CO₂-Reduktion und Schonung von Primärressourcen: Brüninghoff optimiert Betonrezeptur

(1.10.2024) Die Brüninghoff-Unternehmensgruppe organisiert ihre Produktion klima- und ressourcenschonender, indem sie den Einsatz von Beton durch die Herstellung von Holz-Beton-Hybridbauteilen reduziert, für die verbleibenden Betonmengen auf einen weniger CO₂-intensiven Zement umsteigt und rezyklierte Zuschlagstoffe in der Vorfertigung einsetzt. Die Umstellung des Produktionsprozesses wurde vom Transportbetonhersteller Spenner Herkules und der Firma Heermann Abbruch & Recycling begleitet.

Bereits im Herbst 2022 folgten – nach den ersten Mischversuchen im Spenner Herkules Werk Hochmoor sowie den ersten Probebauteilen – bei Brüninghoff großflächige Betonagen von Bauteilen mit den neuen CEM III Rezepturen für den Einsatz in Gebäuden. (Foto: Brüninghoff) 

Klima- und ressourcenschonende Betonfertigteile

Brüninghoff verfolgt mehrere Ansätze, um Betonfertigteile klima- und ressourcenschonender herstellen zu können:

• intelligente Konstruktionen und Substitution von Beton durch Holz in Holz-Beton-Verbundbauteilen
• Wiedereinsatz von Sekundärbaustoffen
  • bis zu 45% des primären Gesteins werden durch gebrochenen Altbeton ersetzt
  • Typ I Gesteinskörnung aus reinem Betonbruch
• Anstelle von CEM I Zement, wird CEM III eingesetzt bei dem Teile des Zementklinkers durch Hüttensand ersetzt werden.

Durch die Einsparung von Zementklinker bei CEM III-Zement werden die CO₂-Emissionen in zweifacher Hinsicht reduziert: 

• vermiedener Energiebedarf bei der Zementklinkerproduktion
• vermiedene Emissionen durch die chemische Reaktion des Calciumcarbonats beim Brennen
  • Calciumcarbonat wird im Brennvorgang zu Calciumoxid und CO₂ umgewandelt, wodurch gebundenes Kohlenstoffdioxid freigesetzt wird.

Vielfältige Anforderungen

Bei der Umstellung auf die neue Zementart sowie bei der Verwendung von rezyklierten Gesteinskörnungen wurden definierte Rahmenbedingungen für das Endprodukt eingehalten. Für statisch hoch belastete Bauteile ist die Druckfestigkeitsklasse C40/50 erforderlich. Hieraus ergeben sich Einschränkungen für den Einsatz von rezyklierten Gesteinskörnungen gemäß 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 jedoch den Einsatz von R-Beton höherer Festigkeitsklassen mit geringen Rezyklatanteilen. Darüber hinaus wird insgesamt - auch bei Verwendung von rezyklierten Gesteinskörnungen - eine Konsistenz von fließfähig bis sehr fließfähig (F5 bis F6) mit Ausbreitmaßen von 560 bis 650 mm gefordert, um eine gute Oberflächenqualität zu erzielen. Hergestellt wird ein Beton mit Größtkorn 16 mm, eine Korngröße, die sich auch bei der Herstellung von Holz-Beton-Verbundelementen bewährt.

Hochleistungs-Fließmittel bei geringem Wassereinsatz

Durch die Einsparung von Zement und den reduzierten Wassereinsatz wird ein anderes Fließmittel benötigt, um die gleiche Konsistenz zu gewährleisten. Das nun eingesetzte Hochleistungsfließmittel auf Polycarboxylatether-Basis wird für ultrahochfeste Betone verwendet, die mit sehr geringen Wassermengen auskommen, bei denen aber die Gefahr besteht, dass der Beton zu klebrig und damit schwerer zu verarbeiten wird. Dem kann durch die Kornzusammensetzung des Betons entgegengewirkt werden.

Die Bestimmung des Ausbreitmaßes gehört zur Qualitätskontrolle des Frischbetons. Auf diese Weise können Aussagen über die Fließfähigkeit und die Verarbeitungsmöglichkeiten getroffen werden. (Foto: Brüninghoff) 

Nachhaltiges Beheizen der Produktionsstätte

Die Frühfestigkeit ist für die kontinuierliche Belegung der Schalungen in einem Betonfertigteilwerk von entscheidender Bedeutung. Die Bauteiltemperatur - als Kombination aus Umgebungstemperatur und Hydratationswärme im Bauteil während der Erhärtung - ist ein entscheidender Einflussfaktor auf die Frühfestigkeit. Um niedrigen Temperaturen im Winter entgegenzuwirken, wird die Produktionshalle der Brüninghoff-Gruppe über eine Luft-Wasser-Wärmepumpe mit Fußbodenheizung temperiert. Die Wärmepumpe wird mit Strom aus der eigenen Photovoltaikanlage auf dem Hallendach betrieben.

Ganzheitlich auf Nachhaltigkeit ausgerichtet ist das Betonfertigteilwerk von Brüninghoff am Standort in Heiden. (Foto: Brüninghoff) 

CO₂-Reduktion und Schonung von Primärressourcen in neuer Fertigungsstätte

Seit Kurzem produziert Brüninghoff am Standort Heiden in einem neuen Werk. Die dreischiffige Halle bietet Platz für rund 10.000 m² Produktionsfläche - je ein Hallenschiff für die Stab-, Wand- und Deckenfertigung auf einer Umlaufanlage - und ermöglicht eine jährliche Verarbeitungsmenge von 25.000 m³ Beton. Ausgehend von dieser Menge kann durch die Optimierung der Rezeptur eine Zementeinsparung von ca. 1.125 Tonnen pro Jahr erzielt werden. Nach den Zahlen der aktuellen Studie „Dekarbonisierung von Zement und Beton - Minderungspfade und Handlungsstrategien” des Vereins Deutscher Zementwerke e.V. (VDZ) entspricht dies einer CO₂-Einsparung von rund 660 Tonnen. Die Umstellung auf eine in der Herstellung deutlich emissionsärmere Zementsorte konnte gleichzeitig mit einem deutlich reduzierten Materialeinsatz umgesetzt werden und führt damit zu einer erhöhten Wirtschaftlichkeit. Den nachhaltigen Ansatz setzt Brüninghoff durch den Einsatz von rezyklierten Gesteinskörnungen fort, um neben der CO₂-Reduktion auch Primärressourcen zu schonen.