Auf einen Blick
- Selbstverdichtender Beton (SCC) mit Kokosnussschalen, Palmkernschalen und Recycling-Zuschlag erfolgreich getestet
- Optimierte Mischungen erreichen Druckfestigkeiten von 18–23 MPa für strukturelle Anwendungen
- Reduzierter Bedarf an natürlichen Zuschlagstoffen unterstützt Kreislaufwirtschaft und UN-Nachhaltigkeitsziele
- Praktische Mischungsempfehlungen mit Wasser-Zement-Werten von 0.60 und Fließmittel-Dosierungen bis 1.5%
- Lösungen für Regionen mit begrenzten natürlichen Ressourcen wie Westafrika
Werkstoffeigenschaften optimierter SCC-Mischungen
Die Forschungsarbeit dokumentiert systematische Untersuchungen an dreizehn verschiedenen Betonmischungen nach dem Central Composite Design (CCD). Die optimierte Kokosnussschalen-SCC-Mischung (CSSCC) erreichte mit 0.75% Fließmittel-Dosierung und einem Wasser-Zement-Wert von 0.60 eine Druckfestigkeit von 22.88 MPa sowie eine Spaltzugfestigkeit von 2.91 MPa. Die Recycling-Zuschlag-Mischung (RCASC) erzielte bei 0.53% Fließmittel und gleicher Wasser-Zement-Ratio 20.13 MPa Druckfestigkeit, während die Palmkernschalen-Variante (PKSSCC) bei höherer Fließmittel-Dosierung von 1.49% immer noch 18.14 MPa erreichte. Alle Werte erfüllen Mindestanforderungen für strukturelle Anwendungen nach EFNARC- und BS EN-Normen.
Rheologische Eigenschaften und Verarbeitbarkeit
Neben den mechanischen Kennwerten wurden sämtliche Mischungen auf ihre rheologischen Eigenschaften geprüft. Die Untersuchungen umfassten Slump-Flow-Tests, L-Box-Messungen und V-Funnel-Prüfungen zur Charakterisierung der Fließfähigkeit, des Füllvermögens und der Viskosität. Die Ergebnisse zeigen, dass alle optimierten Mischungen die Kriterien für selbstverdichtenden Beton erfüllten. Besonders hervorzuheben ist, dass 13 verschiedene Mischungsdesigns systematisch bewertet wurden, um praktische Richtlinien für die Mischungszusammenstellung abzuleiten. Die Studien bestätigen, dass agrarische Abfallstoffe und Recycling-Materialien die Frischbetoneigenschaften nicht negativ beeinflussen, wenn die Mischungsparameter korrekt eingestellt werden.
Nachhaltigkeitspotenzial und Ressourceneffizienz
Die Verwendung von Kokosnussschalen, Palmkernschalen und recyceltem Bauabbruch als Zuschlagstoffe reduziert den Bedarf an natürlichen Gesteinskörnungen signifikativ. Die Studie verweist explizit auf die Vereinbarkeit mit Kreislaufwirtschaftsprinzipien und den Nachhaltigkeitszielen der Vereinten Nationen. Die Materialien stammen aus Nigeria, wo Kokosnuss- und Palmölproduktion große Mengen an agrarischen Abfällen erzeugen, die bisher ungenutzt blieben. Gleichzeitig wird Bauabbruch als Wertstoffquelle erschlossen. Die Forschung zeigt praktische Wege auf, wie lokale Ressourcen in Regionen mit begrenzten natürlichen Zuschlagstoffvorkommen erfolgreich eingesetzt werden können.
Transferpotenzial für Maurer
Direkte Anwendungsmöglichkeiten: Maurer können die dokumentierten Mischungsverhältnisse bei der Herstellung von Beton- und Stahlbetonkonstruktionen einsetzen. Selbstverdichtender Beton eignet sich besonders für dünnwandige Bauteile, stark bewehrte Konstruktionen und komplexe Schalungsgeometrien, wo konventionelle Verdichtung schwierig ist. Die Eliminierung von Rüttelgeräten spart Arbeitszeit und reduziert Lärmbelastung auf Baustellen.
Regionale Beschaffungsvorteile: In Gebieten mit begrenztem Zugang zu natürlichen Gesteinskörnungen – etwa in Westafrika oder anderen tropischen Regionen mit Kokosnuss- und Palmölproduktion – können lokale Abfallstoffe kostengünstig beschafft werden. Auch in Mitteleuropa bietet recycelter Bauabbruch zunehmend eine preiswerte Alternative zu Primärzuschlagstoffen.
Praktische Umsetzung: Die Mischungsempfehlungen mit Wasser-Zement-Werten von 0.45 bis 0.60 und Fließmittel-Dosierungen von 0.53% bis 1.49% bieten konkrete Orientierung für die Betonherstellung. Maurer sollten bei der Anwendung die Frischbetontemperatur und die Feuchte der Zuschlagstoffe berücksichtigen, da diese Parameter die Wirksamkeit der Fließmittel beeinflussen.
Barrieren und Lösungsansätze: Die Verfügbarkeit von zertifizierten Recycling-Zuschlagstoffen und agrarischen Abfällen in bautechnisch nutzbarer Qualität variiert regional. Maurerbetriebe sollten Kontakte zu lokalen Aufbereitungsanlagen und Agrarlieferanten aufbauen. Für Qualitätssicherung sind begleitende Laborprüfungen empfehlenswert, bis betriebsinterne Erfahrungswerte vorliegen.
Fazit
Die wissenschaftliche Untersuchung belegt eindrücklich, dass selbstverdichtender Beton mit nachhaltigen Zuschlagstoffen praxistaugliche Festigkeiten erreicht und damit eine echte Alternative zu konventionellem Beton darstellt. Für das Maurerhandwerk eröffnen sich neue Möglichkeiten der Ressourceneffizienz und Kostensenkung, insbesondere in Regionen mit verfügbaren agrarischen Abfällen oder recyceltem Baumaterial. Die Forschung liefert konkrete Mischungsrichtlinien und validiert die technischen Eigenschaften umfassend nach anerkannten Normen.
Der Transfer in die Baupraxis erfordert Investitionen in regionale Lieferketten und Qualitätssicherung. Bauunternehmen, die nachhaltige Bauweisen frühzeitig etablieren, positionieren sich vorteilhaft für steigende ökologische Anforderungen im Baubestellungs- und Ausschreibungswesen.
Quellen
- Primär: Sustainable self-compacting concrete with agro-waste and recycled aggregates. https://doi.org/10.1007/s44416-026-00049-5
- Mechanical and durability properties of sustainable self-compacting concrete with recycled concrete aggregate and fly ash, slag and silica fume (2019). Construction and Building Materials.
- An overview on mixture design of self‐compacting concrete (2018). Materials and Structures.
- Admixtures Used in Self-Compacting Concrete: A Review (2019). Journal of Materials in Civil Engineering.
- Current Levels and Management of Solid Wastes in Nigeria (2017). Journal of Solid Waste Technology and Management.
- Experimental study of thermal properties of concrete with partial replacement of coarse aggregate by coconut shell (2019). Materials Today: Proceedings.
- Evaluating the durability properties of self compacting concrete made with coarse and fine recycled concrete aggregates (2018). Construction and Building Materials.
- Construction and demolition waste best management practice in Europe (2018). Resources, Conservation and Recycling.
- Recycling value of building materials in building assessment systems (2011). Building Research & Information.