Bauen mit Beton

Dank seiner besonderen Eigenschaften entspricht Beton optischen, statischen und bauphysikalischen Erfordernissen. Das ist auch der Grund dafür, dass Beton als DER Baustoff des 20. Jahrhunderts gilt und bis heute nichts an Beliebtheit und Anziehungskraft eingebüßt hat.

Ist Beton gleich Zement?

Vielfach herrscht Verwirrung über den Unterschied zwischen Beton und Zement. Begrifflich gehören Beton und Zement tatsächlich eng zusammen, aber sie bezeichnen nicht das Gleiche: Zement ist nämlich ein im Zementwerk fein gemahlenes Bindemittel auf Basis von Kalkstein und Ton und bildet eine Grundzutat in der Betonherstellung. Das Anrühren mit Wasser führt zu einer chemischen Reaktion (Hydratation), aufgrund dererBeton seine Festigkeit erhält.

Zusammensetzung von Beton

Beton ist ein künstliches Gestein und wird aus Wasser plus Zement (=Zementleim), Gesteinskörnungen oder auch künstlichen Zuschlagstoffen hergestellt. Neben den Bestandteilen Zement, Wasser und Gesteinskörnungen bilden unterschiedliche Arten von Poren das Betongefüge. Außerdem enthält Beton Aluminium-, Eisen- und andere Oxide in gebundener Form. Das Bindemittel, das die Zuschlagteilchen (=Gesteinskörner) fest und dauerhaft miteinander verkittet, ist der aus Wasser und Zement gebildete Zementleim. Die Gesteinskörner machen 70 Prozent und somit den mengenmäßig größten Anteil des Betons aus. Die Gesteinskörner müssen mit Zementleim vollständig umhüllt und alle Hohlräume zwischen den Gesteinskörnern von Zementleim ausgefüllt werden (Verdichten des Betons).

Wasser-Zement - Wert

Dieser Wert (auch: Wasserbindemittelwert) gibt das Verhältnis der beim Mischen verwendeten Mengen an Wasser und Zement in Kilogramm an. Er ist wesentlich zur Erreichung der Betonfestigkeit und kann je nach Erfordernis variieren. Ein typischer Zement kann eine Wassermenge von rund 40 Prozent seiner Masse binden. Dies entspricht einem w/z-Wert von 0,40. Welcher Wert allerdings "gut" ist, ist von den Anforderungen an den Beton abhängig. Allgemein gilt: Je höher die Beanspruchung, desto niedriger (dichter an 0,40) muss der w/z-Wert sein. Wird mehr Wasser zugesetzt, kann es vom Zement nicht mehr gebunden werden - winzige saugfähige Poren entstehen.

Betonzusätze richten sich nach der Anwendung

Zuschlagstoffe, die Zementmischung und vor allem die Zusätze (z. B. Beschleuniger, Betonverflüssiger, Plastifizierungsmittel, Dichtungsmittel) bestimmen die Eigenschaften und Einsatzgebiete des Betons. Einige Betoneigenschaften, wie zum Beispiel der Widerstand gegen mechanische Beanspruchungen, werden zum überwiegenden Teil von der Gesteinskörnung bestimmt. Mit verschiedenen Zuschlagstoffen können spezielle Betone erzeugt werden, z. B. mit Blähton statt Gestein bzw. Textilfasern leichte Betone, mit optischen Fasern "durchsichtige" Betone u.v.m. Man unterscheidet bei den Beton-Zuschlagsstoffen drei Gruppen:

• Blähton und Ziegelsplitt für Leichtbeton unter 2.000 kg/m3
• Kies und Schotter für Normalbeton mit 2.000 bis 2.600 kg/m3
• Basalt und Schwerspat für Schwerbeton mit mehr als 2.600 kg/m3

Die Zuschläge müssen gemischtkörnig sein, damit die Zwischenräume zwischen größeren Körnern durch kleinere Zuschlagkörner aufgefüllt werden. Im Normalfall sind die zwischen den einzelnen Zuschlagkörnern vorhandenen Hohlräume mit feineren Körnern und mit Zementstein ausgefüllt. Wenn hingegen größere Körner fehlen, steigt der Zementverbrauch. Der Zementverbrauch ist auch abhängig von der Art der Körner: Je runder und kompakter die Körner sind, desto weniger Zement wird benötigt. Grundsätzlich hängt die Korngröße auch von der Bauteilgröße sowie der Armierungsdichte (= Bewehrungsdichte) ab.

Betonsorten: Die Klassiker

Stahlbeton: Besteht aus Beton und Bewehrungsstahl und wird bei Stellen, die einer hohen Zugbeanspruchung ausgesetzt sind, verwendet. Dafür werden im Beton zur Aufnahme der in den Bauteilen auftretenden Zugspannungen Stahlarmierungen eingebaut. Damit diese Bewehrung im Stahlbeton nicht rosten kann, muss einerseits der Beton ausreichend verdichtet werden und zudem eine Mindestüberdeckung der Stahleinlagen mit Beton gegeben sein. Da die Verbundwirkung wesentlich für die Gesamtfestigkeit des Werkstoffes ist, wird üblicherweise Baustahl mit aufgewalzten Rippen (sogenannter ”Rippentorstahl”) bzw. Baustahlgitter verwendet.

Faserbeton: Zur Verbesserung der Zugfestigkeit werden Fasern aus Glas, Stahl, Kunststoff oder Kohlenstoff zugemischt. Durch Verwendung eines Faserbetons, werden eventuelle Rissbildungen im Beton, die bei höheren Zugbeanspruchungen entstehen, minimiert.

Splittbeton: Enthält neben Zement und Wasser auch Splitt, der ihn wasserdurchlässiger macht. Der Vorteil: geringe Frostgefahr im Winter.

Polymerbeton: Hier ersetzt ein Polymer, also ein Kunststoff, den Zement als Bindemittel. Wegen der geringen Erhärtungszeit werden mit Polymerbeton hauptsächlich bestehende Bauteile, Straßen oder Brücken saniert.

Betonsorten: Die Besonderen

Lichtbeton: Lichtdurchlässiger Beton weist einen Glasfaseranteil von drei bis fünf Prozent auf. Lichtwellenleiter im Beton ermöglichen Effekte, Kontraste und Strukturen, die durch den Beton sichtbar sind. Anwendungsmöglichkeiten: Raumteiler, Treppenstufen, Einbauten für Wellnessbereiche, etc.

Selbstverdichtender Beton: Enthält neben Zement und Wasser neuartige Fließmittel auf Basis von Polycarbonat Polycarboxylat-Ethern. Beim selbstverdichtenden Beton entfällt das Rütteln als Arbeitsschritt, er hat eine weichere Konsistenz und weist ein extrem gutes Fließverhalten auf. Der Vorteil liegt in einer fast porenlosen Betonoberfläche.

Selbstreinigender Beton: Superhydrophile Oberflächen besitzen eine mikroskopisch kleine, raue, noppenartige Struktur. Schmutzpartikel, die in der Regel größer als die Noppen sind, setzen sich auf den Spitzen der Noppen ab und werden von abfließenden Wassertropfen abgewaschen. Die Oberfläche wird durch den Einsatz von photokatalytisch wirksamen Metalloxiden oder -sulfiden, z.B. Titandioxid, umgestaltet undmit UV-Licht bestrahlt, sodass eine reinigende und schadstoffzersetzende Wirkung einsetzt.

Beton-Eigenschaften sind beeinflussbar

Durch die Verwendung von Fasern aus Glas, Kunststoff, Stahl oder Kohlenstoff können die Eigenschaften wie Zugbelastbarkeit oder Schlagzähigkeit vom Beton noch weiter verändert werden. Auch die Rissbildung kann durch oben genannte Fasern verringert werden:

• Holz erhöht die Wärmekapazität von Beton
• Organische und anorganische Fasern erhöhen die Festigkeit und Dauerhaftigkeit von Beton. Außerdem kann mit dieser Betonart schlanker gebaut werden als mit Normalbeton.
• Textile Gewebe sorgen für höher Zugbelastbarkeit ohne die Gefahr von Korrosion – besonders geeignet für den Bau von kleinen und leichten Betonbauteilen.

Behörden prüfen Beton-Qualität

Bei größeren Betonarbeiten werden behördlich Betongüten-Überprüfungen vorgeschrieben. Dazu werden Betonprobekörper hergestellt, welche in staatlich autorisierten Prüfanstalten geprüft werden. Die Entnahme des Betons aus der Betonmischungen sollte in Anwesenheit eines Vertreters des Bauherrn oder Auftraggebers erfolgen. Sind bei dem Bauvorhaben hohe Betongüten (z. B. Dichtbeton, frost- und tausalzbeständiger Beton) erforderlich, kann eine solche Überprüfung dem Bauherrn zusätzliche Gewissheit über die ordnungsgemäße Ausführung geben.

Verarbeitung von Beton

Im frischen Zustand ist Beton formbar, aufgrundkomplexer chemischer Prozesse härtet Beton nach einiger Zeit völlig aus. Der Baustoff wird auf der Baustelle hergestellt oder als Transportbeton angeliefert, in eine vorgefertigte Form (Schalung, Schalsteine, Mantelbeton o.ä. ) eingebaut, verdichtet und gegen das Austrocknen geschützt. Die Aushärtung kann an der Luft, aber auch unter Wasser stattfinden. Diese darf aber nicht zu rasch erfolgen, da sonst die chemischen Prozesse nicht mehr vollständig ablaufen können. Der Beton ”verdurstet”! Nach der ausreichenden Erhärtung des Betons werden (wenn vorhanden) die Schalungen entfernt.

Einsatz im Bereich des Rohbaus

• Wände, bewehrt und unbewehrt
• Stiegen und Podeste, Betonstufen, jeweils gerade oder gewendelt
• Betondecken wie z.B. Stahlbetonplattendecken, Stahlbeton-Elementdecken, Plattenbalkendecke
• Kragplatten z.B. für Balkone
• Bei Balken und Säulen, die in Wandbereichen, liegen wird nur der herausragende Teil verrechnet. Der “unsichtbare” Teil ist Bestandteil der Wände
• Unterlagsbeton
• Gefällsbeton ist eine Betonschicht, deren ungleiche Dicken ein Oberflächengefälle zur Folge haben (z.B. Wasserablauf, Badezimmer etc.)
• Schutzbeton (um z.B. Isolierungen zu schützen wird eine Betonschicht aufgebracht)
• Sockel- und Maschinenfundamente aller Art
• Schächte und Kollektoren jeglicher Art

Einsatz bei nicht unterkellerten Rohbauten

• Fundamente (Streifenförmig, als Platte ausgebildet, bewehrt und unbewehrt)
• Bodenauswechslung oder Auffüllen von Gruben und Hohlräumen
• Sauberkeitsschichten unter Betonfundamenten
• Bodenplatten