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Mit schwerem Baustoff wendig bleiben

22.07.2011

Beton ist der meistverwendete Baustoff der Welt, doch die heimische Beton- und Zementindustrie muss sich derzeit mit aller Kraft gegen die Folgen der Krise und steigende Kosten stemmen. Trotzdem eignet sie sich ständig neue Produkte und Technologien an.

Fast überall, wo heute Menschen leben, ist dieses Element nicht mehr wegzudenken: Beton. Beton ist der meistverwendete Baustoff der Welt. Er steckt in der kleinen Stiege zu einem Holzstall, in der Landebahn für Flugzeuge und genauso in Brücken, die riesige Bergtäler überqueren. „Krisen kommen und gehen – Beton bleibt“, heißt es in der heimischen Betonindustrie selbstbewusst. Doch der Blick auf die Marktsituation sieht derzeit anders aus. Österreichs Betriebe der Beton- und Zementindustrie müssen sich seit geraumer Zeit mit aller Kraft gegen Produktionsrückgänge stemmen. Sie tun das erfolgreich mit der Aneignung und Entwicklung von völlig neuartigen Betontechnologien, mit Investitionen in modernste Anlagen und mit verstärk­ter Ausbildung des Nachwuchses. Denn in einem Punkt hat der eingangs zitierte Werbespruch recht: Ewig wird die Flaute der Baustoffindustrie nicht dauern. Heuer sei der Abwärtstrend gestoppt, melden die Fachverbände der Branche. Ab 2012 soll es wieder aufwärts gehen.

Zwei Drittel optimistisch
Zunächst die wirtschaftliche Situation und die Stimmung in den Betrieben: Das Konjunkturbarometer des Verbands Österreichischer Beton- und Fertigteilwerke (VÖB) für das erste Halbjahr 2011 zeigt, dass insgesamt zwei Drittel der Betonfertigteilunternehmen die eigene aktuelle Entwicklung positiv sehen. 35 Prozent der Befragten geben an, dass ihr Umsatz im Vergleich zu 2010 gestiegen ist, bei jedem fünften Betrieb beläuft sich das Plus auf über fünf Prozent.

Trotzdem sind Firmen von einer Euphorie noch weit entfernt: Mit knapp 55 Prozent nennt mehr als jeder Zweite die Gesamtentwicklung der Branche im aktuellen Geschäftsjahr „wenig zufriedenstellend“, wobei vor allem das Ausbleiben von Großprojekten und Aufträgen der öffentlichen Hand als Ursache genannt werden. Schwer wiegen auch die Einbrüche der jüngsten Vergangenheit. In der heimischen Zementindustrie ging die Produktion im Inland 2009 im Vergleich zum Vorjahr um elf Prozent und 2010 nochmals um 8,4 Prozent zurück. Der Umsatz sank 2010 von 412 auf 378 Millionen Euro. Die Produktionsrückgänge waren damit stärker als in der Bauwirtschaft insgesamt, die nach Daten der Vereinigung Österreichische Zementindustrie (VÖZ) im Vorjahr um 4,7 Prozent schrumpfte.

Weiter bestehende Folgen der Krise sind nicht das einzige Problem, mit dem Zement- und Betonbetriebe derzeit konfrontiert sind. „Die größten Risiken liegen in Verteuerungen am Rohstoff- und Energiemarkt“, sagt Felix Friembichler, Geschäftsführer der VÖZ. Denn diese Kostensprünge treffen eine Industrie, die in ihren Herstellungsprozessen sehr viel Energie verbraucht, besonders hart. Allerdings ist dem Fachverband zufolge eine positive Entwicklung ab 2012 in Sicht. Und was die langfristigen globalen Trends angeht, so erwarten Analysten bis 2050 weltweit nahezu eine Verdopplung der Zementproduktion. Das ist jedoch kein Grund, einfach auf bessere Zeiten zu warten.

Dominoeffekt nützen
Heimische Wissenschaftler und Unternehmen begegnen den Krisenfolgen, dem steigenden Kostendruck und dem Trend zur Nachhaltigkeit, indem sie sich mit neuen Entwicklungen fit für die Zukunft machen. Neue Ideen kommen vor allem von Hochschulen und den Forschungsstellen der Verbände, etwa dem VÖZfi, dem Forschungsinstitut der Vereinigung der österreichischen Zementindustrie. Aber auch die Hersteller selbst haben meist eigene Spezialisten, die sich mit neuen Produkten befassen.

Zum Beispiel beim Thema Bauteilaktivierung, nach wie vor ein Kernthema beim Bauen mit Beton. Damit kann dieser Baustoff seine Vorteile gegenüber allen anderen ausspielen, denn mit der Bauteilaktivierung wird Beton zum Energiespeicher: Mithilfe der transportierten Wärme sinken die Heizkosten im Winter, im Sommer wirkt die Technologie als Kühlung. Lange Zeit war hier jede Menge Überzeugungsarbeit nötig, meint Gernot Tritthart, der in Wien als Direktor für Marketing, Innovation und Kommunikation für den weltgrößten Baustoffkonzern Lafarge tätig ist. „Inzwischen gibt es beim Thema Bauteilaktivierung einen Dominoeffekt, weil nicht nur Baustoffhersteller, sondern auch Zulieferer, Architekten und Planer sich dafür einsetzen. Und inzwischen kommt keine Konferenz zum Green Building ohne das Thema aus.“ Ein Trend, der auch die anderen zentralen Vorteile des Baustoffs stärker zur Geltung bringe, meint Tritthart – etwa Brandschutz, Schallschutz und vor allem die hohe Lebensdauer. Aber auch die Wertschöpfung vor Ort: „Das sind regional hergestellte Baustoffe, und nicht die, die man aus China einführt.“

Recyceln für die A1
Auch im Verkehrswegebau fehlen einige Großaufträge, doch die Entwicklung neuer Technologien geht ohne Pause weiter. Auch hier bietet Beton natürliche Vorteile, etwa eine höhere Lebensdauer und höheren Widerstand gegen Verformungen, weswegen etwa 40 Prozent der rund 2.000 Autobahnkilometer in Österreich aus Beton bestehen. Ein aktuelles Projekt ist derzeit die umfassende Sanierung der Westautobahn A1 in Oberösterreich, wobei die Firma Asamer die Baufir­men mit dem nötigen Baustoff beliefert. Das Beispiel zeigt einen weiteren Vorteil von Beton – es lässt sich hervorragend recyceln. „Die alte Fahrbahn wird aufgebrochen, in Bruchanlagen zerkleinert und in einer Mischanlage zu Frischbeton verarbeitet“, erklärt Robert Pree, Geschäftsführer der Asamer Kies- und Betonwerke. So besteht die 18 Zentimeter dicke Schicht des Unterbetons zum großen Teil aus wiederverwendetem Material. Darauf kommen dann vier weitere Zentimeter Oberbeton.

Fasern und weiße Pigmente
Eine der wichtigsten Innovationen in Verkehrswegebau ist der sogenannte selbstverdichtende Beton, kurz SCC (Self Compacting Concrete). Das VÖZfi hat diesem Baustoff und seiner Anwendbarkeit beim Tunnelbau einige Forschungsprojekte gewidmet. Bei einem der jüngsten Projekte überprüften die Wissenschaftler Eigenschaften von SCC im Hinblick auf Brandschutz und Helligkeit. Und zwar deshalb, weil gerade der Aspekt der Helligkeit beim modernen Tunnelbau so wichtig ist: Das verringert das Unfallrisiko deutlich.

„Wir wollten den wissenschaftlichen Beweis, dass SCC die hohen Ansprüche an die Oberfläche einer Tunnelinnenschale, mit erhöhter Brandbeständigkeit und Helligkeit ohne Anstrich, erfüllt“, meint zu dem Projekt der Institutsleiter Johannes Steigenberger. Vor kurzem veröffentlichte das VÖZfi die Ergebnisse. Zum Aspekt der Helligkeit: Bisher werden hier Tunnelanstriche verwendet, um die Wände heller zu machen. Dagegen braucht die Oberfläche aus SCC keinen Farbanstrich mehr, für die nötige Helligkeit sorgen allein beigemischte Weißpigmente. Auch beim Brandschutz schneidet SCC besser ab als herkömmliche Produkte. Während bei einem Brand durch den entstehenden Dampfdruck im Beton die Randschichten der betonierten Tunnelröhre explosionsartig platzen können, gewährleistet SCC eine deutlich höhere Brandbeständigkeit, weil dem Baustoff Polypropylenfasern beigemischt werden. Dabei kann nach den Worten von Stefan Krispel vom VÖZfi in einem bestehenden Tunnel auch nachträglich eine Vorsatzschale aus SCC mit Polypropylenfasern eingebaut werden, wenn das Lichtraumprofil ausreichend Platz bietet.

„Die Forschungsergebnisse lassen den Schluss zu, dass auch der Neubau von Tunnelinnenschalen mit Mindestdicken von 40 Zentimetern unter Einhaltung der derzeit relevanten gültigen Vorgaben mit SCC möglich ist. Die Anforderung an die maximale Bauteiltemperatur kann eingehalten werden“, meint Krispel.

Schließlich ist da der Aspekt der Wirtschaftlichkeit. Bei einem herkömmlich gestalteten Tunnel muss der gesamte Anstrich nach etwa zehn Jahren aufwändig erneuert werden. Dagegen liegen die Erhaltungskosten eines mit SCC gebauten Tunnels deutlich niedriger, so die Studienautoren. Dazu ist die Herstellung eines SCC für Innenschalen eines Tunnels auch in einem Transportbetonwerk möglich, wodurch man auch ohne ein Betonwerk auf der Baustelle auskommen kann.

Spritzbeton schleifen
Allerdings ist es nicht so, dass es keine Alternativen zum SCC gäbe. Ein Beispiel dafür ist ein anderes aktuelles Forschungsprojekt in der Steiermark. In Kooperation mit dem VÖZfi betreute die Baugesellschaft H. Junger aus Irdning eine Versuchsstrecke in einem etwa 600 Meter langen Tunnel an der Zigeunerbrücke. Dabei wurde zunächst die bestehende Tunnelinnendecke aufgefräst. Dann kam darauf eine drei bis fünf Zentimeter dünne Schale aus Spritzbeton, die anschließend abgeschliffen wurde. „Uns ging es um die Verbundproblematik zwischen der aufgerauten Oberfläche und dem applizierten Spritzbeton“, sagt dazu Martin Peyerl vom VÖZfi.

Das Ergebnis ist eine glatte Oberfläche, die sogar noch heller ist als SCC. Das Ziel für das neue Material lautet, bei den üblichen Problempunkten Lebensdauer, Abplatzungen und Schäden an den Bewehrungen besser zu sein. Auch wenn die Beteiligten andeuten, dass auch diese Technologie um einiges teurer ausfällt als die herkömmlichen, bietet sie langfristig trotzdem Vorteile – etwa in der längeren Lebensdauer. Auch bei den Sanierungskosten gebe es Vorteile, so Peyerl: „Wenn die Oberfläche stark verschmutzt ist, lässt sie sich einfach nachschleifen.“

Trogförmige Fertigteile fertigen
Ganz neue Wege beschreitet das Institut für Tragkonstruktionen an der Technischen Universität Wien. Vom Lehrstuhl des Professors Johann Kolleger kommen regelmäßig Konstruktionsmethoden aus Beton, die übliche Denkmuster weit hinter sich lassen – zum Beispiel vor einiger Zeit eine filigrane Brückenkonstruktion, die sich einfach ausklappen lässt wie ein Regenschirm. Ein anderes im Herbst 2010 am Lehrstuhl umgesetztes Projekt von David Wimmer widmete sich im Stahl-Beton-Verbundbau erstellten trogförmigen Fertigteilen, welche statt Stahlträgern im Brücken- und Ingenieurbau eingesetzt werden können. Die Vorteile: Eine viel kürzere Bauzeit und das während der Bauzeit freibleibende Lichtraumprofil unterhalb der Brücke. Daher eignet sich diese Methode für Straßenüberführungen bis 70 Metern und bei Tunneldecken in offener Bauweise.

Die Fertigteilträger bestehen aus Gitterträgerdecken mit einer Dicke von 70 Millimetern und einer 120 bis 200 Millimeter dicken Bodenplatte, die bisher nur im Hochbau eingesetzt werden, und je nach Bedarf mit zusätzlichen Spanngliedern ausgestattet werden. Die Fertigteilträger werden auf der Baustelle mit Ortbeton verfüllt und dann mit einer Fahrbahnplatte zu einer Plattenbalkenbrücke ergänzt.

Filigrane Betonkuppel aufblasen
Ebenfalls an diesem Lehrstuhl entstand die Dissertation von Sonja Dallinger zum Bau von Schalen, also kuppelartigen Halbkugeln aus ebenen Betonfertigteilen. Bisher werden Stahlbetonschalen bekanntlich mit höchst aufwändigen, sehr robusten Hilfskonstruktionen gebaut – „umso absurder erscheint es, dass die gesamte Schalung nach Fertigstellung abgebaut werden muss und nur verlorenes Material darstellt“, schreiben Dallinger und Kolleger.

Eine mögliche Lösung präsentierte das Team vor rund einem Jahr: Eine halbkugelförmige Versuchsschale mit 8,4 Metern Durchmesser. Die 96 eingesetzten vorgefertigten Fertigteile mit einer Dicke von nur fünf Zentimetern lieferte österreichische Firma Oberndorfer. Die Teile können in einem Werk in nur sechs unterschiedlichen Schalungen hergestellt und fertig auf die Baustelle gebracht werden. Vor Ort werden sie auf einen Pneu aus PVC gelegt und mit Seilen verbunden. Dann wird Luft in den Pneu gepumpt – und fertig ist eine filigrane Kuppel, die ganz ohne Holzgestelle auskommt. Doch in Wirklichkeit steckt hinter dieser stark vereinfachten Skizze eine komplexe Technologie.

Mit Steinmehl gegen Massenmarkt
„Beton muss nicht neu erfunden werden“, heißt es immer wieder im Gespräch mit heimischen Baufirmen. Vielleicht aber doch – siehe die Wildbrücke in Kärnten, eine der ersten mit ultrahochfestem Beton gebauten Brücken in ­Österreich. Das Bauwerk misst 158 Meter, ihre Bögen 70 Meter. Der Stoff UHPC besteht nicht aus drei, sondern aus fünf Stoffen. Darunter besonders fein geschliffener Zement und Steinmehl, erzählt Horst Viechtbauer, der als Bereichsleiter der Strabag das Projekt betreut hat. „Der Werkstoff ist vergleichbar mit Stahl“, sagt Viechtbauer: UHPC halte bei der Druckfestigkeit das Fünf- bis Sechsfache aus, koste allerdings derzeit auch rund das Zehnfache des herkömmlichen Betons. Daher kann man davon ausgehen, dass zumindest diese spannende Entwicklung vorerst ein Nischenprodukt bleiben wird – ganz im Gegensatz zum meistverwendeten Baustoff der Welt.

Von Peter Martens

Autor/in:
Redaktion Bauzeitung
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