Be­ton, In­fra­struk­tur und Um­welt

Das Institut für Werkstoffe und Bauwesen der Fachhochschule Südschweiz, SUPSI, organisierte vom 25. bis 28. März 2025 die jährlich stattfindende RILEM¹-Spring Convention. An der internationalen Konferenz zum Thema «nachhaltige Infrastrukturen» nahmen Materialwissenschaftler, Architektinnen und Bauingenieure sowie Fachpersonen aus den Bereichen Infrastruktur und Mobilität teil. 

Im Rahmen der Tagung wurde Prof. Karen Scrivener für ihren wissenschaftlichen Beitrag zur Entwicklung nachhaltiger zementgebundener Materialien, insbesondere für den «Limestone Calcined Clay Cement LC3»², ausgezeichnet. Martina Hirayama, Schweizer Staatssekretärin für Bildung, Forschung und Innovation, würdigte Scriveners Leistung in einer Videobotschaft.

In Anbetracht der grossen Mengen an Beton und Zement, die weltweit produziert werden, insbesondere in den Schwellenländern³, ist die Reduzierung der CO₂-Emissionen bei der Klinkerherstellung zu einem globalen Thema geworden. Die akademischen Institutionen und die Baubranche widmen sich diesem Thema mit grossem Engagement. Die Fokusthemen der Konferenz waren daher die Reduktion des Klinkeranteils durch den Einsatz alternativer, weltweit verfügbarer Rohstoffe und die Senkung der Temperatur bei der Zementherstellung.

Begünstigt wird diese Entwicklung durch zwei neue Schweizer Zementnormen, die den vermehrten Einsatz von Abfall- und Zusatzstoffen für die Kompositzemente^4,5, erlauben werden. Eine Schwierigkeit bleibt jedoch, dass Kompositzemente eine angemessene Widerstandsfähigkeit gegenüber den chemischen Veränderungen der zementösen Systeme aufweisen müssen, wenn sie neue Zusatzstoffe enthalten. Die Verwendung verschiedener mineralischer Zusatzstoffe und Abfälle (Abb. 1.) sollte die allgemeine Leistungsfähigkeit des nachhaltigen Betons möglichst nicht beeinträchtigen. 

Dauerhaftigkeit und Widerstandsfähigkeit nachhaltiger Betone im Fokus

Weiterhin wurde thematisiert, dass nachhaltiger Beton den zunehmenden aussergewöhnlichen Witterungseinflüssen widerstehen und möglichst in einfachen Systemen eingesetzt werden sollte. Auf diese Weise würde die Herstellung und das Giessen des zementbasierten Materials keinen allzu hohen technischen Aufwand erfordern und es könnte in grossem Umfang in den Entwicklungsländern verwendet werden. Auch das Mahlen der zementösen Bindemittel erfordert einen hohen Einsatz von Energie, der im Hinblick auf die Granulometrie⁶ und die hydraulischen oder puzzolanischen Eigenschaften der Pulver optimiert werden muss. 

Der Schwerpunkt der internationalen Konferenz lag auf der Dauerhaftigkeit von Baustoffen und Systemen der Verkehrsinfrastruktur. Die Schweiz und ihre Südregion sind von dem Thema besonders betroffen, da sie an einer zentralen Verkehrsader entlang der Nord-Süd-Achse Europas liegen. Langfristig gesehen weist die Infrastruktur einen asymmetrischen Leistungsverlust auf⁷, da die verschiedenen Komponenten unterschiedlichen Mikroklimata ausgesetzt sind (Abb. 2.).

Darüber hinaus wird die Dauerhaftigkeit eines Betons mit beschleunigten Labortests nach bestimmten Normen überprüft⁸. Die direkte Beziehung zwischen dem Verhalten im Labor und auf der Baustelle ist jedoch nach wie vor ein schwer zu erreichendes Ziel und muss sorgfältig geprüft werden. In diesem Zusammenhang ist die Simulation der realen Expositionsbedingungen einer Infrastruktur während der Labortests von wesentlicher Bedeutung. 

Kombinierte Umwelteinwirkungen wie Belastung, Karbonatisierung, Chlorid- und Frosteinwirkung sollten bei den beschleunigten Labortests angemessener berücksichtigt werden. Darüber hinaus muss das gesamte System Stahlbewehrung-Beton im Hinblick auf die Korrosionsbeständigkeit geprüft werden, wobei die nachhaltigen Betone, die in naher Zukunft auf den Markt kommen, zu berücksichtigen sind.⁹ 

Diese Themen werden noch nicht mit der notwendigen Aufmerksamkeit behandelt. Sie sind jedoch für die Herstellung eines zuverlässigen und nachhaltigen Infrastrukturbetons essenziell. 

Anmerkungen

 

1 Begriff: RILEM steht für «Réunion Internationale des Laboratoires et Experts des Matériaux, Systèmes de Construction et Ouvrages», auf Deutsch "Internationale Vereinigung der Laboratorien und Experten für Baumaterialien, -systeme und -strukturen". Es ist ein internationaler Verein, der die wissenschaftliche Zusammenarbeit im Bereich Bauwesen fördert. 
Quelle: 

 

2 Karen Scrivener, Fernando Martirena, Shashank Bishnoi, Soumen Maity, Calcined clay limestone cements (LC3), Cement and Concrete Research, 114, 2018, 49-56. 

 

3 International Energy Agency World Business Council for Sustainable Development, Cement Technology Roadmap 2009: Carbon Emissions Reductions up to 2050, 2009.

 

4 Standard SIA 215 /1, Requirements on new cements, 2025.

 

5 Standard Sia 215 /2, Requirements on mineral admixtures for concrete, 2025.

 

6 Aufgabe der Granulometrie ist die Durchführung und Auswertung von Kornuntersuchungen. Dabei prüft sie die Einflüsse, die von der Korngrössenverteilung in der Gesteinskörnung auf die Eigenschaften des Betons, besonders auf den Wasser- und Zementanspruch und auf die Verarbeitbarkeit ausgeübt werden.

 

7 C. Paglia, The deterioration asymmetry of engineering structures, Case Studies in Construction Materials, 16, (2022), e00980.

 

8 SN EN 206, 2021, Concrete - Specification, performance, production and conformity.

 

9 C. Paglia, et al., (2024). A New Approach for Durable and Sustainable Infrastructure Concrete. Journal of materials and polymers science, 4 (1):1-12.