Auswirkungen behandelter Waschflüssigkeit aus Transportbetonwerken auf Betoneigenschaften und Dauerhaftigkeit

Warum der Wasserbedarf von Beton wichtig ist

Jedes neue Gebäude, jede Brücke und jede Straße hat einen unsichtbaren Preis: enorme Mengen an sauberem Trinkwasser. Allein die Betonproduktion verbraucht schätzungsweise 16 % des weltweiten Süßwassers, während viele Regionen zugleich damit kämpfen, sichere Wasserversorgungen für Menschen und Landwirtschaft bereitzustellen. Diese Studie untersucht eine einfache, aber wirkungsvolle Idee – kann das schmutzige Wasser, das beim Waschen von Betonfahrzeugen anfällt, gereinigt und zur Herstellung neuen Betons wiederverwendet werden, um Abfälle zu reduzieren, Süßwasser zu sparen und dennoch sichere sowie langlebige Bauwerke zu gewährleisten?

Abwasser als Ressource nutzen

In Transportbetonwerken müssen Lkw und Mischwagen nach jedem Einsatz gereinigt werden; dabei fällt hochalkalisches, trübes „Waschwasser“ an, das voller Zement- und Sandpartikel ist. Die Entsorgung dieses Wassers ist kostspielig und kann Böden und Gewässer schädigen, wenn es unkontrolliert abgeleitet wird. Die Forschenden sammelten dieses Abwasser in einer Anlage in Ägypten und führten es zunächst durch ein feines Sieb, um grobe Feststoffe zu entfernen. Nach dieser einfachen Behandlung wandelte sich die Farbe von dunkelbraun zu blassgelb, ein Zeichen für einen starken Rückgang der Schwebstoffe. Chemische Tests zeigten, dass das behandelte Wasser trotz seiner hohen Alkalinität wichtige Sicherheitsgrenzen einhielt, wie sie internationale Normen für Mischwasser im Beton vorsehen.

Wie die Versuche durchgeführt wurden

Um die Praxisrelevanz des behandelten Waschwassers zu prüfen, entwarfen die Forschenden fünf Betonzusammensetzungen. Eine verwendete ausschließlich Leitungswasser, die anderen ersetzten 25 %, 50 %, 75 % beziehungsweise 100 % dieses Wassers durch behandeltes Waschwasser. Alle Mischungen enthielten denselben Zement, Sand und Kies und keine zusätzlichen chemischen Zusatzmittel außer denen, die bereits im Waschwasser gelöst waren. Anschließend wurde die Frischbetonverarbeitbarkeit (mittels des bekannten Kegelversuchs „Slump“) sowie die Festigkeit nach Erhärtung gemessen: Druckfestigkeit (wie viel Druck sie aushält) und spaltzugfestigkeit (Verhalten bei Zug- oder Rissbeanspruchung). Zusätzlich führten sie einen elektrischen Widerstandstest durch, bei dem ein schwacher Strom durch den Beton geleitet wird, um abzuschätzen, wie leicht korrosive Ionen eindringen können – ein schneller Indikator für langfristige Dauerhaftigkeit und das Korrosionsrisiko der Bewehrung.

Abwägung zwischen Festigkeit und Dauerhaftigkeit

Die Tests zeigten ein klares Muster. Sobald Waschwasser zugemischt wurde, verringerte sich die Fließfähigkeit des Frischbetons: der Slump sank gegenüber der reinen Leitungswassermischung etwa um die Hälfte. Dieser Verlust an Verarbeitbarkeit hängt mit den vielen Feinpartikeln im Waschwasser zusammen, die freies Wasser aufsaugen und die Mischung zäher machen. In Bezug auf die Festigkeit schnitten moderate Ersatzanteile überraschend gut ab. Nach 7 Tagen zeigten Mischungen mit 25 % und 50 % Waschwasser weniger als 10 % Verlust an Druckfestigkeit, was innerhalb der von ägyptischen Bauvorschriften erlaubten Grenzen liegt. Nach 28 Tagen war die 50 %-Mischung im Wesentlichen so stark wie die Kontrollmischung, während bei Ersatzgraden von 25 %, 75 % und 100 % Festigkeitsverluste von bis zu etwa 18 % auftraten. Das Zugverhalten folgte einem ähnlichen Trend: bis zu 50 % Ersatz widerstand der Beton Rissbildung etwa so gut wie die Kontrolle, bei 75 % und 100 % sank die Zugfestigkeit um rund ein Fünftel.

Unerwarteter Gewinn bei langfristigem Schutz

Während die Festigkeit bei höheren Ersatzgraden leicht abnahm, verbesserten sich Indikatoren für die Dauerhaftigkeit. Der elektrische Widerstand stieg mit zunehmendem Anteil an behandeltem Waschwasser – um etwa 44 % bei 25 % Ersatz, 60 % bei 50 % und bis zu dem Sechsfachen bei vollem Ersatz. Höherer Widerstand bedeutet, dass es für Ionen wie Chloride schwieriger ist, durch den Beton zu wandern, was im Allgemeinen die Korrosion der Bewehrung verlangsamt. Die Forschenden führen dies auf einen „Mikro-Füller“-Effekt zurück: sehr feine Partikel aus dem Waschwasser verstopfen kleine Poren und machen die inneren Wege verschlungener, sodass das Eindringen von Wasser und Salzen erschwert wird. Gleichzeitig blieb das behandelte Wasser alkalisch und wies geringe Chlorid- und Sulfatgehalte auf, wodurch ein chemisches Milieu erhalten bleibt, das den Korrosionsschutz der Bewehrung fördert.

Was das für künftiges Bauen bedeutet

Um Ingenieuren die Anwendung dieser Erkenntnisse zu erleichtern, entwickelten die Forschenden einfache mathematische Formeln, die vorhersagen, wie stark die Druckfestigkeit bei einem gegebenen Anteil an Waschwasser sinkt. Innerhalb des getesteten Bereichs stimmten diese Gleichungen gut mit den experimentellen Ergebnissen überein. Insgesamt kommt die Studie zu dem Schluss, dass der Ersatz von bis zu der Hälfte des Mischwassers durch behandeltes Waschwasser in Transportbetonwerken ohne nennenswerte Einbußen der Tragwerksleistung möglich ist und gleichzeitig den Korrosionsschutz verbessert. Mit vergleichsweise einfachen Behandlungsschritten wie Sedimentation und feiner Siebung könnten Werke ihren Süßwasserbedarf senken, verschmutzte Einleitungen reduzieren und globale Nachhaltigkeitsziele unterstützen – und das ohne umfassende Änderungen der bestehenden Betonproduktionsmethoden.

Zitation: Shamseldein, A., Amr, M. & Attia, F. Impact of treated wash water from ready mix concrete plants on concrete properties and durability. Sci Rep 16, 8493 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-39590-5

Schlüsselwörter: nachhaltiger Beton, recycelte Waschflüssigkeit, Transportbetonwerke, Betondauerhaftigkeit, Wasserersparnis