Nachhaltigkeit braucht einen langen Atem: Warum wir auf langlebigen Beton setzen

Wie lange sollte ein Schulgebäude halten?

Bei unserer Erweiterung in Oekolo (Kot’olin) prägt diese Frage die Entscheidungen bis hin zu den kleinen Abstandhaltern aus Mörtel, die die Bewehrung an ihrem Platz halten. Wir bauen zwei Schulgebäude und eine Unterkunft. Unser Planungshorizont reicht jedoch weit über das Bauprojekt hinaus. Unser Ziel ist eine langlebige Tragstruktur, die der Schule mindestens 60 Jahre dienen kann.

Das ist ein Planungsziel, keine zertifizierte Lebensdauer. Mit sorgfältiger Ausführung und Unterhalt möchten wir die Möglichkeit offenhalten, dass die Gebäude sogar ein Jahrhundert oder länger genutzt werden können. Heute geht es darum, Entscheidungen zu treffen, die künftigen Generationen diese Chance geben.

Mein beruflicher Hintergrund liegt im Bauzeichnen in der Schweiz. Dazu kommen vertiefte Kenntnisse über das Verhalten von Tragwerken und die langjährige Zusammenarbeit mit Ingenieuren. Diese Erfahrungen haben meine Erwartungen geprägt. Auch persönlich fällt es mir schwer, ein Gebäude nur für die Jahre zu planen, in denen ich es selbst nutzen werde. Eine Schule sollte noch lange nützlich sein, nachdem sich die Menschen zurückgezogen haben, die sie aufgebaut haben.

Diesen Anspruch im ländlichen Timor umzusetzen, verlangt viele Anpassungen. Materialien, Geräte und Fachleistungen, die in der Schweiz selbstverständlich bestellbar sind, lassen sich hier oft nur schwer oder zu unverhältnismässigen Kosten beschaffen. Die Herausforderung besteht darin, aus einer langfristigen Vorstellung einen Bauprozess zu machen, der unter diesen Bedingungen funktioniert.

Nachhaltigkeit muss weiterdenken

Beton verursacht eine erhebliche Umweltbelastung, insbesondere durch die Zementproduktion. Das gehört zu einer ehrlichen Betrachtung unserer Materialwahl. Aber genauso gehört die Frage dazu: Was passiert nach dem Bau?

In unserem feuchten, tropischen Umfeld ist Langlebigkeit keine Selbstverständlichkeit. Feuchtigkeit, Termiten und andere holzzerstörende Organismen können ungeeignete Materialien innerhalb kurzer Zeit unbrauchbar machen. Hinzu kommt ein Beschaffungsproblem: Nach unserer Erfahrung ist das lokale Angebot stark auf niedrige Anschaffungskosten ausgerichtet. Dauerhafte Qualität zu finden, erfordert viel Suche und manchmal Transporte von anderen Inseln.

Wie stark die Lebensdauer ins Gewicht fällt, zeigt ein einfaches Rechenbeispiel: Muss eine Holzkonstruktion alle fünf bis zehn Jahre ersetzt werden, sind über 60 Jahre sechs bis zwölf Ausführungen nötig, die erste eingeschlossen. Eine Betonkonstruktion, die tatsächlich 60 Jahre genutzt werden kann, müsste in dieser Zeit nicht vollständig ersetzt werden. Jeder Ersatz bedeutet erneut Material beschaffen, transportieren und verarbeiten. Bei einer Schule kommen Unterbrechungen des Betriebs hinzu.

Das ist noch keine vollständige Ökobilanz. Aber es zeigt, warum der Baustoff mit der geringeren Umweltbelastung bei der Herstellung nicht automatisch über die gesamte Nutzungsdauer die bessere Wahl ist. Genau diese Betrachtung des gesamten Lebenszyklus steht auch im Zentrum des UNEP-Berichts über Baumaterialien und Klima.

Holz ist dabei keineswegs gleich Holz. Auch in Indonesien gibt es ausgesprochen dauerhafte Arten. Doch je nach Holzart stellen sich Fragen zu Herkunft, Schutzstatus, verantwortungsvoller Bewirtschaftung, Preis und Transport. Eine lange Haltbarkeit allein macht auch einen solchen Baustoff noch nicht nachhaltig. Ebenso wenig genügt bei kurzlebigem Holz die Annahme, dass irgendwo wieder etwas nachwächst.

Für unsere schwer ersetzbaren Bauteile gab deshalb die Kombination den Ausschlag: Dauerhaftigkeit, Verfügbarkeit, Kosten und die Möglichkeit, die nötige Qualität vor Ort herzustellen. Hier bietet Beton für unser Projekt erhebliche Vorteile. Unser Ziel sind mindestens 60 Jahre Nutzungsdauer, mit dem Potenzial für deutlich mehr. Erreichen lässt sich das nur durch eine passende Mischung, sorgfältige Ausführung, Schutz der Bewehrung und Unterhalt.

Unsere Entscheidung lautet deshalb nicht einfach «Beton statt Holz». Wir setzen Beton dort ein, wo seine Eigenschaften besonders wertvoll sind, und kombinieren ihn mit leichteren Konstruktionen darüber, unter anderem aus Holz.

Warum wir trotz seines Potenzials nicht mit Bambus bauen

Bambus haben wir ebenfalls ernsthaft geprüft. Ich habe einen elftägigen Intensivkurs bei Bamboo U besucht und dort viel über den Baustoff und seine Verarbeitung gelernt. Das hat mir sein Potenzial gezeigt, aber auch, wie viel Wissen und Vorbereitung hinter einer langlebigen Bambuskonstruktion stecken.

Es reicht nicht, Bambus zu ernten und daraus ein Gebäude zusammenzusetzen. Auswahl, Ernte, Behandlung, Trocknung, Lagerung und Verarbeitung müssen aufeinander abgestimmt sein. Dazu kommt der konstruktive Schutz: Grosse Dachüberstände und gut geplante Details sollen verhindern, dass tragende Teile immer wieder nass werden. An unserem windigen Standort ist seitlich eingetragener Regen dabei besonders relevant.

Für unser Projekt auf Timor stand uns keine entsprechend eingespielte Produktions- und Lieferkette zur Verfügung. Wir hätten einen grossen Teil davon selbst aufbauen und Menschen für die Verarbeitung finden oder ausbilden müssen. Das wäre möglich, hätte aber erheblich mehr Zeit, Organisation und Geld beansprucht.

Bei einem Projekt mit höherem Budget kann sich dieser Aufwand lohnen. Für unsere spendenfinanzierte Schule mussten wir ihn gegen andere Bedürfnisse abwägen. Auch lokal verbreitete Bauteile aus Palmenmaterial nutzen wir punktuell. Für die langfristig tragende Basis unserer Gebäude erfüllen sie unseren Anspruch jedoch nicht.

Bambus bleibt für uns ein interessanter Baustoff. Unter unseren konkreten Bedingungen war sorgfältig hergestellter Beton für die dauerhafte Basis die wirtschaftlichere und verlässlicher umsetzbare Lösung. Nachhaltigkeit bedeutet für uns auch, eine Bauweise zu wählen, deren Qualität wir vor Ort tatsächlich erreichen und langfristig erhalten können.

Nicht jedes Bauteil braucht dieselbe Strategie

Eine Dacheindeckung zu ersetzen, ist etwas grundlegend anderes, als ein Fundament zu erneuern.

Ein Dach lässt sich kontrollieren, reparieren und irgendwann ersetzen. Schäden an einem Fundament oder einem anderen schwer zugänglichen Tragwerksteil können dagegen aufwendige und teure Eingriffe erfordern. Deshalb legen wir besonderen Wert auf die Dauerhaftigkeit der tragenden Basis.

Weiter oben spielt das Gewicht eine zunehmend wichtige Rolle. Zusätzlicher Beton bringt Lasten mit sich, die darunter aufgenommen und bei der erdbebengerechten Planung berücksichtigt werden müssen. Eine durchgehend schwere Bauweise würde die Anforderungen an die Tragstruktur weiter erhöhen.

Unser Ansatz verbindet deshalb eine dauerhafte Basis mit einer leichteren Konstruktion darüber, unter anderem mit Dachtragwerken aus Holz. Vom Dach erwarten wir nicht, dass es ohne den Austausch einzelner Bestandteile genauso lange hält wie der Beton darunter. Bezahlbare und zugleich langlebige Dachmaterialien zu finden, ist bereits eine eigene Herausforderung.

Diese Unterscheidung ist bewusst gewählt. Ein Gebäude kann über Generationen genutzt werden, während einzelne Bestandteile erneuert werden. Dafür müssen Zugänglichkeit, Verbindungen und Austauschmöglichkeiten von Anfang an mitgedacht werden.

Warum wir uns so intensiv mit Beton beschäftigen

Unsere Gebäude verursachen keine Lasten wie ein Hochhaus. Wenn wir die Betonqualität verbessern, geht es uns deshalb in erster Linie um Dauerhaftigkeit.

Wir wollen einen dichten Baustoff, durch den Wasser und schädliche Stoffe möglichst schwer bis zur Bewehrung gelangen. Festigkeit ist wichtig. Eine möglichst hohe Druckfestigkeit ist jedoch nicht das eigentliche Ziel.

Eine praktische Schwierigkeit liegt im Verhältnis zwischen Wassergehalt und Verarbeitbarkeit. Mehr Wasser macht eine Mischung leichter verarbeitbar, kann aber die Qualität des erhärteten Betons beeinträchtigen. Weniger Wasser hilft ebenfalls nicht, wenn sich der Beton anschliessend kaum noch einbringen und verdichten lässt. Mischungsverhältnis, Verarbeitung und Nachbehandlung müssen zusammenpassen. Die American Cement Association erläutert diese Zusammenhänge hier.

Genau darin steckt ein grosser Teil unserer Entwicklungsarbeit: eine Mischung zu finden, die unseren Anspruch an die Langlebigkeit unterstützt und sich mit den verfügbaren Materialien und Geräten zuverlässig herstellen lässt.

Bevor Beton entsteht, werden Steine von Hand geschlagen

Die groben Steine für unseren Beton werden von Hand zerkleinert.

Nachbarn und andere Menschen aus der lokalen Bevölkerung schlagen stundenlang mit Hämmern auf grössere Steine, bis daraus die kleineren Stücke für den Bau entstehen. Hinter jedem Haufen steckt anstrengende körperliche Arbeit.

Ein Kubikmeter gewöhnlicher Beton wiegt ungefähr 2,3 bis 2,4 Tonnen. Die von Hand zerkleinerten Steine machen neben Sand, Zement und Wasser nur einen Teil dieses Gewichts aus. Trotzdem verdeutlicht diese Grössenordnung, wie viel Material bewegt werden muss. Quelle zur üblichen Dichte von Beton.

Das Zerkleinern der Steine ist erst der Anfang. Die Materialien müssen zum Mischplatz gebracht werden. Zement kommt in Säcken. Sand und Steine müssen in den rotierenden Mischer geladen werden. Danach muss der fertige Beton noch transportiert, eingebracht und verdichtet werden.

Der Mischer mechanisiert einen einzigen Arbeitsschritt innerhalb einer viel längeren Kette von Handarbeiten.

So betrachtet bekommt ein sparsamer Materialeinsatz eine sehr konkrete Bedeutung. Jeder unnötige Kubikmeter bedeutet zusätzliche Steine, die zerschlagen, zusätzliches Material, das bewegt, und zusätzlichen Beton, der eingebaut werden muss. Bei einem vorzeitigen Ersatz würde sich ein grosser Teil dieser Arbeit wiederholen.

Das beeinflusst auch, wie wir Verbesserungen beurteilen. Eine Methode, die auf dem Papier effizient aussieht, kann beim Transport oder bei der Montage einen Aufwand verursachen, den man aus der Ferne leicht unterschätzt.

Die Rezeptur muss zur verfügbaren Gesteinskörnung passen

Eine besonders hartnäckige Herausforderung war die Abstufung der Gesteinskörnung, also die Kombination unterschiedlicher Korngrössen in der Mischung.

Vor Ort erhält man üblicherweise Sand und ein Gemisch aus groben Steinen, in dem auch kleinere Stücke enthalten sind. Nach Korngrössen getrenntes Material ist kaum verfügbar. In der Stadt wäre es erhältlich, doch der Transport auf unsere Baustelle würde diese Lösung deutlich unwirtschaftlicher machen.

Wir versuchten, das Material selbst nach Korngrössen zu sortieren. Das Prinzip war einfach. Es zuverlässig umzusetzen, war wesentlich aufwendiger.

Trotzdem konnten wir eine gezieltere Kornabstufung erreichen und passten die Rezeptur in praktischen Versuchen an. Unser Ziel war eine gut verarbeitbare Mischung mit dem Material, das wir tatsächlich beschaffen konnten.

Das ist wichtig, weil die Gesteinskörnung einen grossen Teil des Betonvolumens ausmacht. Eine passende Verteilung der Korngrössen hilft, den Zementleim effizient zu nutzen. Gleichzeitig braucht die Mischung genügend Zementleim und eine ausreichende Verarbeitbarkeit, damit sie fachgerecht eingebracht werden kann. Quelle zu Mischungsverhältnissen und Gesteinskörnung.

Dabei bestätigte sich eine wichtige Erkenntnis: Eine technisch überzeugende Rezeptur bringt nur dann etwas, wenn ihre Bestandteile zuverlässig beschafft und im vorgesehenen Verhältnis gemischt werden können.

Dort investieren, wo sich die Verbesserung lohnt

Wir verglichen Betonzusatzmittel und Zusatzstoffe hinsichtlich ihrer Kosten und der möglichen Qualitätsverbesserung. Wir wollten herausfinden, welche Massnahmen mit unseren Mitteln einen spürbaren Unterschied machen.

Die Zusammenarbeit mit Sika und der Zugang zu Produkten zu Grosshandelskonditionen halfen uns dabei.

Ein PCE-basiertes Fliessmittel aus der Reihe Sika ViscoCrete wurde zu einem wichtigen Bestandteil unseres Konzepts. Solche Zusatzmittel ermöglichen gut verarbeitbaren Beton mit weniger Anmachwasser. Sie helfen damit, die Anforderungen an den Frischbeton und an den später erhärteten Baustoff miteinander zu vereinbaren. Sika beschreibt die Technologie hier.

Unter unseren Bedingungen ergab sich damit ein besonders gutes Verhältnis zwischen Kosten und Nutzen.

Auch Silikastaub haben wir getestet und bei den Stützen SikaFume MS 610 eingesetzt. In einer entsprechend abgestimmten Mischung kann Silikastaub die Porenstruktur des Betons verfeinern und seine Durchlässigkeit verringern. Produktinformationen zu SikaFume MS 610.

Die Stützen eigneten sich gut dafür: Sie sind der Witterung ausgesetzt, und ihr gesamtes Betonvolumen ist vergleichsweise klein. Die Mehrkosten blieben dadurch überschaubar. Bei den wesentlich grösseren Betonmengen der Bodenplatten wäre derselbe Ansatz deutlich teurer gewesen.

Diese Unterscheidung ist wichtig. Eine Verbesserung kann sich bei einzelnen Bauteilen lohnen, ohne überall der sinnvollste Einsatz des Budgets zu sein.

Vier Zentimeter, die von kleinen Details abhängen

Eines der unscheinbarsten Teile auf unserer Baustelle erfüllt eine wichtige Aufgabe: der Abstandhalter für die Bewehrung.

Wir stellen diese Abstandhalter selbst aus Mörtel her. Sie werden in Formen gegossen, jeweils mit einem eingebetteten Bindedraht. Ihre Abmessungen stimmen wir auf unsere Bewehrung und die vorgesehene Betonüberdeckung ab.

Die geplante Betonüberdeckung beträgt vier Zentimeter. Wir achten sorgfältig darauf, dass die Bewehrung während der Bauarbeiten in der vorgesehenen Position bleibt. Die Abstandhalter helfen, dieses Mass auch beim Einbringen des Betons einzuhalten.

Die Überdeckung ist Teil des Schutzes für den Stahl. Wie wirksam sie ist, hängt auch von der Betonqualität und den Umwelteinflüssen ab. Vier Zentimeter allein begründen noch keine bestimmte Lebensdauer.

Dasselbe gilt für die Mischung. Auch eine sorgfältig entwickelte Rezeptur kann verrutschte Bewehrung, schlecht verdichtete Stellen oder eine unzureichende Nachbehandlung nicht ausgleichen. Deshalb verbinden wir die Aufmerksamkeit für solche Details mit sorgfältigem Verdichten und Feuchthalten des jungen Betons.

Am fertigen Gebäude sind diese Arbeiten kaum noch zu erkennen. Ihre Wirkung bleibt jedoch darin erhalten.

Feuchtigkeit aus dem Boden fernhalten

Unser Feuchtigkeitsschutz beginnt unterhalb der Bodenplatte. Dichter Beton ist ein Teil davon. Dazu kommen mehrere aufeinander abgestimmte Massnahmen im Unterbau.

Die Böden liegen etwas über dem umgebenden Gelände, wobei wir die Höhe an die örtlichen Verhältnisse anpassen. Eine umlaufende Fundamentmauer aus Bruchstein fasst die mineralische Auffüllung unter dem Boden ein. Innerhalb dieses Rahmens wird das Material in etwa 30 Zentimeter dicken Schichten mit einem Grabenstampfer verdichtet. So entsteht eine stabile Grundlage. Das gewählte körnige Material soll zugleich das kapillare Aufsteigen von Bodenfeuchtigkeit unterbrechen.

Eine Sauberkeitsschicht aus Beton schafft darüber eine ebene Fläche. Darauf wird eine Polyethylenfolie verlegt, bevor die bewehrte Bodenplatte folgt. Diese PE-Folie bildet eine zusätzliche Sperre gegen Feuchtigkeit von unten.

Die Bodenplatte selbst wird als zusammenhängendes Bauteil betoniert. Gezielt angeordnete Sollrissfugen sollen steuern, wo sich die beim Schwinden erwarteten Risse bilden. So entsteht eine zusammenhängende Bodenkonstruktion mit bewusst festgelegten Fugen.

Jede Massnahme erfüllt eine andere Aufgabe: Die erhöhte Lage schafft Abstand zum umgebenden Erdreich, die Verdichtung stabilisiert den Untergrund, die körnige Schicht begrenzt den kapillaren Feuchtigkeitstransport, und die Folie hemmt das Eindringen von Feuchtigkeit in die Bodenplatte. Zusammen mit der Betonqualität bilden diese Details unseren Ansatz, das Gebäude von unten her trocken zu halten.

Vorfertigung verlagert die Herausforderung

Mit Betonfertigteilen beschäftigten wir uns schon lange vor der aktuellen Erweiterung. Uns interessierte, ob sich durch wiederholbare Abläufe eine höhere Präzision und eine gleichmässigere Qualität erreichen lassen.

Inzwischen setzen wir die Vorfertigung ein. Unsere bisherigen Erfahrungen sind positiv.

Wiederverwendbare Schalungen ermöglichen gleichbleibende Abmessungen und saubere, glatte Oberflächen. Durch die Wiederholung lassen sich die Herstellungsabläufe laufend verbessern. Bewehrung, Betonieren und Nachbehandlung können gezielt kontrolliert werden, bevor die Elemente eingebaut werden.

Die Montage verlangt allerdings mehr, als das Wort «vorgefertigt» vermuten lässt.

Um die Elemente zu bewegen und zu positionieren, braucht es viele Menschen, Zeit und eine enge Begleitung. Präzision bei der Herstellung ersetzt nicht die Sorgfalt beim Zusammenbau. Ein Teil der Herausforderung verschiebt sich: Statt ein Bauteil an seinem endgültigen Platz herzustellen, muss ein fertiges Element transportiert, ausgerichtet und verbunden werden.

Bisher überwiegen für uns die Vorteile. In diese Einschätzung fliesst aber auch der Montageaufwand ein. Nur die Geschwindigkeit beim Betonieren zu vergleichen, würde ein unvollständiges Bild ergeben.

Was wir hinterlassen

Die wichtigste Erkenntnis aus dieser Arbeit ist ein klareres Verständnis dafür, wo sich besonderer Aufwand lohnt.

Wir investieren viel Sorgfalt in Bauteile, die später schwer zu reparieren sind. Zusatzstoffe setzen wir dort ein, wo ihr Nutzen die Kosten rechtfertigt. Wir passen die Mischungen an verfügbare Materialien an und berücksichtigen die Arbeit, die Herstellung, Transport und Montage erfordern. Oberhalb der dauerhaften Basis rechnen wir damit, dass gut zugängliche Bauteile irgendwann erneuert werden müssen.

Unser Ziel von 60 Jahren gibt diesen Entscheidungen eine Richtung. Ob die Gebäude tatsächlich so lange oder deutlich länger genutzt werden können, hängt von der Ausführung, den Umwelteinflüssen, dem Unterhalt und der Nutzung ab.

Für eine Schule bedeutet Langlebigkeit noch mehr als ein beständiges Tragwerk. Künftige Teams sollen sich auf den Unterricht und die Weiterentwicklung der Schule konzentrieren können. Der Unterhalt der Gebäude, die ihre Arbeit ermöglichen, soll dabei überschaubar bleiben.

Die Menschen, die heute Steine zerschlagen, investieren viel Kraft in diese Zukunft. Dafür zu sorgen, dass ihre Arbeit lange Bestand hat, gehört zu unserer Verantwortung.