurde ein Betongewölbe mithilfe von 3D-Druck, Lasercut-Technologie und einer aufblasbaren Schalung realisiert. Durch den Einsatz der Hohlkörper konnten bis zu 40 Prozent der Masse eingespart werden.

Den zweiten Platz teilt sich ein Team der Hochschule Campus Wien, das einen robotergedruckten Betonträger kreiert hat, der den Materialverbrauch bei gleichbleibender Stabilität reduziert (Transform Reinforcement), mit einem Team der TU Wien. Dieses hat im Projekt Transform Topology Basaltfasern statt herkömmlichem Stahl maschinell entlang der Kraftlinien eingelegt, materialeffizient und flexibel, damit faltbare Betonplatten möglich sind. Eine Anerkennung erhielt ein Team der TU Wien für einen Gebäudeentwurf, der alte Betonträger und Stahlteile als tragende Elemente einer gefalteten Dachkonstruktion wiederverwendet (Reuse of Concrete Components). Lobend erwähnt hinsichtlich der Wiederverwendung von Abbruchmaterial wurde ein Pool, der aus alten Betonplatten eines Brachgrundstücks direkt vor Ort gebaut wurde, TU Wien.

Beton in der täglichen Forschung
Forschende der Boku Wien arbeiten etwa an der robotergestützten Herstellung strukturoptimierter Betonfertigteile, durch die sich 20 bis 40 Prozent Material ohne Einbußen der Tragfähigkeit einsparen lassen. Das Projekt C3PO der Hochschule Campus Wien zeigt, dass 3D-gedruckte Betonbauteile aus klinkerarmen Zementen und topologieoptimierte Querschnitte technisch realisierbar sind. Seit Herbst 2025 läuft das Nachfolgeprojekt C3PRO. Die VÖZ untersucht mit Smart Minerals, wie Beton und Betonabbruch CO₂ aufnehmen und damit als dauerhafte CO₂-Speicher fungieren können. Char2crete ist ein Projekt von ecoplus Niederösterreich, das sich mit der Weiterentwicklung der Eigenschaften von technischem Kohlenstoff beschäftigt. Die TU Graz befasst sich mit Pflanzenkohle als Baustoff im Projekt BIOCHARm.

Bild: »In Klark-Beton mit einem Zementanteil von 280–3.340 kg/m3 lassen sich in unserem System bis zu 250 kg CO2 pro m3 binden«, informiert Geschäftsführer Andreas Schefer. (Im Bild: Avers Fassade.)

Umsetzung am Bau
»Neues Beton-Denken findet sich bereits auf vielen Baustellen, vom Baustoffrecycling über die Digitalisierung bis hin zu neuen Betonrezepten«, bestätigt Josef-Dieter Deix, COO der Porr. Beton, hergestellt mit der klinkerreduzierten Zementsorte CEM II/C spart CO2-Emissionen in der Herstellung um bis zu 50 Prozent. Holcim fasst sein CO₂-optimiertes Bindemittelportfolio unter der Produktlinie ECOPlanet zusammen, die sich durch mindestens 30 % CO₂-Reduktion auszeichnet. Auch der Rohstoff Olivin bei der Zementherstellung dient als erhebliche CO2-Senke. Weiters können als Ersatzbindemittel Geopolymere eingesetzt werden. Für die nötige Gesteinskörnung bieten sich Recyclingmaterialien. Ein von Porr entwickeltes Berechnungsverfahren ermöglicht eine um mindestens 30 Prozent genauere Modellierung des Tragverhaltens von Hochhäusern. »Damit konnte beim DC Tower 2 ein geplanter Schwingungskompensator entfallen, rund 200 Tonnen Stahl sowie etwa 5 Prozent des Beton- und Bewehrungsbedarfs wurden eingespart. In diesem Zusammenhang ist auch der Einsatz von Basaltfasern zu nennen, Fiber Elements hat sich z. B. auf die automatisierte Herstellung für die Bauindustrie spezialisiert. Basalt zeichnet sich durch eine extrem hohe Zugfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit aus, ist um zwei Drittel leichter als Stahl und hat bis zu 70 Prozent weniger CO₂-Ausstoß. Holcim Deutschland führt die bewährte Lösung Carbonbeton an.

Lösung technischer Kohlenstoff?
Laut Norm dürfen bereits bis zu 10 Masseprozent des Bindemittels als Zusatzstoff in Form von Pigment in den Beton eingebracht werden. Einige Betonhersteller nutzen das, so z. B. Wopfinger Transportbeton. »Ökobeton-C ist ein innovativer Transportbeton nach ÖNORM B 4710-1, der gezielt für die Zugabe von technischem Kohlenstoff entwickelt wurde«, informiert der kaufmännische Geschäftsführer Wolfgang Moser. »Er erweitert die Ökobeton-Produktlinie insbesondere für Anwendungen im Hochbau und kann auch mit rezyklierten Gesteinskörnungen hergestellt werden. Die Verwendung von rezyklierten Gesteinskörnungen, basierend auf Erfahrungen aus Österreich und anderen Ländern, wurde bereits in die ÖNORM B 4710-1 aufgenommen. »Für andere Zusatzstoffe werden Praxiserfahrungen mit ONR 23337 und ONR 23338 gesammelt und wenn sich daraus ein anerkannter Stand der Technik entwickelt, wird diese auch in neue Normen eingearbeitet«, betont Karl Stumwöhrer-Gleich, Komitee-Manager für den Bereich Betonbau bei Austrian Standards.

Kohlenstoff macht neugierig
Das Interesse an dieser Betoninnovation nimmt laut Wolfgang Moser spürbar zu, der Markt befindet sich allerdings noch in einer frühen Entwicklungsphase. Ein Anbieter seit 2022 ist das Schweizer Unternehmen Klark. »Seit der Markteinführung haben wir Klark-Beton bereits in knapp 30 Projekten eingesetzt, von Einfamilienhäusern bis hin zu Infrastrukturbauten im Hoch- und Tiefbau wie z. B. eine Industriehalle mit 3.000 m3 Klark Beton«, so Geschäftsführer Andreas Schefer. Im Hochbau kann Beton mit Pflanzenkohle gleichwertig eingesetzt werden, er lässt sich mit Primär- und Recyclingbeton kombinieren. Das erste Mehrfamilienhaus wurde 2025 in Zürich fertiggestellt. Im Tiefbau ist Klark-Beton für erste Anwendungen verwendbar, beispielsweise als Spritzbeton. Aktuell wird ein Projekt realisiert, bei dem über einen Zementwechsel auf CEM lll/B, einem Recycling­anteil von über 40 Prozent und einem hohen Kohlenstoffspeicher eine Negativbilanz von – 95 kg pro m3 Beton erreicht wird.

Im Hochbau kommt Beton mit technischem Kohlenstoff auch durch CarStorCon Technologies zum Einsatz. »Unser bisher größtes Projekt mit Clim@Add ist die Heizzentrale in Dornbirn-Wallenmahd«, berichtet Gründer und Geschäftsführer Axel Preuß und verweist auf eine Vielzahl fertiggestellter Ein- und Mehrfamilienhäuser mit Clim@Add. »Es ist keine besondere Infrastruktur notwendig, das Material ist pumpfähig und kann als Pulver, Granulat oder Slurry eingebracht werden. Es ist kompatibel mit Recyclingmaterial, CO₂-reduzierten Zementen und Hybridbauweisen mit z. B. Holzbauteilen.« Das deutsche Bauunternehmen Markgraf hat sein Trainings- und Ausbildungszentrum ebenso innovativ errichtet, gewonnen wurde der technische Kohlenstoff in Syncraft Rückwärtskraftwerken.

Bild: »Wir haben bereits 16.000 m3 Beton und Asphalt mit Clim@Add realisiert, einem CO2-negativen Baustoffzusatz, der aus bis zu 96 % technischem Kohlenstoff aus pyrolysierter Biomasse besteht«, berichtet Axel Preuß, CarStorCon Technologies.