Strahlenschutzbeton

Ab 2020 wird der neue Komplex des Nationalen Centrums für Tumorerkrankungen (NCT) Dresden die Erforschung von Krebserkrankungen und die Versorgung von Krebspatienten bestmöglich miteinander verbinden. Der Anspruch ist es, die Krebsforschung zum Wohle der Patienten schnell und anwendungsorientiert weiterzuentwickeln.

Das hochmoderne Gebäude wird auf vier Etagen und über ca. 3.000 Quadratmetern Nutzfläche Arbeitsort für bis zu 200 Wissenschaftler und forschende Ärzte sein. Forschungseinrichtungen und Laboratorien werden hier untergebracht, Bereiche für Patientenstudien, Räume für medikamentöse Behandlungen und Strahlentherapie-Einheiten.

Im Auftrag der Dreßler Bau GmbH, Niederlassung Dresden, stellt die CEMEX Deutschland AG Transportbeton für das NCT Dresden her. Rund 4.000 Kubikmeter Beton wird das Lieferwerk Dresden-Altstadt zwischen Mai 2017 und Ende März 2018 für die Baustelle an der Mildred-Scheel-Straße produzieren. Neben Konstruktionsbetonen in Druckfestigkeitsklassen bis C40/50 ist auch ein Spezialbeton gefordert: Rund 145 Kubikmeter eines Strahlenschutzbetons werden zur Abschirmung von Strahlentherapieräumen dienen.

„Das ist eine nicht alltägliche Konstruktion, die auch eine besondere Technik beim Betoneinbau erfordert“, erklärt Uwe Engelhardt, Gebietsleiter Transportbeton Sachsen der CEMEX Deutschland AG. „Die Strahlentherapieräume werden nicht durchgängig aus Strahlenschutzbeton bestehen, das ist nur bei einzelnen Elementen vorgesehen.“

Der Strahlenschutzbeton stellt sicher, dass sich die hochenergetischen Strahlen nicht unkontrolliert ausbreiten, sondern gezielt den erwünschten therapeutischen Zwecken dienen. Wände und Decken sind so bemessen, dass bei der berechneten Bauteilstärke der Strahlenschutz schon durch einen Normalbeton gewährleistet ist. Im Direktstrahlbereich wird zwecks Begrenzung der Wandstärke Schwerbeton eingesetzt: ein Strahlenschutzbeton der Druckfestigkeitsklasse C25/30 mit der Gesteinskörnung Magnetit. Zwischen 80 cm und 1,60 m dick sind die Bauteile.

Mit dem schweren Mineral Magnetit – Kornrohdichte 4,6 bis 4,8 t/m3 – können die Betontechnologen die geforderte Festbetonrohdichte von 3,2 t/m³ sicher gewährleisten. Strahlenschutzbeton erzielt schon durch seine Masse eine Abschirmfunktion, und eine Gesteinskörnung mit strahlenabsorbierenden Eigenschaften wie Magnetit kann die Schutzwirkung noch steigern.

Uwe Engelhardt: „Für den Zweck des Strahlenschutzes im Direktstrahlbereich braucht der Beton eine Rohdichte von mindestens 3,2 t/m³. Der Statiker erlaubt wegen der Baugrundverhältnisse höchstens 3,4 t/m³. Hier gibt es also kaum Fehlertoleranz. Insgesamt ist die Betontechnologie anspruchsvoll. Laut Ausschreibung darf die Wärmedifferenz zwischen dem Kern und der Außenseite des Bauteils nicht höher sein als 15 Kelvin.“ Um die Hydratationswärme möglichst gering zu halten, gehört ein Zement CEM III A der CEMEX Zement GmbH mit langsamer Festigkeitsentwicklung zur Rezeptur des Strahlenschutzbetons. Betontechnologen von CEMEX stellen im Werk und auf der Baustelle eine engmaschige Überwachung sicher, prüfen die Rohdichte, den Wasserzementwert, den Erstarrungsbeginn und das Blutverhalten.

In anderen Fällen wird die schwere Gesteinskörnung oft direkt in den Fahrmischer dosiert, doch den Strahlenschutzbeton für den NCT-Neubau stellen die Transportbetonfachleute von CEMEX in einer Turmanlage her. Vorab prüften sie die Statik des Mischturms und montierten Materialbremsen am Elevator. Da beim Pumpen von Schwerbeton am Verteilermast eines Betonfördergerätes höhere Lastmomente auftreten, bestand auch hier Handlungsbedarf. An der eingesetzten 36-Meter-Mastpumpe, wurde das letzte Auslegerteilstück von insgesamt 4 Teilstücken außer Funktion gesetzt. Die Förderleitung wurde am Übergang von 3 auf 4 unterbrochen und am Teilstück 3 ein Endschlauch angeschlossen. Teilstück 4 wurde parallel zu 3 zurückgelegt.

Der NCT-Partnerstandort Dresden ist eine gemeinsame Einrichtung des Deutschen Krebsforschungszentrums (DKFZ), des Universitätsklinikums Carl Gustav Carus Dresden, der Medizinischen Fakultät der Technischen Universität Dresden und des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR). Der Freistaat Sachsen stellt für den Neubau 22 Millionen Euro bereit.