Obwohl Klinker in der Regel nur etwa 10 Prozent des Betonvolumens ausmacht, verursacht er bis zu 90 Prozent des bei der Herstellung entstehenden CO2. Die Senkung des Klinkeranteils im Beton ist somit eine notwendige Massnahme, um das Bauen in Zukunft nachhaltiger zu gestalten. Dies kann auf drei Arten erreicht werden: durch die Einführung neuer Zemente mit reduziertem Klinkergehalt, durch die Reduzierung des Zementanteils im Beton oder durch den Ersatz von Zement durch alternative festigkeitsbildende Klinkerersatzstoffe, sogenannte Supplementary Cementitious Materials (SCM) oder Kalksteinmehl.
Die Änderung der Betonzusammensetzung zur Reduzierung des Klinkergehalts führt jedoch in den meisten Fällen zu negativen Auswirkungen auf die Eigenschaften des Betons: Verlust der Verarbeitbarkeit, Verschlechterung der Rheologie und Verringerung der mechanischen Eigenschaften sind die wichtigsten unerwünschten Einflüsse, die dabei auftreten können. Die Schwankungsbreite von klinkerreduziertem Beton ist häufig enger, wodurch die Robustheit bei der Produktion abnimmt. Um diese Probleme anzugehen, werden unter Umständen die Anteile von Zement und Wasser erhöht, wodurch der Effekt in Bezug auf die CO2-Reduzierung verwässert oder sogar zunichtegemacht wird, was die Kosten erhöht und das Risiko einer verminderten Qualität birgt.
Fliesseigenschaften und Robustheit erhalten
Eine neue Generation von Fliessmitteln mit der Bezeichnung MasterCO2re, die auf der Technologie eines sogenannten intelligenten Clustersystems, kurz ICS basieren, ermöglicht klinkerreduzierte Betonmischungen zielsicher herzustellen, was mit herkömmlichen Fliessmitteln nur schwer zu erreichen ist (siehe Bild).
Polymerfreisetzung in Etappen
Die ICS-Technologie erzeugt Cluster, die für eine bedarfsgerechte Freisetzung der Fliessmittelpolymere im Beton sorgen. Nach Zugabe von MasterCO2re zum Beton, ist ein Teil der Polymere frei verfügbar und sorgt für die anfängliche Verflüssigung. Über die Zeit erfolgt eine kontrollierte Freisetzung von zusätzlichen Fliessmittelpolymeren aus den Clustern, die verzögert auf den Zementpartikel adsorbieren und so eine gleichbleibende Verarbeitbarkeit gewährleisten (Bild 2). Der Hydratationsprozess des Zements wird durch die kontrollierte Freisetzung nicht verlangsamt, was eine hervorragende Früh- und Endfestigkeitsentwicklung ermöglicht (Bild 3).
Die sehr gute Verarbeitbarkeit von klinkerreduziertem Beton mit MasterCO2re im Vergleich zu herkömmlichen Fliessmitteln ermöglicht es, den Wassergehalt im Beton weiter zu reduzieren, ohne die Pumpbarkeit, den Einbau und die Verdichtung des Betons negativ zu beeinflussen. Die Robustheit des Betons wird deutlich verbessert, sodass Korrekturmassnahmen wie die Erhöhung von Wasser und Zement vermieden werden können.
Erfolgreiche Anwendung
Master Builders Solutions hat sich als führender Anbieter von Betonzusatzmitteln zum Ziel gesetzt, die Bauindustrie bei der Bewältigung der aktuellen Nachhaltigkeitsherausforderungen zu unterstützen und die Herstellung von klinkerreduziertem Beton zu vereinfachen, ohne Kompromisse bei Qualität und Effizienz einzugehen. So kam die neue ICS-Technologie beim Bau des EDGE East Side Tower in Berlin zum Einsatz, bei dem ein besonders nachhaltiger Beton der Festigkeitsklasse C40/50 mit lediglich 240 kg/m³ CEM III/A 42,5 N und 130 l/m³ Wasser für den Bau der Geschossdecken im 32. und 33. Obergeschoss verwendet wurde.
Literatur
Dekarbonisierung von Beton: Minderungspfade und Handlungsstrategien. Verein Deutscher Zementwerke e.V. (VDZ), Düsseldorf 2020
Krauss, H.-W.; Dittmar, S.; Mazanec, O.; Schauerte, M.; Spenner, L.: Entwicklung eines robusten CO2-reduzierten Betons für das EDGE East Side Berlin. Beton- und Stahlbeton, Ausgabe 12, 2023; https://doi.org/10.1002/best.202300061
Bartels, M.; Dittmar, S.; Mazanec, O.; Spenner, L.; Nguyen, H. A.; Krauss, H.-W.: Einsatz CO2-optimierter Betone in der Praxis am Beispiel des Projekts EDGE East Side Berlin. beton 3, 2024
