bedeckt München 20°

Baumaterial:Basalt spart Beton

Neubaumonitoring für Norddeutschland

Arbeiter leeren auf einer Baustelle ein Behältnis für Beton, dem bisher gebräuchlichsten Baumaterial.

(Foto: Daniel Bockwoldt/dpa)

Zum Bauen braucht man hochwertigen Sand, aber der ist immer schwerer zu bekommen. Forscher haben eine interessante Alternative entwickelt.

Von Gabriela Beck

Sand ist nach Wasser der kostbarste Rohstoff der Welt. 50 Milliarden Tonnen werden weltweit jährlich verbraucht, vor allem in der Baubranche. Für das Aufschütten von Land, aber hauptsächlich als Bestandteil von Beton, dem gebräuchlichsten Baumaterial der Gegenwart. Die Folge: Sand wird knapp. Ein Scherz, sollte man meinen. Doch nicht jede Art von Sand eignet sich für die Betonproduktion. Wüstensand zum Beispiel ist zwar massenhaft vorhanden, aber meist zu fein. Es fehlen die mittlere Korngröße und der Grobsand, die durch ihre höheren Reibungswiderstände Druckkräfte aufnehmen können und damit Beton überhaupt erst belastbar machen.

Hochwertiger Bausand ist inzwischen so begehrt, dass er illegal von Stränden gebaggert oder vom Meeresboden abgesaugt und auf dem Schwarzmarkt gehandelt wird. Wer "Sandabbau" oder "Sandraub" in eine Suchmaschine eingibt, findet Berichte über indische Behörden, die konfiszierte Lkw-Ladungen voller Sand wie einen Kokain-Fund präsentieren und indonesische Inseln, die aus dem Ozean verschwinden. In vielen Ländern haben sich mittlerweile mafiöse Strukturen gebildet, die sich weder um Gesetze noch um die Umwelt scheren. Die Auswirkungen sind laut einem Bericht des Uno-Umweltprogramms UNEP von 2019 dramatisch: Flüsse und Küsten erodieren, Ökosysteme werden geschädigt, Lebensräume zerstört.

Um der Sandknappheit entgegenzuwirken, wäre es sinnvoll, Beton einzusparen. Ein Schlüsselmaterial könnte Basalt sein, ein weltweit häufig vorkommender Naturstein vulkanischen Ursprungs. "Im Gegensatz zu Sand gibt es genug davon. Jeder sitzt auf Basalt", sagt Martin Meidinger. Der Masterstudent im Studiengang Advanced Materials and Manufacturing an der Hochschule Aalen entwickelt in Kooperation mit der Firma C-CON aus Sindelfingen eine Webmaschine, die Basaltstäbe zu stabilen Bewehrungsmatten für den Betonbau verweben kann. Bislang werden zur Verstärkung von flächigen Betonbauteilen wie Decken oder Wänden Stahlgitter eingesetzt. "Basaltstäbe haben eine viel höhere Zugfestigkeit als Stahlstäbe. Und sie sind etwa viermal leichter. Dadurch können mit Basalt bewehrte Betonbauteile viel dünner ausgelegt werden", erklärt der Jungforscher.

Das Material korrodiert nicht, rostet nicht

Anders als Stahl korrodiert das Material zudem nicht bei Kontakt mit Wasser und Sauerstoff. Es rostet nicht. Die vor Feuchtigkeit schützende Betonüberdeckung kann deshalb von den bei einer Stahlarmierung üblichen vier Zentimetern auf einen Zentimeter reduziert werden. Bis zu 50 Prozent Betoneinsparung seien mit einer Basaltbewehrung möglich, hat Meidinger berechnet. Bedenkt man, dass acht Prozent der weltweiten CO2-Emissionen durch die Zementindustrie verursacht werden, ergibt das einen erheblichen Effekt.

Um das Gestein in Stabform zu bringen, wird es - vereinfacht gesagt - bei Temperaturen von mehr als 1300 Grad geschmolzen und dann zu feinen Fäden gesponnen, die mit Kunstharz zu Strängen unterschiedlichen Durchmessers verklebt werden. Anschließend werden diese profiliert und besandet. Das verbessert den Verbund zum Beton.

Einen anderen Ansatz, mit basaltbewehrtem Beton Material zu sparen verfolgt das Forschungsprojekt Fasalt an der Hochschule München. Wissenschaftler der Fakultät für Bauingenieurwesen haben einen Weg gefunden, vorgehängte Sichtbetonfassaden zu sanieren, ohne die Elemente ganz entfernen und durch neue ersetzen zu müssen. Stattdessen hängt man in einem ersten Schritt eine Basaltbewehrung vor die Altfassade, nach dem Entfernen des geschädigten Altbetons an der Oberfläche. Dann wird ein hoch-alkalischer Spritzmörtel in einer dünnen Schicht aufgebracht. Er unterbindet die weitere Korrosion des Bewehrungsstahls im Altbeton.

"Vor allem während des Baubooms in den 70er-Jahren wurde viel Sichtbeton eingesetzt, der jetzt überall zu bröckeln beginnt", sagt Projektleiterin Andrea Kustermann. "Da kommt einiges an Sanierungsvolumen auf uns zu." Das Instandsetzen bestehender Gebäude sei zwar meist ökologischer, doch auch für den Neubaubereich sieht sie in basaltbewehrtem Beton einen großen Vorteil gegenüber Stahlbeton. Er wäre später vermutlich als Ganzes recycelbar. Denn der Anteil an Kunstharzen in den Basaltstäben ist so gering, dass er unter der Grenze liegt, die als Fremdkörper im Recyclingmaterial toleriert wird. Anders als bei Stahlbeton müsste die Bewehrung also nicht zuerst aussortiert werden. Zu Gesteinskörnern gebrochen, könnte das Material von Neuem in der Betonproduktion eingesetzt werden, ohne der Erde weitere Sandressourcen zu stehlen.

© SZ/kö
Zur SZ-Startseite

Lesen Sie mehr zum Thema