concrete.matters – Praxis
Strategien zur produktbasierten Wiederverwendung von Beton
Im Rahmen eines Experimental Fellowships haben wir zwei materialorientierte Strategien zur Wiederverwendung von Beton entwickelt – ausgehend von realen Zuständen beim selektiven Rückbau, Abriss oder am Recyclinghof. REMIX nutzt Betonbruchstücke (groß/klein) aus dem Abriss, REMODULE setzt auf bewehrte oder unbewehrte Betonplatten aus dem Rückbau. Ziel ist die Überführung in praxistaugliche Bauprodukte für nachhaltigen Neubau.
Gerade das Tragwerk ist ein zentraler Hebel zur Emissionsreduktion: Mehr als 50% der grauen Energie steckt in Decken, Wänden und Fundamenten. In Mockups für Gebäudeklasse 4 haben wir Wohnungstrennwände (REMIX-Plansteine), Decken (Holz-Beton-Hybride, REMODULE) und Fundamente (unbewehrte Stapelfundamente, REMODULE) erprobt.
Alle Varianten wurden mit linearen sowie biobasierten/reversiblen Alternativen verglichen – Tragfähigkeit, Bauphysik, Emissionen, Kosten. Ergebnis: Produktbasierter Beton-Re-Use kann ökologisch und ökonomisch konkurrenzfähig sein.
Die gesamte Publikation ist hier zu finden:
Wiederverwendung im Bauwerk
Für ein Gebäude innerhalb der planetaren Grenzen muss neben der Nutzungsenergie auch immer stärker der Energiebedarf der Herstellung und der Ressourcenverbrauch reduziert werden. Für einen möglichst geringen ökologischen Fußabdruck stehen biobasierte Baustoffe wie Holz zunehmend im Fokus. Besonders im Tragwerk, wo etwa 56% der Grauen Energie im Material gebunden ist, bietet Holz eine vorteilhafte Möglichkeit, die Emissionen zu reduzieren. Doch auch wenn das Material besonders nachhaltig ist, hat es einige Eigenschaften, die eine Herausforderung darstellen.
Herausforderungen im Holzbau
Der Holzbau bringt vor allem brandschutztechnische und bauphysikalische Herausforderungen mit sich. Da Holz ein normal entflammbares Material ist, müssen die Querschnitte entweder überdimensioniert oder durch bauliche Maßnahmen geschützt werden. Brandabschnitte lassen sich so nur mit hohem technischen Aufwand realisieren. Da der Baustoff relativ leicht ist, muss für einen ausreichenden Schallschutz zusätzliche Masse ins Gebäude eingetragen werden, was mit weiteren Aufwänden verbunden ist. Vor allem im Sockelbereich kann Holz aufgrund der starken Feuchtigkeitsanfälligkeit nicht verwendet werden, sodass auf andere Baustoffe zurückgegriffen werden muss.
Sinnvolle Wiederverwendung von Beton
Innerhalb des Tragwerks lassen sich Träger und Stützen gut aus Holz oder wiederverwendetem Stahl realisieren. Überall da, wo Holz an seine Grenzen kommt, ist der Einsatz von wiederverwendetem Beton eine sinnvolle Ergänzung für einen möglichst kleinen CO2-Fußabdruck. Er kann als Wohnungstrennwand oder Decke aussteifende Funktionen übernehmen, den Brand- und Schallschutz garantieren und trägt als Fundament hohe Lasten in den Baugrund ab.
Gebäudeklasse 4
In Deutschland entfallen rund 95% der Wohngebäude auf Bauwerke mit drei bis vier Geschossen. Diese Gebäudeklasse 04 (GK4), die durch die Musterbauordnung (MBO) geregelt wird, bietet aufgrund weiter Verbreitung, konventioneller Bauweise sowie moderaten technischen Anforderungen vorteilhafte Bedingungen für die Wiederverwendung, weswegen hier der Fokus liegt. Diese Bauweise erfordert, dass das höchste Geschoss eine maximale Höhe von 13 Metern erreicht, mit Nutzungseinheiten von maximal 400 m². Zudem müssen Decken und Wohnungstrennwände hochfeuerhemmend (F60) sein und die Nutzlast für Wohngebäude liegt bei 1,5 kN/m².
Reuse als Bauteil
Plansteine aus Betonbruch
In Holzskelett- oder Rahmenbauten werden tragende Holzkonstruktionen häufig mit massiven Wandbauteilen kombiniert – insbesondere dort, wo erhöhte Anforderungen an den Brand- und Schallschutz bestehen, wie etwa bei Wohnungstrennwänden. Innerhalb der Gebäudeklasse 4 sind hier Bauteile mit einem Feuerwiderstand von F60 und einem Schallschutz von mindestens 53 dB erforderlich. Diese Werte lassen sich im reinen Holzbau nur durch kostenintensive Massivholzlösungen oder aufwändige Zusatzbeplankungen erreichen. Massive Wände bieten darüber hinaus den Vorteil einer aussteifenden Wirkung für das Gesamtsystem. Konventionell werden hierfür Kalksandsteinmauerwerke eingesetzt. Für eine nachhaltigere Bauweise lassen sich diese auch durch massive Plansteine aus wiederverwendetem Betonbruch ersetzen, was eine ressourcenschonende Alternative mit vergleichbaren bauphysikalischen Eigenschaften darstellt.
Stapelfundamente aus Betonplatten
Fundamente übernehmen im Holzbau eine besondere Rolle, da Holz empfindlich auf Feuchtigkeit reagiert und konsequent vom Erdreich getrennt werden muss. Der konstruktive Holzschutz hat in diesem Zusammenhang hohe Priorität. Üblicherweise werden Holzbauten auf Ortbetonfundamenten gegründet. Da die Lasten selbst bei drei- bis viergeschossigen Gebäuden im Vergleich zum Massivbau relativ gering ausfallen, können die Fundamente unbewehrt ausgeführt werden. Dies eröffnet die Möglichkeit, wiederverwendete, unbewehrte Betonplatten gestapelt als Streifen- oder Punktfundamente einzusetzen.
Hybriddecken aus Betonplatten
Auch bei Decken gelten innerhalb der Gebäudeklasse 4, ähnlich wie bei Trennwänden, hohe Anforderungen an den Brand- und Schallschutz. Einfache Holzdecken werden in bestimmten Fällen durch Betonelemente ergänzt – etwa in Form von Holz-Beton-Hybriddecken. Diese Lösung kommt insbesondere im mehrgeschossigen Holzbau oder bei erhöhten Anforderungen zum Einsatz. Hierfür bringen beide Materialien ihre jeweiligen Vorteile ein: Holz sorgt im Vergleich zu reinen Betondecken für ein geringeres Gesamtgewicht, Beton für den entsprechenden Schallschutz und Brandschutz. Um den Bauprozess zu optimieren, werden diese hybriden Deckenelemente häufig vorfabriziert geliefert. Der Betonanteil kann für ein nachhaltiges Gebäude durch wiederverwendete, unbewehrte Betonplatten ersetzt und in das bestehende System integriert werden.
REMIX Planstein
Die von uns als “REMIX” bezeichnete Strategie verfolgt das Ziel, möglichst große Mengen an grobstückigen Betonbruch mit möglichst wenig, emissionsarmen Frischbeton zu vergießen und in Form von massiven Plansteinen wieder in den Kreislauf einzubringen. Je größer das gegossene Volumen, desto größer dürfen die Bruchstücke sein – was ein Downcycling zu feiner Recyclingkörnung vermeidet. Nach dem Aushärten wird das große Volumen in genormte Formate zersägt.
Integration in lineare Bausysteme
Um eine breite Anwendbarkeit im konventionellen Hochbau sicherzustellen, wurden die REMIX Plansteine so dimensioniert, dass sie sich nahtlos in bestehende lineäre Mauerwerksysteme, insbesondere in die Formate des Kalksandsteinbaus, einfügen. Das ermöglicht die Verarbeitung mit etablierten Versatzgeräten, wie sie bereits heute im großformatigen Mauerwerksbau eingesetzt werden. Die aufwändige Entwicklung neuer Geräte und die mit ihrer Anwendung verbundene Schulung von Personal wird vermieden. So kann die Wiederverwendung ohne Systembruch und mit hoher baupraktischer Effizienz umgesetzt werden.
Prototypische Plansteine
Als Grundlage für die Formatentwicklung dienten gängige großformatige Kalksandsteine (z. B. 50 × 24 × 50 cm, ca. 170 kg). Um die REMIX-Steine möglichst nahtlos in bestehende Mauerwerksformate integrieren zu können, wurde ein Maß von 50 cm Länge, 24 cm Breite und maximal 40 cm Höhe definiert. Die gewählte Schalungshöhe von 40 cm orientierte sich dabei am Radius der verfügbaren Betonsäge und entsprach gleichzeitig der kleinsten Kantenlänge des Gusskörpers – was wiederum den maximal zulässigen Korndurchmesser des eingebrachten Betonbruchs auf etwa 13 cm begrenzte. Dieses Maß stellte einen Kompromiss dar zwischen handhabbarer Blockgröße, effizienter Ausnutzung des Bruchs und einem möglichst einfachen Zuschnitt. Der massive Ausgangsblock wurde schichtweise mit Frischbeton und grobstückigem Betonbruch befüllt. Durch gezielte manuelle Schichtung und Verdichtung entstand eine Packungsdichte mit einem Bruchanteil von rund 27 Volumenprozent.
REMODULE Fundament
Die von uns als “REMODULE” bezeichnete Strategie verfolgt das Ziel, unbewehrte Betonplatten mit minimalem technischem Aufwand in einen industriellen Kreislauf zurückzuführen. Beton wird aufgrund seiner Beständigkeit gegenüber Feuchtigkeit und Frost bei Fundamenten bevorzugt verwendet. Durch das Stapeln der Platten und die Verfugung mit Mörtel können sie einfach als Fundamente wiederverwendet werden.
Integration in lineare Bausysteme
Betonfundamente werden üblicherweise als Punkt- oder Streifenfundamente in Ortbetonbauweise erstellt, können aber auch als vorgefertigte oder teilvorgefertigte Elemente geliefert werden. Stapelfundamente funktionieren nach den gleichen statischen Prinzipien wie lineare Fundamente und lassen sich daher problemlos in bestehende Bausysteme integrieren. Die Dimensionierung der Stapelfundamente kann von linearen, unbewehrten Fundamenten adaptiert werden. Ein wesentlicher Vorteil von Stapelfundamenten gegenüber Ortbetonfundamenten ist die Vermeidung des Schalungsaufwands. Die Herstellung kann durch Vorfabrikation der Platten zusätzlich optimiert werden.
Statische Einflussgrößen
Die Aufnahme vertikaler Lasten stellt für Stapelfundamente kein Problem dar; diese werden über die Betonplatten und die Mörtelfuge in den Baugrund abgeleitet. Für die Aufnahme horizontaler Lasten, beispielsweise durch Winddruck, Erdbeben oder exzentrische Belastungen, muss die Schubfestigkeit der Mörtelfuge nachgewiesen werden. Zusätzlich sind Nachweise für die Gleit- und Kippsicherheit zu erbringen. Die maximale Belastung der Stapelfundamente wird nicht durch die Druckfestigkeit des Betons begrenzt, sondern primär durch die zulässige Bodenpressung des Baugrunds. Weitere relevante Faktoren sind die Bodenart und -konsistenz, das Setzungsverhalten (Gebrauchstauglichkeit) und eventuell Grundwasser. Die minimale Druckfestigkeit des Betons wird eher durch die Expositionsklassen (Frost, Chemie, Verschleiß, Betonkorrosion) als durch die statischen Anforderungen begrenzt.
Umsetzung
Für das Projekt wurden unbewehrte Bodenplatten von einer laufenden Baustelle der B&O Baugruppe in Berlin kostenfrei zurückgebaut und zur Verfügung gestellt. Die Platten wurden mit einer handgeführten Bodensäge in Modulgrößen von 1 × 1 m zugeschnitten, wobei diese Technik Schnitttoleranzen von 5 bis 10 cm mit sich brachte. Als Mockup realisiert wurde ein Punktfundament, wobei Streifenfundamente mit derselben Technik gefügt werden können. Da sich die Last im unbewehrten Fundament zwischen 45 und 60 Grad in Richtung Baugrund ausbreiten, wurden die Platten materialsparend pyramidenförmig gestapelt. Die erste Platte wurde mittels Maurerkran auf eine Sauberkeitsschicht aus RC-Körnung gelegt, die zweite mit Holzkeilen ausgerichtet und mit Kalk-Trass-Mörtel verfugt. Die Metallkonsole für die Holzstütze wurde mittels konventioneller Betondübel verschraubt.
REMODULE Decke
Die Wiederverwendung von Betonplatten als hybride, vorgefertigte REMODULE-Plattenbalken zielt darauf ab, die jeweiligen Vorteile von Beton und Holz in einem Bauteil zu vereinen. Während Holz ein nachhaltiger, nachwachsender Baustoff ist, kommt es bei Anforderungen an den Brand- und Schallschutz an seine Grenzen. Beton hingegen bietet durch seine hohe Dichte einen guten Schall- und Brandschutz. Durch die Kombination beider Materialien entstehen leistungsfähige Deckenelemente mit verbesserter CO₂-Bilanz: Die eingesetzten Holzbalken reduzieren den Betonbedarf signifikant, während die Verwendung rückgebauter Betonplatten die Emissionen gegenüber konventionellen Betondecken nochmals deutlich verringert. Gleichzeitig kann das vorgefertigte Deckenelement ohne spezielle Kenntnisse über Wiederverwendung direkt in den Holzbau integriert werden, was eine breite Anwendung in der Planung erleichtert.
Integration in lineare Bausysteme
Die Kombination von Holz und Beton in hybriden Deckensystemen ist mittlerweile ein bewährter Ansatz in der linearen Baupraxis, insbesondere zur Reduktion des Betonvolumens. REMODULE Decken knüpfen an diese Entwicklung an und ersetzen den Betonanteil vollständig durch wiederverwendete Betonplatten. Die Module werden vollständig im Werk vorgefertigt und zur Montage auf die Baustelle geliefert, was den Bauprozess erheblich beschleunigt. Die Produktionslogik der Elemente lässt sich einfach auf die REMODULE Decken übertragen. Damit wird die Wiederverwendung von Betonplatten in einen standardisierten, vorgefertigten Bauprozess überführt. Durch die Adaption von standardisierten Holzbauanschlüssen wird eine zusätzliche Komplexität für Planung oder Ausführung vermieden.
Statische Einflussgrößen
Die REMODULE Decke setzt im Sinne einer Lowtech-Lösung auf unbewehrte Betonplatten, die auf zwei Seiten linear auf Holzbalken aufliegen. Für die statische Leistungsfähigkeit ist daher die Restzugfestigkeit der Betonplatte entscheidend, die sich in Abhängigkeit von Druckfestigkeit und Plattenstärke bewerten lässt. Das sogenannte Sprungmaß ergibt sich dabei aus dem Abstand der Holzbalken zueinander und definiert das Lasteinzugsfeld der Balken. Die Fugen der einzelnen Modules werden vor Ort mit Frischbeton vergossen und bilden so eine aussteifende Platte.
Umsetzung
Ausgehend von den in Berlin zurückgebauten Modulen von 1 × 1 m und einer Druckfestigkeit von C12/15 war das Sprungmaß der Decke für das Mockup vorgegeben. Das Gesamtmodul war 2 m breit und spannte 3 m weit – ein typisches Maß im Wohnungsbau. Zunächst wurden Haupt- und Nebenträger aus Holz montiert, danach die Betonplatten mit der glatten Seite nach unten eingelegt. Geplant ist, die Fugen mit Frischbeton zu verfüllen, um den Schubverbund mit den Holzbalken sicherzustellen, sowie die Oberseite mit einer nivellierenden Schüttung zu glätten. Durch den Verguss entsteht eine durchgehende Platte, das Modul selbst kann aber zurückgebaut werden. Im Mockup wurden diese Schritte zwecks vollständiger Rückbaubarkeit bewusst ausgelassen.
Programm
Experimental Fellowship
bei Bauhaus Earth
Ort
Berlin
Jahr
2025
Kooperation mit
Experimental Foundation
Bauhaus Earth
Planung
Georg Feldmann , WP Ingenieure,
Prof. Dr. Ing. Klaus Pistol, Jannis Moyen FH Potsdam
Florian Förster, Büro Happold
Sebastian Klemm, Bauhaus Erde
Akif Toraman, Toraman Betonbohren und Sägen
Sven Preuß, Graf Baustoffe
Mitwirkende
Chrissie Muhr, Experimental Foundation
Rosa Hanhausen, Alexine Sammut, Bauhaus Erde
Jonas Läufer, Jannik Oslender, Conrad Risch, Jonathan Schmalöer,
Antonia Stolz, Baukreisel
Alexandra Emilianov
Unterstützt von
Prof. Dr. Ing. Evelin Rottke, FH Aachen
Stefan Anders, B&O Bau Potsdam
Simon Kimmel, Tegel Projekt GmbH
Dr. Franziska Struck, Brüninghoff GmbH & Co. KG
Ben Gadegast, Graf Baustoffe GmbH
Enrico Trender, Kemroc Spezialmaschinen GmbH
Roman Nickel, WIWA Wilko Wagner GmbH