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 EN 206-1 / 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, Düsseldorf 2011

[3] InformationsZentrum Beton GmbH (Hrsg.): Bauteilkatalog - Planungshilfe für dauerhafte Betonbauteile. 2016

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

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