Beton: Ein Baustoff mit Beständigkeit. Durch Mischen von Wasser, verschiedenen Gesteinskörnungen und Zement kann Beton nahezu in jede Form gegossen werden. Was Beton sonst noch kann und wie nachhaltig er ist, erklärt Stephan Fasching, Forscher am Institut für Tragkonstruktionen – Betonbau an der TU Wien, im Interview.

Von Carina Rambauske. Update am 16. März 2019 (13:45)
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Einer der ältesten Beweise für die Langlebigkeit von Beton: Bereits um 120 nach Christus wurde aus Opus caementicium, dem Vorgänger des modernen Betons, das Pantheon in Rom erbaut.

NÖN: Der Baustoff Beton kann einerseits Gammastrahlen abschirmen, andererseits kann er ganz filigran sein: Was kann Beton also alles? Und warum kann er so viel?

Fasching: Beton ist ein Baustoff, der nahezu überall verfügbar ist und große Druckkräfte, aber nur sehr kleine Zugkräfte aufnehmen kann. Deshalb wird zusätzlich eine Bewehrung in Form von Stahl eingelegt. Der damit entstehende Verbundbaustoff Stahlbeton ist in der Lage, sehr große Lasten abzutragen und hat aufgrund seiner Robustheit und beliebigen Formbarkeit ein sehr breites Anwendungsspektrum. Die Anwendung der Betonbauweise geht von Brücken über Fundamente und Tunnels bis hin zu Wänden, Stützen und Decken in Hochbauten.

Beton trägt nicht nur, er kann auch viel Wärme speichern ...

Fasching: Genau. Da Betonbauteile meist sehr massiv ausgeführt werden, haben diese neben der Eigenschaft Lasten ableiten zu können auch eine sehr hohe Wärmespeicherkapazität. Diese hohe Wärmespeicherfähigkeit von Massivbauten führt dazu, dass die Temperaturschwankungen in Räumen gering bleiben, wie es auch bei alten Gebäuden mit dicken schweren Mauern (wie zum Beispiel in Kirchen) der Fall ist. Diese Eigenschaft ist besonders an heißen Sommertagen von Vorteil, da sich Räume in massiven Gebäuden dadurch nicht so schnell aufheizen.

Welche Möglichkeit gibt es hinsichtlich Heizen und Kühlen mit Beton als Speichermasse außerdem noch?

Fasching: In modernen Gebäuden kommt immer häufiger die thermische Bauteilaktivierung zum Heizen und Kühlen zum Einsatz. Bei dieser Technologie werden Rohrleitungen in massige Betonbauteile, wie zum Beispiel Decken und Wände, eingelegt. Durch diese Leitungen wird Wasser als Heiz- bzw. Kühlmedium geleitet und so die große Speichermasse thermisch aktiviert.

Beton ist ein sehr alter Baustoff. Welche Lebensdauer hat er?

Fasching: Beton gibt es schon sehr lange, beispielsweise wurde bereits um 120 nach Christus das Pantheon in Rom aus Opus caementicium, dem Vorgänger des modernen Betons, gebaut. Dieses beeindruckende Bauwerk überdauerte bis heute, was die große Langlebigkeit dieses Baustoffes unter Beweis stellt.

Inwiefern hat sich der Baustoff seither entwickelt?

Fasching: An der Grundzusammensetzung hat sich seit damals nur wenig geändert. Allerdings gibt es eine ständige Weiterentwicklung der Ausgangsstoffe, der Zusatzmittel, deren Zusammensetzung, der Mischvorgänge und auch der Verarbeitung und Nachbehandlung. Dadurch ist es möglich, Beton herzustellen, der modernen Anforderungen, wie hohe Lasten in Hochhäusern, Sichtbetonoberflächen, oder den Belastungen durch Streusalz, gerecht wird.

Beton trägt den Ruf, eine graue Energiebilanz zu haben: Wie nachhaltig ist denn das Bauen mit Beton?

Fasching: Zement wird bei Temperaturen von etwa 1.450 Grad Celsius gebrannt, dazu ist eine große Menge an Energie erforderlich und es wird viel CO2 freigesetzt. Aus diesem Grund ist es wichtig, durch sorgsame Planung Beton möglichst sparsam einzusetzen.
Bei der Aufstellung einer Energiebilanz ist die Lebensdauer von Bauwerken aus Beton von großer Bedeutung. Übliche Bauwerke werden auf eine Lebensdauer von 50 Jahren ausgelegt. Die meisten Betonbauwerke halten aber wesentlich länger, was die Summe an Emissionen reduziert, da Gebäude nicht so oft neu gebaut werden müssen. Auch ist es möglich, Beton zu recyceln, beispielsweise kann gebrochener Beton für den Straßenbau verwendet oder wieder in neuen Beton eingemischt werden.

Obwohl Beton zu den ältesten Baustoffen zählt, gibt es noch immer Entwicklungspotenzial: Was gibt es noch zu forschen?

Fasching: Die Forschung lässt sich im Groben in Materialforschung und die Forschung an Bauverfahren, Konstruktionslösungen und Rechenmodellen unterteilen. Die Materialforschung beschäftigt sich mit der Herstellung und Verarbeitung von Beton. Dabei geht es beispielsweise um die Entwicklung neuer Betonrezepturen und Zementzusammensetzungen.
Ein Beispiel für diesen Forschungsbereich ist der in den letzten Jahrzehnten immer weiter entwickelte ultrahochfeste Beton, kurz UHPC („ultra high performance concrete“). Dieser Beton weist eine sehr hohe Druckfestigkeit auf und wird im Gegensatz zu Normalbeton mit sehr viel feineren Ausgangsstoffen hergestellt und es sind spezielle Mischverfahren notwendig. Eine übliche Mischmaschine reicht dafür nicht mehr aus.

Viele Betonbrücken in Mitteleuropa wurden in den 1970er und 1980er-Jahren gebaut. Die Brückenbautechnik hat sich seither geändert, die Normen ebenfalls – bedeutet das, dass diese Brücken heute unsicher sind?

Fasching: Im Zuge eines Forschungsprojektes am Institut für Tragkonstruktionen – Betonbau der TU Wien wurde die Tragfähigkeit von Spannbetonbrücken mit Hilfe großangelegter Experimente und Modellrechnungen genau untersucht. Dabei zeigte sich, dass aktuelle Normen das Tragvermögen der bestehenden Brücken oft deutlich unterschätzen. Die Brücken sind robuster als gedacht, teure Sanierungen kann man sich daher in vielen Fällen sparen. Die neuen Erkenntnisse werden in neue österreichische Normen einfließen.

Was haben „aufblasbare“ Brücken und Beton miteinander zu tun?

Fasching: Am Institut für Tragkonstruktionen – Betonbau an der TU Wien wurde unter der Leitung von Johann Kollegger ein neues Bauverfahren für Schalentragwerke, wie zum Beispiel Kuppeln, entwickelt. Bei dieser Baumethode wird eine ebene Betonplatte mit Ausnehmungen auf einem Luftkissen betoniert, das sieht in etwa so aus, als hätte man eine Orangenschale flach ausgebreitet. Nach dem Aushärten des Betons wird das Luftkissen aufgeblasen und so entsteht ein kuppelförmiges Tragwerk.

Was kommt alles noch in Zukunft in Sachen Betonbau?

Fasching: Momentan wird an vielen Forschungseinrichtungen weltweit in Richtung ressourceneffizientes und schnelleres Bauen, Betonrecycling und der Verwendung von umweltschonenderen Zement- und Betonzusammensetzungen geforscht. An unserem Institut wird etwa an neuen Brückenbaumethoden geforscht, bei denen große Materialeinsparungen und kürzere Bauzeiten oder beispielsweise die Einsparung von wartungsintensiven Lagern möglich sind. Ein anderes Forschungsvorhaben beschäftigt sich mit einer Konstruktion für effizientere Hochhausstützen aus Fertigteilen, diese können schlanker ausgeführt und dadurch die nutzbare Grundfläche vergrößert werden.