Recycling anstatt Deponie: Ein zweites Leben für den Beton

Was macht man mit Beton, wenn ein Gebäude abgebrochen wird? So gut es geht wiederverwenden. Neue Erkenntnisse der Hochschule Luzern erweitern die Möglichkeiten.

Tests der Hochschule Luzern erweitern die Einsatzmöglichkeiten von Recycling-Beton

Rund 40 Millionen Tonnen Kies und Sand werden jährlich in der Schweiz für die Betonherstellung verwendet – Material, das insgesamt 1,6 Millionen Lastwagen füllt. Beton ist weltweit der meistverwendete Baustoff. Noch stammen die Rohstoffe für hiesige Bauten hauptsächlich aus der Schweiz, doch Kies- und Sandvorkommen sind beschränkt. Der Gedanke, Beton von Abbruchhäusern so aufzubereiten, dass er wiederverwendet werden kann, liegt deshalb nahe. So schont man nicht nur Kies- und Sandvorräte, Landschaft und Verkehrswege, sondern reduziert auch den Landbedarf für Bauschutt-Deponien.

Aus alt mach neu

Bereits heute wird Recyclingbeton eingesetzt, in einigen Kantonen gibt es Zielvorgaben dafür. Insgesamt liegt der Anteil nach Angaben des Bundesamtes für Landestopografie jedoch nur bei etwa zehn Prozent. Im Normalfall handelt es sich dabei um qualitativ hochwertigen Recyclingbeton aus sorgfältig aussortiertem Abbruchmaterial. Dafür muss bereits vor dem Abbruch markiert werden, welche Gebäudeteile neben Beton und Stahl auch noch Glas oder Teile von Mauerwerk enthalten. Aus diesen lässt sich kein hochwertiger Beton herstellen, deshalb dürfen sie nicht rezykliert werden. Das Aussortieren bedeutet einerseits einen Zusatzaufwand und andererseits fällt dadurch viel Material für die Wiederverwendung weg. Verzichtet man auf darauf, so entsteht bei der Aufbereitung sogenanntes Mischbetongranulat.

Auch dieses kann anstatt Kies und Sand dem Zement beigemischt werden. Die Festigkeit des daraus hergestellten Betons ist unbestritten niedriger. Die entscheidende Frage lautet jedoch: Wie stark verringert sich die Festigkeit tatsächlich und welche Auswirkungen hat dies? Das klärten nun Ingenieure der Hochschule Luzern auf Initiative der Stadt Zürich. 

«Was die Master-Studierenden bei diesen Versuchen über das Materialverhalten lernen, tragen sie ins Berufsleben und in die Industrie.»

Albin Kenel, Projektleiter

Ohne Tests kein Einsatz

«Bis jetzt wurde Beton, der Mischbetongranulat enthält, noch ungenügend auf seine Tragfähigkeit hin getestet. Deshalb fehlt die Grundlage für einen effizienteren Einsatz dieses Baustoffes», erklärt Projektleiter Albin Kenel, Leiter des Instituts für Bauingenieurwesen der Hochschule Luzern. Damit ergibt sein Einsatz wirtschaftlich kaum Sinn. Das ist paradox, denn eigentlich wäre gerade die erhöhte Wirtschaftlichkeit ein Vorteil: Der Sortierungsprozess dieses Mischbetongranulats ist weniger aufwändig und es steht mehr davon zur Verfügung als vom hochwertigen, reinen Recyclingbeton.

Belasten bis zum Gehtnichtmehr

Die Experten der Hochschule Luzern standen also vor der Aufgabe, zu testen, wie viel Belastung das Material tatsächlich aushält. Besonders gross ist diese an Wandecken und dort, wo die Last auf Stützen liegt. Hier besteht die Gefahr, dass der Beton um die belastete Stelle herum bricht. Deshalb liess das Team Platten herstellen, die den im Hochbau tatsächlich verwendeten entsprechen. Sie sind 3,3 mal 3,3 Meter gross und 22 bis 28 Zentimeter dick. An der Prüfstelle auf dem Campus in Horw wurden sie auf einer Stütze aufgebaut und für die Tests unter genauester Beobachtung schrittweise immer stärker belastet, bis sich erste feine Risse zeigten und die Platte schliesslich versagte – beziehungsweise «durchstanzte», wie die korrekte Terminologie lautet. 

«Für den Einsatz von Beton, der Spuren von Abbruchmaterial wie etwa Glas enthält, fehlten bis anhin Daten zur Tragfähigkeit.»

Albin Kenel, Projektleiter

Zum Team, das die Tests plante, durchführte und auswertete, gehörten auch Master-Studierende. «Was die Studierenden bei diesen Versuchen über das Materialverhalten lernen, vergessen sie ein Leben lang nicht mehr», sagt Albin Kenel. «Dieses Wissen tragen sie nachher ins Berufsleben und in die Industrie.» 

Anpassung der Normen

Welche Materialien wann welcher Belastung ausgesetzt sein dürfen, wird in den SIA-Normen und -Merkblättern festgehalten; SIA steht für Schweizerischer Ingenieurs- und Architektenverein. Die Berechnungsvorgaben für Beton aus Mischgranulat waren bisher sehr konservativ – schliesslich handelte es sich um ungenügend getestetes Material.

Die Stadt Zürich übernahm deshalb eine Pionierrolle und wollte es genau wissen, nicht zuletzt in der Hoffnung, dass das Material tragfähiger sein würde als bisher angenommen. In der Tat zeigte sich: «Die Durchstanz-Tragfähigkeit von Platten, denen Mischbetongranulat beigemischt ist, ist zwar um etwa fünf Prozent geringer als von Platten aus nichtrezykliertem Material, der Unterschied fällt aber kleiner aus, als erwartet», erklärt Albin Kenel. Das SIA-Merkblatt soll nun bis 2020 entsprechend angepasst werden. Zurzeit befindet sich die überarbeitete Version in der Vernehmlassung. Damit ist dann der Weg frei für den effizienteren Einsatz von Mischbetongranulat im Hochbau. Fürs Erste in der Schweiz. Doch könnten die Versuche auf dem Campus in Horw auch die Weichen für andere europäische Länder stellen, die das Material bisher mangels Tests gar nicht einsetzen.

Text: Senta van de Weetering
Bild: Kibag

Begehrte Rohstoffe: Kies und Sand

Für Gebäude in der Schweiz kommen Sand und Kies normalerweise aus Schweizer Kiesgruben, doch die Reserven sind begrenzt. Und wer sie abbauen will, macht sich nicht beliebt. Denn Kiesgruben verwandeln idyllische Gegenden temporär in Mondlandschaften. Wer eine Grube eröffnen will, muss mit Einsprachen aus der Bevölkerung rechnen, wie zum Beispiel in Cham, wo die Stimmbürger sich dagegen wehren, dass ihr Naherholungsgebiet einer Kiesgrube zum Opfer fällt. Weltweit stellt sich das Problem nochmals dramatischer dar, weil vielerorts für den Beton Sand von Meeresstränden verwendet wird. Der aber ist ein so begehrtes wie beschränktes und deshalb äusserst wertvolles Gut. Seine Verwendung für die Betonherstellung führt dazu, dass bereits heute jährlich mehr Sand abgebaut wird, als die Flüsse weltweit in die Meere schwemmen.

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