Die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung beteiligt sich an einem neuen Forschungsprojekt zur Wiederverwendung tragender Stahlbetonbauteile. Ziel ist es, neue Prüfverfahren zu entwickeln, mit denen gebrauchte Bauteile zerstörungsfrei bewertet und für den Einsatz in neuen Bauwerken qualifiziert werden können.
Beton ist der weltweit am häufigsten eingesetzte Baustoff – und zugleich einer der klimaschädlichsten. Am Ende seiner Lebensdauer wird er bislang meist zerkleinert und als Füllmaterial verwendet – zum Beispiel im Straßenbau . Eine Wiederverwendung kompletter Wände, Decken, Stützen oder Fundamente aus Beton als tragende Bauteile in neuen Gebäuden findet dagegen bisher kaum statt.
Re-Use ist besser als Recycling
Genau hier setzt das neue Projekt an, an dem sich auch die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) beteiligt. Statt gebrauchte Betonbauteile einfach zu „schreddern“, will man Voraussetzungen dafür schaffen, damit alte Bauteile gezielt zurückgebaut, geprüft und – wenn möglich – „am Stück“ in neuen Tragwerken wiederverwendet werden können. Das wäre ein Beitrag zur Kreislaufwirtschaft im Bauwesen.
Die Arbeit der BAM findet im Rahmen des breit angelegten Verbundprojekts „Interaktionsmethoden zur modularen Wiederverwendung von Bestandstragwerken“ ( Sonderforschungsbereich SFB 1683 ) statt, das seit diesem Jahr von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert wird. Das Gesamtprojekt ist an der Ruhr-Universität Bochum angesiedelt, von wo aus die Forschung der über 50 teilnehmenden Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler koordiniert wird.
In Deutschland wurden seit 1945 bereits mindestens 16 Mrd. Tonnen Beton verbaut. „Wenn man bedenkt, dass Häuser für eine Nutzungsdauer von rund 50 Jahren ausgelegt sind, Brücken für etwa 100 Jahre, bekommt man eine Vorstellung davon, wie viele Gebäude in den kommenden Jahrzehnten abrissreif werden“, sagt Prof. Dr. Peter Mark, Sprecher des SFB 1683. Gleichzeitig werden immer wieder neue Wohnhäuser, Bürogebäude und Brücken gebraucht.
Da liegt der Gedanke nahe, vorhandene Elemente alter Bauten für neue wiederzuverwenden – nicht etwa zu recyceln. „Beim Recycling werden Baustoffe zerkleinert und mit neuem Zement wieder zusammengefügt – das spart nur unwesentlich CO2 ein und geht außerdem zulasten der Tragfähigkeit“, sagt Dr. David Sanio, der das SFB-Team koordiniert. Die Forschenden setzen daher nicht auf Betonrecycling, sondern wollen effektive Verfahren für einen Re-Use alter Betonteile in neuen Gebäuden entwickeln.
Zerstörungsfreier Qualitätscheck
Die BAM ist im Teilprojekt „Bewertungsmethoden und Klassifizierungsmodelle für die Wiederverwendung von Stahlbetonbauteilen“ für die Entwicklung praxisnaher Prüf- und Bewertungsverfahren verantwortlich. „Damit aus Bauwerken zukünftig modulare Materiallager werden, braucht es neue Denkansätze im Umgang mit bestehenden Baustrukturen“, erklärt Ernst Niederleithinger, der den SFB 1683 an der BAM betreut. Seine Kollegin Jelena Bijeljic ergänzt: „In unserem Teilprojekt blicken wir in den Beton hinein und klassifizieren ihn bezüglich seiner Sicherheit und Lebensdauer, um ihm eine zweite Chance in einem neuen Gebäude zu geben.“
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Für die effiziente Wiederverwendung tragender Stahlbetonbauteile braucht es Methoden für eine zügige und zugleich verlässliche Bewertung ihres Zustands. Konventionelle Prüfverfahren sind jedoch aufwändig, kostenintensiv und zudem meist invasiv – die Betonbauteile werden dabei zumindest partiell beschädigt. Im Teilprojekt der BAM sollen dagegen zerstörungsfreie Methoden entwickelt werden, die eine effiziente Einschätzung der Bauteile ermöglichen – präzise, wirtschaftlich und ressourcenschonend.
Die BAM bringt bei diesem Forschungsprojekt ihre langjährige Expertise in der zerstörungsfreien Prüfung ein. Gemeinsam mit der Ruhr-Universität Bochum, dem Karlsruher Institut für Technologie und der Universität Stuttgart will man Verfahren zur präzisen Bestandsaufnahme, Charakterisierung und Klassifizierung gebrauchter Betonbauteile entwickeln. Ziel ist es, die Qualität und Tragfähigkeit vorhandener Elemente zuverlässig zu bewerten – ohne sie zu beschädigen.
Zirkuläre Modulbauweise
Vor einer solchen Bewertung steht der Rückbau der Bestandstragwerke. An die Stelle eines unkontrollierten Abbruchs soll künftig ein planmäßiger Rückbau treten. Dabei will man komplette Beton-Module gewinnen, die – nach erfolgreicher Prüfung – erneut zu tragenden Bauteilen in neuen Bauwerken zusammensetzbar sind. Die traditionelle Betonbauweise soll auf diese Weise in eine nachhaltige, zirkuläre Modulbauweise verwandelt werden.
In diesem Zusammenhang geht es im SFB 1683 auch darum, einfach lösbare Modulverbindungen zu entwickeln. Ziel ist ein zirkulärer Modulbau, bei dem einzelne Stahlbeton-Module ohne großen Aufwand auch mehrfach wiederverwendbar sind. Die Betonbauteile sollen auch bei Nutzungsänderungen von Gebäuden anpassungsfähig bleiben, indem sie jederzeit austauschfähig beziehungsweise bei Bedarf auch mit Neubauteilen kombinierbar sind.
