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Anforderungen an den Beton

Gülle, landwirtschaftliche Gärsubstrate sowie deren Abbauprodukte sind für Betonbauteile im Allgemeinen nur schwach chemisch angreifend (Expositionsklasse XA1). Langjährige Erfahrungen zeigen, dass bei Fertigteilen aus einem Beton einer Festigkeitsklasse ≥ C 35/45 mit niedrigem Wasserzementwert und geringen Wassereindringtiefen auch nach Zeiträumen von über 20 Jahren chemischen Angriffs durch Gülle und vergleichbare Medien keine Schäden festzustellen sind. Auch das im Behälter entstehende und im Gasraum über dem Gärgut gespeicherte Biogas ist erfahrungsgemäß nicht oder nur schwach Beton angreifend, wenn eine sorgfältige Entschwefelung des Biogases erfolgt.

Wenn im Gasraum die Entschwefelung unvollständig ist oder bei ungleichmäßiger Verteilung des zur Entschwefelung zugeführten Sauerstoffs geringe Mengen Sauerstoff im Gasraum verbleiben, muss mit einem starken chemischen Angriff auf den Beton in diesem Bereich gerechnet werden: Dabei verursacht aus dem Substrat entweichender Schwefelwasserstoff an den Oberflächen im Gasraum Ablagerungen von elementarem Schwefel, der ein willkommenes Substrat für Schwefelbakterien ist, die im Gasraum auf feuchten Oberflächen anzutreffen sind. Der Thiobazillus Thiooxidans kann durch seinen Stoffwechsel den pH-Wert bis unter pH 1 fallen lassen. Damit ist die Voraussetzung für einen sehr starken Schwefelsäureangriff auf zementgebundene und auf metallische Bau- und Werkstoffe, wie Stahl, Gusseisen, Zink, Kupfer, Nickel, Chrom und Aluminium gegeben [2].

Der Beton ist dann der Expositionsklasse XA3 zuzuordnen, die einen Schutz des Betons und/oder einen hochwertigen Beton erforderlich macht. Zum Schutz können eingesetzt werden:

  • Oberflächenversiegelung in Form einer Verglasung/Verkieselung
  • Oberflächenbeschichtung, z. B. mit Epoxidharz mit zusätzlich erhöhter mechanischer Beständigkeit
  • Oberflächenauskleidung, beispielsweise mit PEHD- oder PP-Folien oder -platten mit rückseitiger Verankerung im Beton
  • Bei Foliendächern Führung der inneren Folie bis in das Gärsubstrat

Die Anforderungen an den Beton in Biogasfermentern und Gärrestlagern sind in der folgenden Tafel (Auszug aus [3]) zu entnehmen.

Bauteil

Expositions-
klassen

Feuchtigkeits-
klassen

Mindestdruck-
festigkeitsklasse

Cmin
[cm]

UK

Biogasfermenter, wärmegedämmt flüssigkeitsberührter Bereich; bewehrt

XC4, XA1

WA

C25/30

25

2

Biogasfermenter, wärmegedämmt gasberührter Bereich mit Beschichtung; bewehrt

XC4, XA3

WA

C35/45

25

2

Biogasfermenter, wärmegedämmt gasberührter Bereich mit Auskleidung; bewehrt

XC3, XA1

WA

C25/30

25

2

Gärrestlager; bewehrt

XC4, XF3, XA1

WA

C25/30 (LP)
C35/45

25

2

Es ist grundsätzlich Beton mit hohem Wassereindringwiderstand nach DIN 1045-2, Abschn. 5.5.3 erforderlich.

Beim gasberührten Bereich mit Beschichtung im bewehrten wärmegedämmten Biogasfermenter kann die Expositionsklasse XA3 im Einzelfall abgemindert werden, wenn kein Sauerstoffeintrag in den Gasraum erfolgt.

Bei zweistufig betriebenen Anlagen mit räumlicher Trennung von Hydrolyse/Versäuerung und Essigsäure-/Methanbildung ist für die Hydrolyse/Versäuerung die Expositionsklasse XA2 maßgebend.

Im Gründungsbereich des Fermenters ist eine nasse, selten trockene Umgebung vorhanden, die durch die Expositionsklasse XC2 beschrieben wird und eine Mindestdruckfestigkeitsklasse C16/20 erfordern würde.

Ausführliche Angaben für Vor- und Nachlagerbehälter sowie für Eintragsbunker und Vorratsbehälter für Biomasse sind in [1] enthalten.

[1] Zement-Merkblatt LB 14 "Beton für Behälter in Biogasanlagen"

[2] Kampen, Rolf; Bose, Thomas; Klose, Norbert: Betonbauwerke in Abwasseranlagen, Verlag Bau+Technik, Düsseldorf 2011

[3] Kampen, Rolf; Peck, Martin; Pickhardt, Roland; Richter, Thomas: Bauteilkatalog - Planungshilfe für dauerhafte Betonbauteile. Verlag Bau+Technik GmbH, Düsseldorf 2011

[4] Zement-Merkblatt B 7 "Bereiten und Verarbeiten von Beton"

[5] Zement-Merkblatt B 8 „Nachbehandlung von Beton“

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