Sichere Betonförderung – Pumpbarkeit und Pumpstabilität

Das Pumpen von Beton ist aus bauverfahrenstechnischen und bauablauftechnischen Gründen die wirtschaftlichste Möglichkeit eine große Betonmenge in angemessener Zeit und Qualität zu fördern, einschließlich eines effizienten Frischbetontransport über längere Distanzen und in große Höhen. In Deutschland wurden im Jahr 2018 rd. 30 % des Gesamtbetonvolumens von rd. 52 Mio. m³ mittels Pumpen gefördert und eingebaut. Daraus wird ersichtlich, dass der Betonförderung durch Pumpen ein erheblicher Anteil im Betonbau zugemessen werden kann. Eine besondere Rolle kommt dabei dem weit verzweigten Netz der klein- und mittelständischen Unternehmen zu.

Die zunehmende Anwendungsbreite der Pumptechnik stellt sowohl Betontechnologen als auch Maschinenbauer und -betreiber vor neue Herausforderungen. Zum einen werden häufiger insbesondere beim Bauen im Bestand komplexe Rohrführungen notwendig. Zum anderen sollen moderne Betone mit sehr unterschiedlichen Zusammensetzungen und Eigenschaften sicher gefördert werden. In Anbetracht der zunehmenden Vielfalt der zum Einsatz kommenden Betone wird den an einer Bauaufgabe beteiligten Akteuren eine stets differenzierte Herangehensweise abverlangt. Grundsätzlich sind sämtliche Akteure einer Bauaufgabe aus bauablauftechnischen Gründen an einem reibungslosen Bauablauf interessiert. Das Pumpen von Beton wird dabei oft zum Nadelöhr im Bauablauf. Fällt eine Pumpe aus oder entspricht die Pumpenleistung nicht den Erwartungen, sind damit erhebliche Störungen auf der Baustelle bei der Maschinen- und Personaleinsatzplanung, beim Bauverfahren, z.B. Gleitbauverfahren, und beim zeitlichen Ablauf, u.a. Nachtruhe und Sperrzeiten, verbunden. Trotz langjähriger Erfahrungen, treten bereits bei alltäglichen Pumpaufgaben nach wie vor Störungen auf. Dazu gehören vor allem Stopfer mit hohen Schadenskosten, zeitliche Ausfälle im Bauablauf oder gar Personenschäden.

Das Institut für Baustoffe arbeitet gemeinsam mit dem Baustoffinstitut der TU Dresden daran, die Betonförderung mittels Pumpen sicherer und wirtschaftlicher zu gestalten. Im Forschungsprojekt ist es das Ziel, wissenschaftliche Grundlagen für einen sicher beherrschbaren und damit störungsfreien Pumpprozess zu schaffen und diese Grundlagen in Form von Anwendungsempfehlungen und ‑hinweisen den interessierten Akteuren der Baubranche (Transportbetonunternehmen, Pumpendienstleistern, Baufirmen, Bauherren, Pumpenherstellern, Maschinisten) bereitzustellen.

Das experimentell ausgerichtete Arbeitsprogramm lässt sich in drei wesentliche Phasen darstellen, wobei der Kern der experimentellen Arbeiten kleinmaßstäbliche Pumpversuche darstellen. Zunächst sollen Laboruntersuchungen dazu dienen, die Ausgangsstoffe und das rheologische Verhalten der ausgewählten Betone zu charakterisieren, um das im Rahmen der kleinmaßstäblichen Pumpversuche ermittelte Verhalten physikalisch begründen zu können. Darauf aufbauend sollen durch praxisnahe Pumpversuche das Pumpverhalten der Betone unter Berücksichtigung einer praxisüblichen Pumpstreckenkonstellation gezielt quantifiziert werden. In großmaßstäblichen Pumpversuchen sollen an einer praxisrelevanten Pumpstreckenkonstellation die aus den kleinmaßstäblichen Pumpversuchen abgeleiteten Erkenntnisse validiert werden. Zuletzt soll auf Grundlage der Versuchsergebnisse ein wissenschaftlich begründetes und praxistaugliches Konzept erarbeitet werden, um die Betonförderung mittels Pumpen sicher beherrschbar und wirtschaftlicher zu gestalten.

Der Forschungsantrag wurde von der Forschungsgemeinschaft Transportbeton e.V. (FTB) unter dem Dach der AiF-Forschungsvereinigungen eingereicht. Das Forschungsprojekt wird über die Industrielle Gemeinschaftsforschung (IGF) durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie gefördert.