Geopolymerbeton schneidet im Rotterdamer Hafenprüfstand gut ab

Zirkuläres und nachhaltiges Bauen ist für die Erreichung der Klimaziele von entscheidender Bedeutung, da diese mit traditionellen Techniken allein nicht zu erreichen sind. In mehreren Living Labs arbeitet BouwCirculair mit TNO und SKG-IKOB zusammen, um nachhaltige Alternativen zu linearen Materialien und Methoden zu erforschen, so dass sie schließlich ganzheitlich angewendet werden können. In dieser Ausgabe von Beton & Stahlbau werfen wir einen Blick auf das Living Lab für Geopolymerbeton, genauer gesagt auf ein Pilotprojekt der Hafenbehörde von Rotterdam. Der zementfreie Beton erweist sich als hervorragende Alternative zu herkömmlichem Beton und weist sogar bessere Eigenschaften auf, wenn er mit Meerwasser in Berührung kommt.

"Wenn wir auf dem Gebiet der Nachhaltigkeit und Kreislaufwirtschaft vorankommen wollen, ist Innovation unvermeidlich", sagt Michiel Romer, Projektleiter der Concrete Living Labs bei Rijkswaterstaat. "Bevor neue Initiativen wirklich in die Praxis umgesetzt werden können, müssen sie ausgiebig erforscht und getestet werden. Vorzugsweise geschieht dies in einer geschützten Umgebung wie einem Living Lab, wo sie zunächst auf einem niedrigeren Technology Readiness Level (TRL-Level) getestet werden. Um die Nachhaltigkeit zu beschleunigen, hat Rijkswaterstaat solche Versuchsgärten für eine Reihe nachhaltiger und kreislauforientierter Initiativen eingerichtet, wie zum Beispiel den Geopolymerbeton-Versuchsgarten, den Versuchsgarten für biobasierten Asphalt und den Versuchsgarten für den Asphalt-Recyclingzug."

"Um unsere auf nationaler Ebene gesetzten Klimaziele zu konkretisieren, wurden so genannte 'Übergangspfade' eingerichtet. Innerhalb dieser Übergangspfade wurden verschiedene bahnbrechende Maßnahmen formuliert, die mit Hilfe von Living Labs in der Praxis untersucht und weiterentwickelt werden. Im Bereich Beton werden innovative Betonmischungen wie Geopolymerbeton erprobt, aber auch alternative Betonbewehrungen oder die Stärkung der Betonrecyclingkette in Betracht gezogen."

Interaktion mit dem Markt

Die Living Labs sind indirekt das Ergebnis der Strategie für klimaneutrale und zirkuläre Infrastrukturen (KVP), die von der nationalen Regierung erarbeitet wurde. "Sie knüpft auch an das Konkrete Abkommen an, das vorsieht, dass die vorgeschlagenen Maßnahmen auch tatsächlich umgesetzt werden müssen. Das sorgt für eine gute Interaktion mit dem Markt", so Romer. "An den Living Labs sind also alle möglichen Marktteilnehmer beteiligt, von groß bis klein. Ein Living Lab hat also mehrere Standorte. Zehn Projekte wurden für die Anwendung von Geopolymerbeton registriert, darunter eines im Hafen von Rotterdam. Vier Projekte werden von TNO überwacht. Sechs Projekte folgen einem anderen Überwachungsplan, das Projekt des Hafenbetriebs ist eines davon. Durch den Austausch von Daten und Ergebnissen zwischen den zehn Projekten kann sich der Sektor gemeinsam weiterentwickeln. Im lebenden Labor werden Erfahrungen mit der Verarbeitung, dem Verhalten unmittelbar nach dem Einbringen des Materials und schließlich dem Langzeitverhalten durch die Langzeitüberwachung der Konstruktion gesammelt. Das Ziel ist es, wirklich gute, unabhängige Informationen über das Langzeitverhalten zu erhalten und so die Verwendung von nachhaltigem Geopolymerbeton auf dem Markt und bei den Kunden zu fördern. Außerdem können so Daten für die weitere Regulierung von Geopolymerbeton gesammelt werden."

Größter Anwärter

Der Hafenbetrieb Rotterdam will in Sachen Sicherheit und Nachhaltigkeit eine führende Rolle spielen. "Vor etwa drei Jahren haben wir unsere Vision von Nachhaltigkeit in praktische Projekte umgesetzt", sagt Patrice Nederhorst, Hafeningenieur beim Hafenbetrieb Rotterdam. "Am Ende stellte sich heraus, dass wir in Bezug auf den Materialeinsatz den größten Unterschied mit Beton und Stahl machen können. Innerhalb des Betonbereichs haben wir Geopolymerbeton als den größten Konkurrenten identifiziert. Daher begannen wir vor drei Jahren mit Untersuchungen, um festzustellen, welche Leistung die Mischung für den Einsatz in unserem Hafen erbringen muss. Auf dieser Grundlage wurde ein Testprogramm erstellt, und wir haben die Marktteilnehmer gebeten, eine geeignete Rezeptur zu entwickeln. SQAPE war das einzige Unternehmen, das die Anforderungen erfüllen konnte. Zunächst wurde die Mischung im Labormaßstab getestet, dann in einer Pilotdeponie in größeren Mengen von 10-15 m3. Im Mai 2024 haben wir dann die erste Kaimauer mit Geopolymerbeton fertiggestellt, mit einem Gesamtvolumen von etwa 500 m3."

Hoher Durchdringungswiderstand

Das erste große Projekt im Rotterdamer Hafen, bei dem Geopolymerbeton verwendet wurde, war laut Nederhorst so erfolgreich, dass der nachhaltige Beton eine ernsthafte Alternative für nachfolgende Projekte darstellt. "Bei jedem Projekt schauen wir, welche Mischung am besten passt, aber wir sehen viele Vorteile in der Verwendung von Geopolymerbeton. Wir sparen etwa 40 bis 45 Prozent der CO2-Emissionen ein. Außerdem verhält er sich auch im Kontakt mit Meerwasser sehr gut. Er hat einen höheren Widerstand gegen das Eindringen von Chloriden als herkömmlicher Beton, wie wir aus unseren Überwachungsdaten schließen können. Anhand der Daten der nächsten Jahre können wir quantifizieren, inwieweit die Lebensdauer verlängert werden kann. Wir gehen davon aus, dass die Lebensdauer von Geopolymerbeton die von herkömmlichem Beton übersteigen wird".

Einen Schritt weiter

Die Hafenbehörde plant bereits das nächste Großprojekt mit Geopolymerbeton. "Dass er gut funktioniert, ist inzwischen klar. Jetzt geht es darum, zu untersuchen, ob wir die Produktion und Anwendung auf größere Mengen ausweiten können", sagt Nederhorst. "Das nächste Projekt, bei dem wir 15.000 m3 Geopolymerbeton verarbeiten wollen, ist bereits in Vorbereitung. Der große Unterschied zur vorherigen Kaimauer ist, dass wir jetzt auch Poller und alle Arten von Verankerungsvorrichtungen in den Beton einarbeiten wollen. Das ist ein weiterer Schritt nach vorn, aber noch immer keine vollständig strukturelle Anwendung. Aber wir bewegen uns langsam in diese Richtung. Wir haben großes Vertrauen in diese Art von Beton".

Hochskalierung

Derzeit wird Geopolymerbeton im Rahmen von RWS in kontrollierten Versuchsgebieten eingesetzt. Dies entspricht dem Bedarf an einer zusätzlichen Untermauerung des Potenzials. Das Living Lab mit dem Hafenbetrieb Rotterdam tritt nun in die Phase ein, in der das tatsächliche Potenzial in Bezug auf Lebensdauer, Kreislauffähigkeit und strukturelle Sicherheit ermittelt werden soll. Weitere Informationen über das Living Lab für Geopolymerbeton finden Sie auf der Website von BouwCirculair.