Dauerhaftigkeit von Ökobeton

Der stetig hohe Bedarf an Beton und die damit verbundenen globalen CO2 Emissionen von 7-9 % haben die Beton- und Zementindustrie zu neuen innovativen Lösungen zur Reduktion der Treibhausgasemissionen motiviert. Ein Ansatz ist der Einsatz alternativer Bindemittel und die Reduktion des Klinkeranteils im Zement, welche die Grundlage für Ökobeton bilden. Ebenfalls als Ökobeton zählen die im Sinne der Kreislaufwirtschaft hergestellten Recyclingbetone, welche einerseits Primärrohstoffe (Gesteinskörnung) einsparen und zudem auch mit klinkerreduzierten Zementtypen wie CEM II/C Zementen, hergestellt werden können.

Abbildung 1: Mikrogefüge eines Recyclingbetons unter fluoreszierender Beleuchtung

Zur Gewährleistung der Bauwerkssicherheit und Abschätzung der zu erwartenden Betondauerhaftigkeit (in Hinblick auf Lebenszyklusanalysen), aber auch zur Verifizierung der eingesetzten neuen Ökobetone ist eine materialtechnologische In-Situ Bewertung des Betongefüges unabdingbar. Das Unternehmen Betonmikroskopie e.U. hat sich auf die forensischer Mikroskopie von Bauprodukten und Betonschäden mit dem Fokus auf Ökobetonen, spezialisiert.

In vielen Fällen werden Schäden an Betonstrukturen zunächst mit traditionellen Methoden wie Festigkeitsprüfungen, Porositätsmessungen und chemischen Analysen bewertet (Broekmans, MATM, 2017). Diese Methoden können wichtige Hinweise liefern, um Probleme zu lösen, aber sie sind vor allem bei neuen Bauprodukten wie den Ökobetonen nicht ausreichend und ungeeignet, um möglich auftretende Schäden frühzeitig zu erkennen und zu evaluieren.

Die Abbildung 1 zeigt die Detailaufnahme des Mikrogefüges eines Recyclingbetons aus Deutschland im fluoreszierenden Licht, welcher mit der Zementsorte CEM II/C hergestellt wurde. Auffällig im Mikrogefüge sind die deutlichen W/B – Wert Unterschiede der Recyclingfragmente (W/B=0,38) und des neu produzierten Recyclingbetons (W/B=0,5). Im dargestellten Beispiel kam es an der Betonstruktur zu oberflächlicher Netzrissbildung, welche grundsätzlich aus sehr unterschiedlichen Ursachen resultieren kann.

Die petrographische Untersuchung der Probe hat gezeigt, dass es im Kontaktbereich zu den groben Recyclingfragmente verstärkt zu primärer plastischer Mikrorissbildung gekommen ist, was die vom Auftraggeber genannten Probleme während der Verarbeitung widerspiegelt. Zudem hat die Betonoberfläche eine überdurchschnittlich hohe Karbonatisierungstiefe (1,5 mm nach 1 Jahr) und mangelnde Widerstandskraft gegen Frost (lokale pop-outs) gezeigt. Bereits nach einer Saison kam es zu einer Vielzahl an makroskopisch sichtbaren Netzrissen. Dieses Beispiel veranschaulicht den dringenden Bedarf der genauen Untersuchung des Mikrogefüges von Ökobetonen um Schadensursachen benennen, verstehen und vermeiden zu können.