Auf einen Blick

  • CO₂-Härtung erreicht in 24 Stunden Festigkeiten, die bei konventioneller Wasserhärtung mehrere Tage benötigen
  • Optimaler Flugasche-Anteil liegt bei ca. 5% – höhere Beimischungen (≥15%) führen zu Festigkeitsverlusten
  • CO₂-Härtung speichert Kohlendioxid dauerhaft im Zementstein und verbessert die Porenstruktur
  • Verfahren reduziert CO₂-Emissionen durch teilweisen Zementersatz und aktive CO₂-Bindung
  • Technologie im Labor validiert (TRL 4), Übertragung in baupraktische Anwendung erfordert Infrastruktur für CO₂-Beaufschlagung

Beschleunigte Frühfestigkeit durch CO₂-Härtung

Die wissenschaftliche Untersuchung vergleicht zwei grundlegend unterschiedliche Härtungsverfahren für Beton: die konventionelle Wasserlagerung und die innovative Kohlendioxid-Beaufschlagung. Die Ergebnisse zeigen, dass CO₂-Härtung die Frühfestigkeit von Beton signifikant verbessert. Während konventionelle Wasserhärtung üblicherweise über 28 Tage erforderlich ist, um die Endfestigkeit vollständig zu entwickeln, erreichen Probekörper nach 24 Stunden CO₂-Behandlung vergleichbare Festigkeitswerte. Dieser Beschleunigungseffekt beruht auf chemischen Karbonatisierungsreaktionen zwischen dem Kohlendioxid und den Hydratationsprodukten des Zements.

Dabei wird das Kohlendioxid nicht nur als Härtungsmittel eingesetzt, sondern dauerhaft in der Zementmatrix gebunden. Die Phenolphthalein-Prüfung – ein etabliertes Verfahren zur Bestimmung der Karbonatisierungstiefe – bestätigte eine wirksame CO₂-Einbindung in die Betonstruktur. Dies bedeutet, dass das Treibhausgas langfristig gespeichert wird und nicht wieder in die Atmosphäre entweicht. Für baupraktische Anwendungen erschließt sich hieraus das Potenzial verkürzter Ausschalfristen und schnellerer Baufortschritte, insbesondere bei Zeit-druckprojekten oder winterlichen Bedingungen.

Die CO₂-Härtung komprimiert den Festigkeitsaufbau von Wochen auf Stunden und bindet gleichzeitig CO₂ dauerhaft im Baustoff.
TRL 4: Technologische Validierung im Labor

Optimale Flugasche-Beimischung und Festigkeitsentwicklung

Die Forschungsarbeit untersuchte systematisch den Einfluss unterschiedlicher Flugasche-Anteile auf die Betonfestigkeit. Die Variation erstreckte sich von 0 bis 25% Zementersatz durch Flugasche, kombiniert mit verschiedenen Härtungsdauern von 6, 12 und 24 Stunden. Die Auswertung zeigt, dass ein Beimischungsgrad von ca. 5% Flugasche die optimale Balance zwischen Festigkeit und Nachhaltigkeit darstellt. Bei diesem Anteil erreichten die Probekörper vergleichbare oder sogar verbesserte Festigkeitswerte im Vergleich zum Referenzbeton ohne Flugasche – und zwar unter beiden Härtungsverfahren.

Bei höheren Flugasche-Gehalten ab 15% verzeichneten die Forschenden jedoch einen deutlichen Festigkeitsrückgang. Die Ursache liegt in der zunehmenden Verdünnung der zementären Bestandteile, die für die Festigkeitsbildung maßgeblich sind. Zwar konnte die CO₂-Härtung diesen Verlust teilweise kompensieren, jedoch nicht vollständig ausgleichen. Für die Praxis bedeutet dies: Höhere Flugasche-Anteile erfordern angepasste Mischungsentwürfe und gegebenenfalls verlängerte Nachbehandlungszeiten. Die Kombination aus moderatem Flugasche-Anteil (5%) und CO₂-Härtung bietet daher die vorteilhafteste Lösung für sowohl hohe Festigkeit als auch reduzierten ökologischen Fußabdruck.

5% Flugasche-Beimischung ist die empfohlene Obergrenze für optimale Festigkeit – höhere Anteile mindern die Druckfestigkeit signifikant.
TRL 4: Technologische Validierung im Labor

Transferpotenzial für Maurer

Für das Maurerhandwerk ergeben sich aus den Forschungsergebnissen konkrete Handlungsoptionen. Da die CO₂-Härtung kontrollierte Umgebungsbedingungen erfordert, stehen vorgefertigte Bauteile als erste Anwendungsmöglichkeit im Fokus. Maurerbetriebe können diese Technologie bereits heute in bestimmten Bereichen berücksichtigen:

Handlungsempfehlung 1 – Fertigteilbeschaffung prüfen: Fragen Sie bei Lieferanten von Betonfertigteilen, Pflastersteinen oder Mauersteinen gezielt nach CO₂-gehärteten Produkten. Erkundigen Sie sich nach produktspezifischen Festigkeitsdaten und ob der Flugasche-Anteil im zulässigen Bereich (bis 5%) liegt. Produkte mit CO₂-Härtung können kürzere Lieferzeiten aufweisen und sollten in der Beschaffungsplanung berücksichtigt werden.

Handlungsempfehlung 2 – Kalkulation anpassen: Berücksichtigen Sie bei Baustellen mit engen Zeitfenstern oder saisonalem Druck (z. B. Winterbaustellen), dass CO₂-gehärtete Fertigteile potenziell schneller verfügbar sind. Kalkulieren Sie reduzierte Standzeiten und verzichtbare Beschleunigungskosten in Ihre Angebote ein. Die schnellere Festigkeitsentwicklung kann die Bauzeitenverkürzung ermöglichen.

Handlungsempfehlung 3 – Nachhaltigkeitskommunikation einsetzen: Nutzen Sie die CO₂-Speicherwirkung als Differenzierungsmerkmal in Angeboten für Bauherren mit Nachhaltigkeitsanforderungen. Betonen Sie, dass Flugasche-haltige, CO₂-gehärtete Produkte sowohl weniger Zement benötigen als auch aktiv Kohlendioxid einbinden. Dies stärkt die Position im Wettbewerb um nachhaltige Bauprojekte.

Handlungsempfehlung 4 – Qualitätssicherung bei der Annahme: Prüfen Sie bei der Annahme von Flugasche-haltigen Produkten die dokumentierten Festigkeitswerte und lassen Sie sich die Flugasche-Anteile bestätigen. Produkte mit mehr als 15% Flugasche-Ersatz erfordern erhöhte Aufmerksamkeit hinsichtlich der Langzeitfestigkeit und sollten kritischer beurteilt werden.

Zum aktuellen Stand (TRL 4) ist die Technologie im Labor validiert. Die Übertragung in breite baupraktische Anwendungen erfordert noch Entwicklungsarbeit, insbesondere bei der Infrastruktur für CO₂-Härtungskammern. Maurerbetriebe sollten die technologische Entwicklung beobachten und regelmäßig bei Fertigteilherstellern nach Marktreife und Produktverfügbarkeit anfragen.

Fazit

Die untersuchte CO₂-Härtungstechnologie mit Flugasche-Beimischung bietet erhebliches Potenzial für einen schnelleren, nachhaltigeren und potenziell kostengünstigeren Betonbau. Die beschleunigte Festigkeitsentwicklung innerhalb von 24 Stunden und die dauerhafte CO₂-Speicherung wurden im Laborumfeld überzeugend belegt. Für Maurer erschließt sich der praktische Nutzen zunächst über vorgefertigte Bauteile, wo kontrollierte Härtungsbedingungen am ehesten realisiert werden können. Mit fortschreitender technologischer Reife und Infrastrukturverfügbarkeit werden weitere Anwendungsfelder erschließbar. Eine kontinuierliche Beobachtung dieser Entwicklung empfiehlt sich für zukunftsorientierte Betriebe.

Quellen