Die Bauindustrie steht heute vor zunehmenden Herausforderungen durch die Klimakrise. Höhere Temperaturen im Sommer führen nicht nur zu schwierigen Arbeitsbedingungen – auch das eingesetzte Baumaterial leidet mit der Hitze. Insbesondere für Betonagen sind stabile und nicht zu hohe Temperaturen wichtig für eine erfolgreiche und vorschriftsmäßige Umsetzung. Betonkühlung wird daher immer mehr zum Muss. Dazu gibt es verschiedene Methoden. Nahezu alle Bestandteile für Beton können gekühlt werden, je nach den lokalen Gegebenheiten und je nach Wetter. Zu beachten sind technische und wirtschaftliche Aspekte.

Wasser und Zement reagieren beim Abbinden von Beton exotherm, der Frischbeton erwärmt sich. Vor allem in großen Bauteilen können Temperaturspitzen entstehen, die innere Spannungen erzeugen. Bei der Abkühlung des Frischbetons können diese Zwangsspannungen zu unerwünschten Rissen führen. Das mindert die Qualität des Betons und die Langlebigkeit des Bauwerkes.

Vermieden werden können solche Zwangsspannungen über eine niedrigere Temperatur des Frischbetons. Alle Betonausgangsstoffe können mit verschiedenen Methoden gekühlt werden, sowohl vor Ort als auch im Fahrmischer. Zahlreiche Vorgaben und Richtlinien begrenzen die erlaubte bzw. empfohlene Temperatur von Frischbeton je nach Einsatzgebiet zwischen maximal 22 und 30 Grad Celsius.

Kühlverfahren von Frischbeton

Die bei Betonagen anliegenden Temperaturen hängen von mehreren Faktoren ab: Zementart und -menge, Mischungsverhältnis von Wasser und Zement, Umgebungstemperatur, Temperatur des Frischbetons, Volumen der Bauteile und von den beigefügten Zusatzmitteln. Die Hydratationswärmeentwicklung kann also auch an mehreren Punkten beeinflusst werden.

Die Kühlung von Frischbeton kann entweder über Kälteaggregate mittels elektrischer Energie in Form von Kaltwasser oder Kaltluft oder durch Gase (Flüssigstickstoff, flüssiges CO₂) erreicht werden. An jeder Stelle der Herstellung von Frischbeton kann gekühlt werden. Vor dem Mischen können der Zement, die Zuschlagstoffe oder das Zugabewasser gekühlt werden.

Cryoment-Verfahren: effiziente Betonkühlung

Bei mittleren und großen Betonmengen, hohen Außentemperaturen und großen Stundenleistungen ist eine Zementkühlung das geeignete Verfahren. Diese Technologie besteht aus zwei eigenständigen Verfahren mit unterschiedlichen Anwendungsgebieten. Bei dem von Messer entwickelten Verfahren Cryoment-Flow wird der im Straßentankwagen angelieferte Zement beim Einlagern in die örtlichen Zementsilos auf die gewünschte Zieltemperatur abgekühlt. Das reduziert die Temperatur des Frischbetons bei üblichen Rezepturen um etwa fünf Grad.

Beim Verfahren Cryoment-InTime wird der Zement mittels Wirbelschichtverfahren auf eine Temperatur von minus 190 Grad abgekühlt und dann unmittelbar zur Zementwaage gefördert. Das Verfahren arbeitet „just-in-time“. Es erfolgt keine direkte Bevorratung von kaltem Zement, somit werden Kälteverluste reduziert.

Weitere Methoden der Betonkühlung

Während des Mischens ist die Lanzenkühlung eine weitere Methode. Die Kühlung erfolgt mittels Sprühlanzen im LKW-Transportmischer. Allerdings kann der Kontakt zwischen dem Flüssigstickstoff und dem Frischbeton eine schädigende Wirkung auf die Betonzusatzstoffe haben. Daher wird dieses Verfahren nur noch im Notfall eingesetzt.

In den kommenden Jahren wird vermehrt die Kombination unterschiedlicher Kühlmethoden für Frischbeton notwendig werden. In Mitteleuropa beträgt die zu erwartende maximale Frischbetontemperatur derzeit zwischen 30 und 34 Grad Celsius, in seltenen Fällen mehr. Somit ergibt sich eine erforderliche Abkühlrate für den Frischbeton von derzeit bis zu 12 Grad Celsius. Bei der Ermittlung der notwendigen Abkühlrate muss neben der geforderten Frischbetontemperatur die Erwärmung im Transportfahrzeug auf dem Weg zur Baustelle, die Erwärmung durch das Pumpen des Frischbetons und ein Sicherheitsaufschlag berücksichtigt werden.

Fazit: Zur Kühlung von Frischbeton gibt es mehrere Verfahren, die je nach Größe des Bauprojekts, je nach Lage und hinsichtlich der klimatischen Bedingungen abgestimmt werden müssen. Messer liefert hier wertvolle Erfahrungswerte und berät gerne zum Einsatz des geeigneten Mix an Kühlmethoden. Klimatische Bedingungen bedingen vermehrt eine Kombination der eingesetzten Kühlmethoden, insbesondere von Zementkühlung und Wasserkühlung.

Zu bedenken ist der Kostenfaktor: Je nach Wahl des Kühlmixes sind Aufschläge zwischen zehn Prozent bis zu 50 Prozent einzukalkulieren.

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