Nachhaltiges Bauen mit Carbonbeton

Carbonbeton bringt viele Vorteile in der bautechnischen Verstärkung und Instandsetzung mit sich, speziell auch bei der Sanierung von Industriefußböden. Die Hitexbau GmbH mit Sitz in Augsburg produziert auf  Wirkmaschinen neuester Bauart und mit eigenen Beschichtungsanlagen Armierungsgitter für Beton aus Carbon, Basalt und AR-Glas. In einem vollautomatischen Prozess können besonders großflächige und vielfältige Hochleistungs-Carbongelege kostengünstig für die Baubranche hergestellt werden. Wie zum Beispiel für die tschechische Firma Immogard s.r.o., die an verschiedenen Standorten Industrieflächen vermietet, unter anderem im Industriepark Libravské Údolí. Hier waren rund 3000 m² Industrieböden in drei Hallen zu sanieren. In Kooperation zwischen Hitex und der Koch GmbH aus Kreuztal, einem Spezialisten für Carbonbeton-Anwendungen im Sanierungsbereich, wurde ein Instandsetzungskonzept erarbeitet.

Schwierige Untergründe

Aufgrund der stark sanierungsbedürftigen Böden und sehr schwieriger Untergründe – minderfester Altbeton mit partiellen Ausbrüchen und Rissen, teilweise mit nicht tragfähigen Beschichtungen – war es wichtig, eine robuste und dauerhafte Lösung zur Erneuerung des Fabrikbodens umzusetzen. Zudem mussten hohe Nutzungsanforderungen als Produktionshalle mit dynamischen Sonderlasten durch bis zu 15 Tonnen schwere Maschinen sowie Staplerverkehr berücksichtigt werden. Die Randbedingungen und Gegebenheiten ergaben zwei Alternativen für die Erneuerung der Hallenböden: den kompletten Rück- und Neubau der Böden aus Stahlbeton oder die Sanierung mit Carbonbeton.

Nach Kostenermittlung beider Varianten empfahl sich eindeutig die Sanierung mit Carbonbeton. Diese brachte auch weitere, wesentliche Vorteile mit sich: Eine sehr schnelle Instandsetzung mit geringen Ausfallzeiten von nur zwei bis drei Wochen vom Start des Projektes bis zur vollen Belastbarkeit und Nutzung des Bodens mit schweren Maschinen und Staplern. Zum Vergleich: Der vollständige Rück- und Neubau einer Stahlbeton-Bodendecke von 12 cm Dicke, ohne Beschichtung, würde acht bis zehn Wochen benötigen. Im Kostenvergleich lag die Carbonbeton-Variante etwa 20 Prozent unter der Stahlbeton-Variante. Die Instandsetzung mit Carbonbeton eines weniger geschädigten Bodens ohne Sonderbelastungen ergäbe einen Preisvorteil von über 30 Prozent.

Unterschiedliche Carbon-Gelege

Ziel der Instandsetzung war ein mechanisch stark beanspruchbarer, abriebarmer Boden. Für die neuen Industrieböden der drei Fabrikhallen – eine große Halle mit etwa 2300 m², eine Halle mit etwa 380 m² und eine Halle mit rund 600 m² altem Fliesenbelag – kamen je nach Erfordernis unterschiedliche Arten der Untergrundvorbereitung (Stemmen, Fräsen, Schleifen, Kugelstrahlen) zur Ausführung. Nach der Grundierung der Flächen wurden rund 5000 m² der Carbonbewehrung verlegt. Optimal abgestimmt auf die unterschiedlichen Oberflächen wurden nach vorherigen Tragfähigkeitsberechnungen flexible und starre Gitter-Gelege diverser Geometrien kostenoptimiert verwendet.

Die Instandsetzung von industriellen Böden mit Carbonbeton erfolgt in sechs zeitnahen, zum Teil abschnittsbezogen, parallellaufenden Schritten: Abfräsen, Kugelstrahlen, Grundieren, Carbon-Gelege aufbringen, Egalisierungsschicht, abriebfeste Deckschicht.

Sanierung in nur zwei bis drei Wochen

Im Projekt in Tschechien wurde der Altbeton in der großen Halle zwischen 1 und 4 cm Dicke zunächst abgefräst und anschließend zum besseren Verbund kugelgestrahlt. In den beiden kleineren Hallen war lediglich Kugelstrahlen notwendig.

Anschließend wurden Grundierungen, für normal saugende Untergründe auf Acrylatbasis, und bei minderfesten oder nicht saugenden Untergründen auf Epoxidharzbasis – mit Quarzsandeinstreuung – aufgebracht. Im nächsten Schritt haben die Handwerker als Ausgleichsschicht und zum Einbetten der Carbongelege zementgebundenen Industrie-Fließestrich der Firma Saint-Gobain Weber maschinell appliziert. Als Bewehrungen wurden ein- bis dreilagig Rollen- und Mattenware, je nach Bodenbeschaffenheit, verarbeitet. Wo ein Aufschwimmen der Gelege zu erwarten war, fixierten die Handwerker diese zuvor am Boden. Insgesamt wurden 135 Tonnen Ausgleichsmasse mit einem Pump-Truck innerhalb nur eines Tages in einer Schichtdicke zwischen 1 und 4 cm gegossen. Nach nur ein bis zwei Stunden ist die Oberfläche begehbar und kann weiter bearbeitet werden.

Zum besseren Verbund und zur Verhinderung von Blasenbildung erfolgte nun eine Zwischengrundierung auf Acrylat-Basis. Die 6 bis 10 mm dünne, aber hoch abriebfeste Deckschicht auf  Basis einer zementgebundenen Industriebodenbeschichtung der Firma Saint-Gobin Weber (etwa 65  Tonnen Material) wurde ebenfalls wieder mit einem Pump-Truck in kurzer Zeit eingebracht. Sie ist nach einer Stunde begehbar, nach 24 Stunden belastbar und erreicht nach sieben Tagen die volle chemische und mechanische Belastbarkeit.

Erheblich weniger CO₂-Emissionen

Bei der Herstellung von Beton und Stahl werden große Mengen an CO₂ freigesetzt. Rund  acht Prozent der globalen CO₂-Emissionen gehen auf die Produktion des Baustoffs Beton zurück. Die Zementherstellung gehört damit zu den klimaschädlichsten Industrieprozessen. Einen bedeutsamen Beitrag zum nachhaltigen Bauen leistet hier Carbonbeton. Industriefußböden, selbst mit hoher Traglast, lassen sich durch den Einsatz von Carbonbewehrungen mit wesentlich geringerem Materialeinsatz sanieren. Es wird somit weniger Beton, weniger Zement und weniger von der knappen Ressource Sand benötigt. Der reduzierte Material- beziehungsweise Betonbedarf führt bei der Herstellung von Carbonbeton dazu, dass erheblich weniger CO₂-Emissionen freigesetzt werden. Berechnungen zur Sanierung des Industriefußbodens in Tschechien ergaben im Vergleich zu Stahlbeton eine um 81 bis 87,5 Prozent reduzierte CO₂–Belastung.

Zudem lässt sich mit Carbonbeton Energie in Form von Öl oder Diesel einsparen – in dem beschriebenen Projekt etwa 87 Prozent im Vergleich zu Stahlbeton. Durch den geringeren Bedarf an Beton wird darüber hinaus weniger der wichtigen Ressource Trinkwasser verbraucht. Weitere umweltschonende Aspekte ergeben sich aufgrund des reduzierten Lkw-Verkehrs für Materialtransport und deutlich reduzierter Schuttabfuhr.

Blick in die Zukunft: Wenn nur 1 Million Quadratmeter Hallenflächen mit Carbonbeton saniert werden und kein neuer Stahlbetonboden eingebaut werden muss, können damit etwa 910 Millionen Tonnen CO_2-Emissionen eingespart werden. Durch den geringeren Betonbedarf wird bei der Betonherstellung zusätzlich Energie in Form von rund 2 Millionen Litern Diesel gespart.

Birgit Munz von der Agentur bm-consulting Communication & PR in Neuenrade unterstützt die Firma Hitexbau aus Augsburg bei der Pressearbeit.