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Flüssigbodenverfahren revolutioniert den Tiefbau

Klimawandel und Nachhaltigkeit sind mittlerweile allgegenwärtige Themen geworden und mehr als nur Schlagwörter.

Der Wandel hin zum nachhaltigen Wirtschaften mit unseren Ressourcen macht keinen Halt vor der Baubranche und erfordert ein Umdenken, weg vom hergebrachten „immer weiter so“. Hierbei gilt es jedoch, keine unüberwindlichen Verbote aufzubauen und die Modernisierung des Landes weiter zu erschweren, sondern einfach nutzbare und dennoch wirkungsstarke Lösungen zu liefern.

Architekten, Planer und Bauunternehmen brauchen ökonomische und ökologische Alternativen zur aktiven Einleitung des notwendigen Wandels in der Bauindustrie.

Der Hochbau nutzt bereits Bewertungsstandards für Gebäude wie den DGNB, bewertet Gebäude nach ihrer Energieeffizienzklasse und macht selbst Finanzierungen und Fördermittel von messbaren Nachhaltigkeitskriterien abhängig.

Der Tiefbau hingegen ist und bleibt bisher in Sachen Nachhaltigkeit und Energieeffizienz ein unbeschriebenes Blatt. Boden wird noch allzu oft als Abfall betrachtet und auf Deponien abgefahren, Austauschmaterialien wie Sand oder Kies werden in Kiesgruben abgebaut und zerstören dafür die Landschaft, LKWs fahren lange Strecken und Beton sowie Stahl sind nicht wegzudenken für den Spezialtiefbau.  

Der Tiefbau verdient es, ebenso wie der Hochbau, neu gedacht zu werden. Der Tiefbau mit seinen umfangreichen Projektgrößen kann einen hohen Anteil am Umbau der Wirtschaft hin zu Zero Emission und zu einem zunehmenden Energiemix/-autarkie beitragen. Wasserstoffleitungen, Gasleitungen, Hochspannungskabel, Ladesäulen für die E-mobilität, Fernwärmetrassen, Glasfaserkabel, 5G, Sanierung von Wegen, Straßen und Autobahnen, Hochwasser- und Küstenschutz, Renaturierung, … der Umfang und die Vielseitigkeit der verlangten Aufgaben sind mindestens mit denen des Hochbaus gleichzusetzen.

Das Flüssigbodenverfahren

Ein immer wirksamerer Baustein, um den Tiefbau neu zu denken ist das RSS Flüssigbodenverfahren. Es findet bereits seit mehr als 20 Jahren Anwendung, erfährt ständig Zuwachs an neuen Anwendungen und erregt zunehmend Aufmerksamkeit durch seine wachsende Vielfalt an technischen Lösungsmöglichkeiten.

Der Kern des RSS Flüssigbodenverfahrens besteht in der Verwendung jeglichen örtlich vorkommenden Bodens als intelligenten Baustoff mit steuerbaren Eigenschaften, die an die jeweilige Bauaufgabe spezifisch angepasst werden. Diese Besonderheit des Verfahrens ermöglicht viele grundlegend neue Lösungen im Tiefbau. Dabei werden 97% des Ausgangsbodens mit oft weniger als 3% Zuschlagsstoffen versehen, bestehend aus einem Zement, Wasser und speziellen Tonmineralien. So kann das RSS Flüssigbodenverfahren erstmals sicherstellen, dass der mit diesem Verfahren hergestellte Flüssigboden Eigenschaft besitzt, die mit denen des Umgebungsbodens vergleichbar sind und sich so keine für die Infrastruktur schädlichen „Fremdkörper“ im Untergrund bilden.

Übersicht über den Verfahrensablauf des Flüssigbodenverfahrens
Übersicht über den Verfahrensablauf des Flüssigbodenverfahrens

Zunächst wird der jeweilige Ausgangsboden im RSS Flüssigbodenverfahren nicht mehr zu Abfall, da er die Baustelle nicht verlassen muss, sondern wird zu einem gezielt einstellbaren Baustoff. Entsprechend der geplanten technischen Anwendung können die Eigenschaften des Flüssigbodens auf Vorgabe der Planer/Architekten gezielt eingestellt werden.

Übersicht über die drei Kerne des Flüssigbodenverfahrens
Übersicht über die drei Kerne des Flüssigbodenverfahrens

Der erste Kern des Verfahrens besteht in der gezielt steuerbaren Anpassbarkeit der Eigenschaften des Flüssigbodens an die gewünschte Anwendung. So kann u.a. der Lambda Wert gesteuert werden zur Verbesserung der Wärmeabfuhr bspw. für Erdkabel beim Ausbau erneuerbarer Energien. Es kann der Lambda Wert ebenso wärmedämmend eingestellt werden, zur Steigerung der Energieeffizienz von Gebäuden in der Bodenplatte oder in Kellern. Bei dem Bau wasserdichter Baugruben ohne verlorenen Stahl und ohne Beton kann Flüssigboden wasserdicht und in seinen Scherparametern an die statischen Erfordernisse angepasst, eingestellt werden. Die benötigte Tragfähigkeit kann gezielt an die für Straßen oder Fundamente erforderlichen Größen angepasst werden. Dabei werden gezielt Scherparameter wie Kohäsion, Reibungswinkel und Elastizität beeinflusst, um damit den aus der statischen Nachweisführung herleitbaren Anforderungen und statischen Vorgaben von Tragwerksplanern zu entsprechen. Die Dichte des Materials kann variabel eingestellt werden, um gezielt Unterschiede zum Umgebungsboden zu erzeugen und so effektiven Wurzelschutz zu ermöglichen. Selbst belastete Böden können durch bewusst steuerbare Bindungsmechanismen der eingesetzten Tonmineralien und gezielte mineralische Kapselung immobilisiert werden. ….. Der ganze Umfang aller Möglichkeiten wird durch die Flüssigboden spezifische Planung gehoben.

Exemplarische Darstellung von drei, der mehr als 180 Flüssigbodenanwendungen
Exemplarische Darstellung von drei, der mehr als 180 Flüssigbodenanwendungen

Der zweite Kern des Verfahrens besteht darin, dass die an die Bauaufgaben anpassbaren Eigenschaften des Flüssigbodens auf Basis der Vorgaben des jeweiligen Planungsbüros gemacht werden können. werden. Planer eröffnen sich damit neuartige Lösungsansätze, deren Vielfalt die Fähigkeiten des Verfahrens am besten ausdrücken. Solche Lösungen sind beispielsweise die bereits erwähnten, wasserdichten Baugruben ohne Spundwände, ohne verlorenen Stahl und ohne Beton. Insgesamt ist das Verfahren und seine Anwendungsmöglichkeiten so breit aufgestellt, dass es für 12 Marktsegmente im Tiefbau bereits mehr als 180 unterschiedliche Anwendungsmöglichkeiten mit dem Flüssigbodenverfahren gibt, Tendenz steigend. Lösungen für nicht tragfähige Untergründe, kontaminierte Böden, Bauen im Wasser, Erdkabel, Fernwärme, Hausbau, Deichbau, Bahnbau, Gas- und Wasserstoffleitungen etc. – die Anwendungsgebiete nehmen laufend zu, denn d

Im zweiten Kern des Verfahrens stecken nicht nur neue Lösungen, sondern ebenso gänzlich geänderte Ausführungsvarianten als Alternativen zu herkömmlichen Bauweisen. Ein neues Baumaterial, welches In Situ auf der Baustelle hergestellt wird, damit nicht ins Abfallrecht fällt und neue spezifische Flüssigboden-Lösungsansätze führen zu geänderten Ausführungsprozessen. Wege werden kürzer, Bauzeiten schneller, Stillstandszeiten entfallen etc. Die Logistik, die die Baustellenausführung oft bestimmt, ändert sich grundlegend. Die Bedeutung der sich ändernden Logistik wird bereits anhand der sinkenden Baukosten deutlich.

Der dritte Kern des Verfahrens ist die Vermittlung des erforderlichen Fachwissens in Form von Ausbildung und Coaching für die ausführenden Baufirmen und damit die korrekte, praktische Umsetzung. Nur ein kompetenter Partner sorgt letztendlich für die Realisierung aller Vorteile in der Praxis.

Grundlagen der CO2 Reduzierung des Flüssigbodenverfahrens

Die Substitution von energieintensiven Rohstoffen, geringerer logistischer Aufwand, energieärmere Technologien und sogar verbesserte Betriebsbedingungen sind ein Ergebnis des RSS Flüssigbodenverfahrens. Das RSS Flüssigbodenverfahren verändert damit bereits in der Phase der Planung die später entstehenden Energieverbräuche beim Bauen, teilweise auch im Betrieb des Bauwerkes und damit die CO2 Belastung durch Bau und Betrieb.

Prozesse und Materialien werden genau betrachtet, wodurch es möglich wird, diese quantitativ in ihrem Energieeinsatz zu bewerten. Planungsvarianten und Alternativen können so in herkömmlichen Varianten, Flüssigboden Varianten oder kombinierten Varianten miteinander verglichen werden. Emissionen des Materialeinsatzes und der Bauausführung werden so erstmals bereits in der Planung messbar und können gezielt reduziert werden. Planer können so im Tiefbau, bereits in der Planungsphase, einen aktiven Beitrag zum Klimaschutz leisten und diesen belastbar nachweisen.

Im Hochbau, der im Punkt Nachhaltigkeit dem Tiefbau bereits voraus ist, werden bisher Emissionen im Wesentlichen nur auf der Materialebene erfasst. Eine konkrete Erfassung von Bauhilfsprozessen und logistischen Abläufen der Baustelle wird nicht vorgenommen. Berechtigterweise sei an dieser Stelle Folgendes gesagt: Im Hochbau entstehen 80% der Emissionen im Betrieb und nicht beim Bau der Objekte. Viele Teile – wie Fenster, Türen, etc. – werden emissionsfrei zum Einbau die Treppe hochgetragen. Der Tiefbau weist entgegengesetzte Energieverbräuche aus. Der Großteil der Emissionen des Baus einer Autobahn, Gastrasse, von Erdkabeln, Baugruben etc. entstehen beim Bau. Hier geht es oft um Großprojekte, mit Großgerät. Bauhaupt- und Bauhilfsprozesse sind deutlich Energie- sowie CO2-intensiver und deshalb umso bedeutender.

Aus den genannten Gründen ist es von immenser Bedeutung, die Emissionsberechnung auf Basis der verwendeten Materialien als auch der zugehörigen Bauhaupt- und Bauhilfsprozesse zu betreiben.

Die drei Ebenen der CO2 Reduzierung des Flüssigbodenverfahrens

Die drei erwähnten Vorteile des Flüssigbodenverfahrens, 1 – die Verwendung des Bodens als Baustoff, 2 – neue Lösungsansätze auf Basis des RSS Flüssigbodenverfahrens und 3 – eine verlängerte Lebensdauer bilden drei Ebenen der CO2 Einsparung.

Übersicht über die drei Ebenen der CO2 Einsparung im Flüssigbodenverfahren
Übersicht über die drei Ebenen der CO2 Einsparung im Flüssigbodenverfahren

Je Projektrahmen lassen sich in den drei Ebenen der CO2 Reduzierung des Flüssigbodenverfahrens enorme CO2 Mengen einsparen.

Zur Verdeutlichung drei Beispiele. In einem ersten reinen Hohlraumverfüllungsprojekt wird beispielsweise vor allem auf der Ebene Boden als Baustoff die CO2 Entstehung reduziert.  Soll ein Tunnel beispielsweise mit einem Beton verfüllt werden, kann er stattdessen mit als „Abfall“ deklarierten Materialien z.B. Deponieboden verfüllt werden. So wird zunächst ein energieintensives Material wie Beton ersetzt, dass konventionell verwendet worden wäre. Im Durchschnitt können in dieser Anwendung alleine zwischen 70% und 90% der CO2 Emissionen gespart werden.

Beispielrechnung der CO2 Ersparnisse im Schwerpunkt auf Material- und Technologieebene
Beispielrechnung der CO2 Ersparnisse im Schwerpunkt auf Material- und Technologieebene

Ein anderes Beispiel ist die Errichtung einer wasserdichten Baugrube aus geeignet eingestelltem Flüssigboden. Spundwände und Unterwasserbeton entfallen zunächst. Hierfür wird zunächst wieder der Aushubboden als Baustoff eingesetzt (erste Eben der CO2 Einsparung). Die Lösung ist nur möglich, da der Boden als Baugrubenwand und Bodenplatte eingesetzt werden kann (zweite Eben der CO2 Einsparung). Zusätzlich entfallen sehr aufwändige Bau- und Rückbauprozesse. Die hier genannte CO2 Einsparung resultiert also aus der o.g. ersten und zweiten Ebene. Im Durchschnitt können hier zwischen 80% und 90% der CO2 Emissionen gespart werden.

Ein letztes Beispiel betrifft den Bau einer Gasleitung auf schwierigen Untergründen. Gerade humide Böden wie Torf, sind oft schwierig zu verwerten, sind jedoch ein wichtiger natürlicher CO2 Speicher. Flüssigboden sorgt dafür, dass Torf nicht entsorgt werden muss, sondern als Ausgangsmaterial für die Flüssigbodenherstellung genutzt werden kann, ohne dass bei der Verarbeitung im Torf gebundenes CO2 freigesetzt wird. So lässt sich beispielsweise eine Gashochdruckleitung in einem wasserdichten Geoponton verlegen, dessen Flüssigboden aus Torf hergestellt wurde. Der so hergestellte Flüssigbodenblock „schwimmt“ mit einer gezielt eingestellten, geringeren Dichte auf dem Torf und macht so Differenzsetzungen sicher vermeidbar. Im trockenen Arbeitsraum, da der Flüssigbodenblock wie ein U ausgehoben wurde nach Herstellung, kann die Gasleitung verlegt werden. Die CO2 Einsparung erfolgt bei dieser Anwendung im vorgestellten Beispiel sowohl auf der Materialebene (Verwendung des Torfs), als auch auf der Technologieebene (Verzicht auf eine Wasserhaltung. Abschließend sorgt hier die Bettung der Gasleitung im Flüssigbodenblock aus Torf für eine verlängerte Lebensdauer des Rohres. In der Folge kommt es zu weniger Wartungsaufwand und wiederum wird CO2 eingespart (dritte Ebene der CO2 Einsparung). Im Durchschnitt konnten die CO2 Emissionen bei diesem Beispiel zwischen 90% und 92% reduziert werden.

Bedeutung der CO2 Reduzierung durch Anwendung des RSS Flüssigbodenverfahrens

Übersicht CO2 Reduzierung aus 8 unterschiedlichen Projekten in 2022
Übersicht CO2 Reduzierung aus 8 unterschiedlichen Projekten in 2022

In der ersten Hälfte des Jahres 2022 konnte ein Planungsbüro mit 8 neuen unterschiedlichen Projekten bereits mehr als 10.000t CO2 einsparen. Im Durchschnitt wurden so je Projekt 84% der CO2 Emissionen reduziert. Die Ersparnis der Projekte dieses Ingenieurbüros mit den aufgeführten 8 Projekten entspricht dem CO2 Äquivalent von 800.000 Bäumen, der gesamten CO2 Einsparung 2021 zu 2022 von Total Energies, der CO2 Emissionen von 6.666 Berufspendlern oder 4 Mio. Litern Erdöl oder 800 Tonnen Rindfleisch oder 49 Mio. Kilometer in einem Mittelklasse Benziner.

Die Rechnung erfolgt nach gängigen Standards. Das Ingenieurbüro LOGIC aus Leipzig ist derzeit als erstes Planungsbüro dazu in der Lage und befindet sich momentan in der Zertifizierung. LOGIC kann auf Basis der Planung die erwarteten CO2 Emissionen je Projektvariante berechnen und vergleichen.

Die volkswirtschaftliche Bedeutung der CO2 Ersparnisse, die mit Hilfe des RSS Flüssigbodenverfahrens möglich werden, wurden bereits 2021 in einer Studie untersucht. Die Ersparnisse wurden jährlich bei einer vollständigen Adaption für die gängigen Bereiche des Tiefbaus untersucht.

Jährliche Einsparungen auf Basis der Adaption des Flüssigbodenverfahrens
Jährliche Einsparungen auf Basis der Adaption des Flüssigbodenverfahrens

Es wird deutlich, dass jährlich mehr als 10 Millionen Tonnen CO2 eingespart werden könnten. Was umso relevanter ist, da die Kalkulation nur ausgewählte Bereiche des Tiefbaus betrifft. Der Tiefbau könnte so relevanten Beitrag zur Erreichung der Klimaziele leisten. Der Tiefbau kann durch Adaption neuer Technologien schrittweise aus seinem scheinbaren Schattendasein treten und erstmals einen Beitrag zur Reduzierung von Energie- und CO2 Verbräuchen leisten.

Die Reduzierung von Energieverbräuchen im Tiefbau ist nichts Abstraktes oder erst zukünftig realisierbar. Das Wissen zur Umsetzung ist seit 20 Jahren im Einsatz, die Planungslösungen werden angewendet, Baufirmen mit Know&How und Erfahrung sind am Markt etabliert. Es fehlt derzeit an noch mehr Planern, Architekten und Bauherren, die die Vorteile solcher Lösungen für sich erkennen und nutzen. Die Zahl der Architekten, Planern und Bauherren, die offen sind für neue Lösungen, die Geld sparen, den Raubbau an herkömmlichen Baumaterialien unterbinden und die sich ihrer Verantwortung für eine CO2 reduzierte Bauausführung bewusst sind, muss im Tiefbau noch stärker zunehmen.  

Deutschland und der Tiefbau brauchen ein Weg, weg vom „immer weiter so“ und hin zu innovativen Lösungen.  Das RSS Flüssigbodenverfahren ist ein Beitrag zur sozioökologischen Verantwortung und ein innovativer, inzwischen bereits bewährter Schritt für eine klimaneutrale Wirtschaft. Der Tiefbau kann so neben dem Hochbau eine Vorbildfunktion übernehmen, die vor wenigen Jahren noch nicht vorstellbar war.


Wolf-Hagen Stolzenburg
Wolf-Hagen Stolzenburg

Autor: Wolf-Hagen Stolzenburg. Studium Maschinenbau mit Betriebswirtschaft mit Schwerpunkt Technologie Management. Arbeit in der Strategieberatung mit Schwerpunkt der Geschäftsfeldentwicklung. Berufsbegleitende Promotion zur Entwicklung diskontinuierlicher Technologien und der Verbindung mit neunen Geschäftsmodellen. Geschäftsführer LOGIC Sustainable Engineerung und Forschungsinstitut für Flüssigboden. Schwerpunkt der Geschäftstätigkeiten ist die strukturierte Einführung neuer Technologien im Tiefbau zum kosten- und ressourcensparenden nachhaltigen Ausbau der Infrastruktur

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