Wissenschaftliche Studie zur Ermittlung des CO2-Reduktionspotenzials durch das deutsche ERC-Konzept

Die Studie analysiert das CO2 Reduktionspotenzial des deutschen Systems der Expositionswiderstandsklassen (ERC-System) für Betonbauwerke der Expositionsklassen XC1 bis XC4 im Vergleich zum bislang gültigen Dauerhaftigkeitskonzept nach DIN EN 1992 1 1+NA und DIN 1045 2. Im ERC-System wird die Mindestbetondeckung nicht mehr allein durch die Expositionsklasse festgelegt, sondern in Abhängigkeit von der nachgewiesenen Expositionswiderstandsklasse (XRC-Klasse), die den realen Materialwiderstand gegenüber Karbonatisierung abbildet. Dadurch entfallen die nach dem bisherigen Dauerhaftigkeitskonzept geltenden Grenzwerte für die Betonzusammensetzung, wodurch sich neue Möglichkeiten zur ökologischen Optimierung von Betonzusammensetzungen ergeben. Auf Grundlage von Literaturdaten zum Karbonatisierungsverhalten konnte gezeigt werden, dass die Mehrheit der analysierten Betone die Widerstandsklasse XRC 5 mit dem höchsten Karbonatisierungswiderstand erreicht. Betone mit klinkerreichen Zementen weisen dabei tendenziell höhere Widerstände auf als solche mit klinkereffizienten Zementen. Bezüglich der Mindestbetondeckung zeigte sich, dass diese im ERC-System in den meisten Fällen geringer ausfällt als im bisherigen Konzept; Erhöhungen treten nur vereinzelt auf. Unter Anwendung eines empirischen Karbonatisierungsmodells wurden mögliche Betonzusammensetzungen für die einzelnen XRC-Klassen hergeleitet. Aufgrund des unterschiedlichen Karbonatisierungsverhaltens der Zemente ergibt sich eine große Bandbreite möglicher Wasserzementwerte und Zementgehalte je XRC-Klasse. Häufig können die bisherigen Mindestzementgehalte rechnerisch unterschritten werden, insbesondere bei Einsatz inerter Zusatzstoffe zur Sicherstellung eines ausreichenden Leimvolumens. Die Abschätzung des Treibhauspotenzials (GWP) zeigt eine sinkende Tendenz mit steigender XRC-Klasse, höherem Zusatzstoffanteil und sinkendem Klinkeranteil im Zement. Je nach Kombination aus Expositionsklasse, Bauteildicke und Zementart ergeben sich Einsparungen von bis zu 22 % gegenüber den Referenzrezepturen nach DIN 1045-2. Ungünstige Parameterkombinationen können jedoch auch zu einer Erhöhung des GWP führen. Die Einordnung in CO2-Klassen des CSC-Systems weist Potenziale zur Einstufung in Level 1 und 2 auf. Insgesamt belegt die Studie, dass das ERC-System durch seine performanceorientierte Herangehensweise Möglichkeiten zur ökologischen Optimierung von Beton bzw. Betonbauteilen bietet. Voraussetzung für die Ausschöpfung dieser Potenziale ist eine integrale Planung, in der betontechnologische und konstruktive Anforderungen systematisch aufeinander abgestimmt werden.