A platform for research: civil engineering, architecture and urbanism
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Nachhaltiger Betonbau für Eisenbahntunnel in Deutschland: betontechnologische Potenziale und Herausforderungen der Umsetzung
Die Deutsche Bahn AG verfolgt mit der Dachstrategie „Starke Schiene“ das Ziel, die Schieneninfrastruktur zu stärken und den Schienenverkehr zu intensivieren. Dies erfordert zahlreiche Infrastrukturprojekte (Neubau) und Instandhaltungsmaßnahmen (inkl. Erneuerung), was zu einem Anstieg der Anzahl an Tunnelbauwerken in der Eisenbahninfrastruktur führt. Die Verlagerung des Verkehrs auf die Schiene soll eine bedeutende Reduktion der Treibhausgas‐Emissionen (THG‐Emissionen) bewirken. Jedoch erfordert der Bau von Eisenbahntunneln große Mengen an Stahlbeton, was wiederum den Bedarf an Zement als Bindemittel erhöht. Die CO 2 ‐intensive Herstellung von Zement, insbesondere des darin enthaltenen Portlandzementklinkers, beeinträchtigt die ökobilanz von Tunnelbauwerken erheblich. Vor dem Hintergrund der Klimaziele ist es daher entscheidend, eine ausgewogene Abstimmung zwischen der Schaffung langlebiger, leistungsfähiger Schieneninfrastruktur und der Minimierung von CO 2 ‐Emissionen zu erreichen. Zudem steht die deutsche Betonindustrie in den nächsten Jahren vor einer zunehmenden Verknappung der bisher genutzten weiteren Zementhauptbestandteile und Betonzusatzstoffe zur Reduzierung des Portlandzementklinkeranteils in Zementen, wie Flugasche und Hüttensand, sowie der zur Verfügung stehenden natürlichen Gesteinskörnung. Daher sind Optimierungsansätze erforderlich, um die CO 2 ‐Emissionen beim Betonbau zu verringern und die Ressourceneffizienz bei künftigen Tunnelprojekten zu steigern. Besonderes Augenmerk liegt dabei auf den Möglichkeiten zur Verwendung von klinkerreduzierten Zementen. Die DIN 1045‐2:2023 sieht bereits den Einsatz dieser neuen Zementarten vor; bis zum Jahr 2050 soll ihr Anteil an der in Deutschland verwendeten Zementmenge ca. 60 % betragen. Der vorliegende Beitrag beleuchtet das Potenzial zur Einsparung von Treibhausgasen beim Einsatz von Beton in Eisenbahntunneln, wobei die gewonnenen Erkenntnisse größtenteils auch auf andere Arten von Verkehrstunneln übertragbar sind. Der Fokus liegt auf der Identifizierung von Möglichkeiten zur Steigerung der Ressourceneffizienz und zur Verringerung von CO 2 ‐Emissionen im Bereich der Betontechnologie. Dabei werden verschiedene Optimierungsansätze für umweltfreundliche Betone im Tunnelbau vorgestellt und ihre Eignung für die unterschiedlichen Tunnelbauweisen analysiert. Abschließend werden die Anforderungen an die Umsetzbarkeit dieser Ansätze in zukünftigen Projekten diskutiert und entsprechende Empfehlungen gegeben.
Sustainable concrete construction for railway tunnels in Germany: Concrete technology potentials and challenges of implementation
Deutsche Bahn AG is pursuing the “Strong Rail” strategy to strengthen railway infrastructure and intensify rail transport. This requires numerous new infrastructure projects as well as maintenance activities, leading to an increase in tunnel structures in the railway network. Shifting road traffic towards rail traffic aims to significantly reduce greenhouse gas emissions (GHG emissions). However, the construction of railway tunnels requires large amounts of reinforced concrete, in turn increasing the demand for cement as a binder. The CO 2 ‐intensive production of cement, particularly Portland cement clinker, substantially impacts the life cycle assessment of tunnel structures. In light of climate goals, achieving a balance between creating durable, efficient rail infrastructure and minimizing CO 2 emissions is crucial. Additionally, the German concrete industry faces growing shortages of alternative cement constituents and SCMs, such as fly ash and slag, as well as natural aggregates. Therefore, optimization approaches are necessary to reduce CO 2 emissions in concrete construction and enhance resource efficiency in future tunnel projects. Special attention is given to the potential use of clinker‐reduced cements. The DIN 1045‐2:2023 standard already permits these new cement types, and their proportion of cement used in Germany is expected to reach approximately 60 % by 2050. This paper explores the potential for GHG emission savings in the use of concrete for railway tunnels, although the conclusions are applicable to other types of traffic tunnels. The paper focusses on identifying ways to increase resource efficiency and reduce CO 2 emissions in concrete technology. Various optimization approaches for eco‐friendly concrete in tunnel construction are presented, and their suitability for different tunnel construction methods is analysed. Finally, the paper discusses the feasibility of these approaches in future projects and provides recommendations for their implementation.
Nachhaltiger Betonbau für Eisenbahntunnel in Deutschland: betontechnologische Potenziale und Herausforderungen der Umsetzung
Die Deutsche Bahn AG verfolgt mit der Dachstrategie „Starke Schiene“ das Ziel, die Schieneninfrastruktur zu stärken und den Schienenverkehr zu intensivieren. Dies erfordert zahlreiche Infrastrukturprojekte (Neubau) und Instandhaltungsmaßnahmen (inkl. Erneuerung), was zu einem Anstieg der Anzahl an Tunnelbauwerken in der Eisenbahninfrastruktur führt. Die Verlagerung des Verkehrs auf die Schiene soll eine bedeutende Reduktion der Treibhausgas‐Emissionen (THG‐Emissionen) bewirken. Jedoch erfordert der Bau von Eisenbahntunneln große Mengen an Stahlbeton, was wiederum den Bedarf an Zement als Bindemittel erhöht. Die CO 2 ‐intensive Herstellung von Zement, insbesondere des darin enthaltenen Portlandzementklinkers, beeinträchtigt die ökobilanz von Tunnelbauwerken erheblich. Vor dem Hintergrund der Klimaziele ist es daher entscheidend, eine ausgewogene Abstimmung zwischen der Schaffung langlebiger, leistungsfähiger Schieneninfrastruktur und der Minimierung von CO 2 ‐Emissionen zu erreichen. Zudem steht die deutsche Betonindustrie in den nächsten Jahren vor einer zunehmenden Verknappung der bisher genutzten weiteren Zementhauptbestandteile und Betonzusatzstoffe zur Reduzierung des Portlandzementklinkeranteils in Zementen, wie Flugasche und Hüttensand, sowie der zur Verfügung stehenden natürlichen Gesteinskörnung. Daher sind Optimierungsansätze erforderlich, um die CO 2 ‐Emissionen beim Betonbau zu verringern und die Ressourceneffizienz bei künftigen Tunnelprojekten zu steigern. Besonderes Augenmerk liegt dabei auf den Möglichkeiten zur Verwendung von klinkerreduzierten Zementen. Die DIN 1045‐2:2023 sieht bereits den Einsatz dieser neuen Zementarten vor; bis zum Jahr 2050 soll ihr Anteil an der in Deutschland verwendeten Zementmenge ca. 60 % betragen. Der vorliegende Beitrag beleuchtet das Potenzial zur Einsparung von Treibhausgasen beim Einsatz von Beton in Eisenbahntunneln, wobei die gewonnenen Erkenntnisse größtenteils auch auf andere Arten von Verkehrstunneln übertragbar sind. Der Fokus liegt auf der Identifizierung von Möglichkeiten zur Steigerung der Ressourceneffizienz und zur Verringerung von CO 2 ‐Emissionen im Bereich der Betontechnologie. Dabei werden verschiedene Optimierungsansätze für umweltfreundliche Betone im Tunnelbau vorgestellt und ihre Eignung für die unterschiedlichen Tunnelbauweisen analysiert. Abschließend werden die Anforderungen an die Umsetzbarkeit dieser Ansätze in zukünftigen Projekten diskutiert und entsprechende Empfehlungen gegeben.
Sustainable concrete construction for railway tunnels in Germany: Concrete technology potentials and challenges of implementation
Deutsche Bahn AG is pursuing the “Strong Rail” strategy to strengthen railway infrastructure and intensify rail transport. This requires numerous new infrastructure projects as well as maintenance activities, leading to an increase in tunnel structures in the railway network. Shifting road traffic towards rail traffic aims to significantly reduce greenhouse gas emissions (GHG emissions). However, the construction of railway tunnels requires large amounts of reinforced concrete, in turn increasing the demand for cement as a binder. The CO 2 ‐intensive production of cement, particularly Portland cement clinker, substantially impacts the life cycle assessment of tunnel structures. In light of climate goals, achieving a balance between creating durable, efficient rail infrastructure and minimizing CO 2 emissions is crucial. Additionally, the German concrete industry faces growing shortages of alternative cement constituents and SCMs, such as fly ash and slag, as well as natural aggregates. Therefore, optimization approaches are necessary to reduce CO 2 emissions in concrete construction and enhance resource efficiency in future tunnel projects. Special attention is given to the potential use of clinker‐reduced cements. The DIN 1045‐2:2023 standard already permits these new cement types, and their proportion of cement used in Germany is expected to reach approximately 60 % by 2050. This paper explores the potential for GHG emission savings in the use of concrete for railway tunnels, although the conclusions are applicable to other types of traffic tunnels. The paper focusses on identifying ways to increase resource efficiency and reduce CO 2 emissions in concrete technology. Various optimization approaches for eco‐friendly concrete in tunnel construction are presented, and their suitability for different tunnel construction methods is analysed. Finally, the paper discusses the feasibility of these approaches in future projects and provides recommendations for their implementation.
Nachhaltiger Betonbau für Eisenbahntunnel in Deutschland: betontechnologische Potenziale und Herausforderungen der Umsetzung
Deutsche Gesellschaft für Geotechnik (editor) / Hammer, Anna‐Lena (editor) / Camós‐Andreu, Carles (editor) / Alós‐Shepherd, David (editor) / Schneider, Tim (editor) / Denu, Maureen (editor) / Grander, Yara Maria (editor) / Rosa, Matthias (editor) / Peter, Carsten (editor) / Schälicke, Hendrik (editor)
Taschenbuch fuer den Tunnelbau 2025 ; 165-269
2024-09-25
105 pages
Article/Chapter (Book)
Electronic Resource
German
Schlüsselbegriffe , Eisenbahntunnel , Tunnel , Betonbau , Stahlbeton , Nachhaltigkeit , Treibhausgase , CO 2 ‐Emissionen , Innenschale , Optimierung , umweltfreundliche Betone , Recycling , Rohstoffe , Knappheit , Ressourceneffizienz , Global Warming Potential (GWP) Keywords , Railway tunnels , tunnels , concrete construction , reinforced concrete , sustainability , greenhouse gases , CO 2 emissions , inner lining , optimization , climate‐friendly concrete , recycling , raw materials , scarcity , resource efficiency , Global Warming Potential (GWP)
| Wiley | 2023
Betontechnologische Herausforderungen bei Räumerlaufbahnen im Kläranlagenbau
| Tema Archive | 2006
Betontechnologische und betontechnische Herausforderungen beim Bau des Gotthard-Basistunnels
Online Contents | 2014
| IuD Bahn | 1997