CO2-armer Baustahl aus dem Elektroofen

Auch in der Stahlbetontechnologie hat die Wahl der Stahlgüte längst Einzug gehalten. Im Automobilbau gelten hochfeste Stähle als "Wunderwaffe". Um den Kraftstoffverbrauch und den CO2-Ausstoß zu senken, geht der Trend zu immer leichteren Fahrzeugen.

Das spart Kraftstoff, senkt den CO2-Ausstoß und schont das Klima, gleichzeitig wird ein beeindruckendes Maß an Insassenschutz erreicht, ohne dass die Karosserie schwerer wird. Bei aller Ingenieurskunst muss das Auto bezahlbar bleiben und in der ganzheitlichen Bewertung der eingesetzten Materialien ökologisch punkten. Der Trend im Automobilbau hat die Bauindustrie bereits teilweise erreicht.

Das Stahlwerk Annahütte bietet den Anwendern nach eigenen Angaben nicht nur eine breite Palette an Betonstählen für unterschiedlichste Anwendungen in der Bewehrungstechnik, Geotechnik, Spannverfahren, Tunnelbau und vielem mehr. Das Herstellungsverfahren ihrer Stähle im Elektroofen führt zu einem entsprechend niedrigen CO2-Footprint. Entsprechende EPDs werden den Anwendern zur Verfügung gestellt und zunehmend nachgefragt. Nachfolgend einige Beispiele, die eindrucksvoll zeigen, wie durch den sinnvollen Einsatz von hochfesten Stählen der Annahütte CO2 eingespart werden kann.

Die Verwendung hochfester Bewehrungsstähle wurde bereits 1972 von Leonhardt vorgeschlagen und erprobt. Als Ersatz für konventionell bemessene und mit B500B bewehrte Stützen können bei gleichen Abmessungen und voller Ausnutzung des SAS 670 bis zu 25 % der Bewehrungsfläche eingespart werden. Steht der Gewinn an Nutzfläche im Vordergrund, können die Stützenabmessungen unter Ausnutzung des maximal möglichen Bewehrungsgrades sogar deutlich reduziert werden. Aufgrund der großen Durchmesser von bis zu 63,5 mm und der Verwendung von Muffenverbindungen sind hohe Bewehrungsgrade von bis zu 15 % in der

Ausführung unproblematisch.

Planungsgrundlage sind die Europäische Technische Bewertung ETA-13/0840 sowie die bauaufsichtlichen Zulassungen des Stahlwerkes Annahütte, Z-1.1-285 für die Verwendung der Stahlgüte SAS 670/800 als hochfeste Druckbewehrung bis einschließlich Stabdurchmesser 75 mm und Z-1.1-267 für die Verwendung der Stahlgüte SAS 670/800 als Zugbewehrung bis einschließlich Stabdurchmesser 43 mm. Die Stützenquerschnitte eines Hochhausprojektes verdeutlichen die Optimierungsmöglichkeiten bei der Stützenherstellung. Optimierungspotential besteht nicht nur in der Ausführung und im Nutzflächengewinn, sondern auch in der CO2-Bilanz. Allein durch die Verwendung von Betonstahl der Güte SAS 670/800 (Stütze B) kann der CO2-Fußabdruck um 8 % optimiert werden, bei der Herstellung eines optimierten Stützenquerschnitts sogar um 17 % (bei einem angenommenen CO2-Äquivalent von 680 kg/t Stahl und 300 kg/t Beton). Durch den Einsatz von Ökostrom bei der Stahlherstellung können diese Werte sogar auf 16 % beziehungsweise 25 % gesteigert werden.

Als weiteren Entwicklungsschritt der hochfesten Bewehrung mit einer Streckgrenze von Re = 670 N/mm² wird von Stahlwerk Annahütte ein Betonstabstahl B670B mit Rippengeometrie nach DIN 488 hergestellt. Der neuartige Bewehrungsstahl soll nach Unternehmensangaben in den Durchmessern 12, 14, 16, 20, 25, 28, 32 und 40 mm zur Verfügung gestellt werden. Die Anwendung erfolgt ähnlich der hochfesten Bewehrung SAS 670/800 mit Gewinderippen, wobei aufgrund der Rippenausbildung gem. DIN 488 ohne Muffen- und Verankerungssystem gearbeitet wird. Als weiterer Vorteil, neben der Stahl- und Beton Einsparung besteht durch die einfachere und somit kostengünstigere Herstellungsweise des neuartigen Betonstabstahles.

Der Einsatz von hochfesten Bewehrungsstählen ist jedoch nicht auf die reine Anwendung im Stahlbetonbau beschränkt. Auch in anderen Bereichen werden schraubbare Bewehrungsstähle als Verankerung eingesetzt, zum Beispiel als Tunnelanker oder als Verankerungselement in der Geotechnik, sei es als Anker, Nagel oder Mikropfahl. Die CO2-Einsparung bei der Stahlherstellung ist proportional zu den Gewichten der verwendeten Produkte, die wiederum proportional zu ihren Streckgrenzen sind. Die Einsparung ergibt sich durch die Wahl des Herstellungsverfahrens (zum Vergleich: 2,2 bis 2,8 t CO2/t Stahl bei der Hochofenroute gegenüber 0,6 bis 0,85 t CO2/t beim Elektrolichtbogenofen), beziehungsweise bei Verwendung von Ökostrom ist eine Reduzierung auf 0,35 t CO2/t Stahl möglich.

In Zahlen ausgedrückt kann der Unterschied beträchtlich sein. Als Beispiel soll die Wahl eines hochfesten Tunnelankers im Vergleich zu einem herkömmlichen Tunnelanker aus Betonstahl B500B dienen.

Durch die Verwendung einer Stahlgüte von 900/1050 im Vergleich zu 500/550 kann das Gewicht der Anker um 44 % reduziert werden, was per se zu einer entsprechenden Reduzierung der CO2-Emissionen führt. Der Einsatz von Schrott anstelle von Eisenerz bei der Herstellung (Annahme 680 kg CO-Äq. gegenüber 2200 kg CO2-Äq.) würde für sich betrachtet zu einer CO-Reduktion von 70 % führen, bei Einsatz von Ökostrom (350 kg CO2-Äq.) sogar zu circa 85 %. Das bedeutet, dass je nach Wahl des Herstellungsverfahrens und der Stahlqualität im Vergleich zum konventionellen Ausgangsprodukt ein Einsparpotenzial von 0 % bis circa 90 % möglich ist. Natürlich reicht die alleinige Betrachtung des Werkstoffes Stahl nicht aus, das gesamte Bauteil bzw. das Gesamtsystem ist letztlich entscheidend in der Betrachtung. In der Geotechnik gibt es heute bereits verschiedene Zulassungen, die hochfeste Bewehrungsstähle der Güte 670/800 als tragendes Bauteil verwenden. Die Anwendung scheitert in der Regel an mangelnder Produktkenntnis. Ein Blick in die Zulassungsliste des Deutschen Instituts für Bautechnik kann dem Anwender helfen, alternative und ressourcenschonende Produkte einzusetzen. Die Einflussparameter auf die Nachhaltigkeit beim Einsatz von Betonstählen sind nach Unternehmensangaben also vielfältig:

Es zeigt sich, dass die Wahl nachhaltiger Systeme keine Frage der Zukunft ist. Bereits heute stehen dem Anwender viele Wege offen, das Thema Nachhaltigkeit zu berücksichtigen.

Das Stahlwerk Annahütte stellt aus auf der bauma in Halle B3, Stand 402.