ganz einfachen Fragen, deren Beantwortung dann doch nicht so simpel ist, wie man
denkt. Für alle Fälle haben wir hier ein paar Informationen, Definitionen und mehr, rund
um das Thema Beton und Betontechnologie zusammengetragen.
Wasser, mit oder ohne Zugabe von Zusatzmitteln, Zusatzstoffen und Fasern. Beton
erhält seine Eigenschaften durch Hydratation des Zements.”
Beton ist ein künstlicher Stein, bei dem Zement als Bindemittel den Zusammenhalt der
anderen Bestandteile ermöglicht. Die Festigkeit des Betons wird durch Kristallisierung
der Klinkeranteile des Zementes und die Verzahnung der entstehenden Kristallnadeln
verursacht.
Geschichte
Vergleichbare Baustoffe (Kalkmörtel) konnten an bereits über 10.000 Jahre alten Bau-
werksresten in der heutigen Türkei nachgewiesen werden. Vor mehr als 2000 Jahren
wurde Beton bei den Römern unter dem Begriff “opus caementitium” (opus ... Werk,
Bauwerk; caementitium ... Zuschlag, behauener Stein) verwendet.
Im Mittelalter kommt Beton kaum zur Anwendung und erfährt erst in der Neuzeit eine
rasche Entwicklung. Mit dieser Entwicklung sind zahlreiche Namen wie J. Parker
(Romanzement, 1796), Louis-Joseph Vicat (künstlicher hydraulischer Kalk, 1818),
Joseph Aspdin (Portlandzement, 1824) oder Joseph Monier (Stahlbeton 1867, “Monier-
eisen”) verbunden.
benötigt, so dass er auch unter Wasser erhärtet. Das Zement-Wasser-Gemisch (Zementleim) verbindet
die Zuschlagkörner zu einem festen Gefüge. Die gebräuchlichsten Zementarten sind Portlandzement
(CEM I), Portlandkompositzement (CEM II) und Hochofenzement (CEM III). Zement wird in ver-
schiedenen Festigkeitsklassen (z.B. 32,5/42,5/52,5) und unterschiedlicher Festigkeitsentwicklung (N ...
normal- / R ... schnellerhärtend) hergestellt. Sondereigenschaften wie niedriger Alkaligehalt (Kennung
NA), niedrige Hydratationswärme (NW, neu auch als LH [low heat] und VLH [very low heat] ) oder hoher
Sulfatwiderstand (HS) sind ebenfalls verfügbar.
Gesteinskörnungen (Zuschlag)
Der Betonzuschlag (Sand, Kies, Splitt, ... aus Sandstein, Granit, Basalt, Baryt ... oder z.B. als Blähton)
stellt den größten Teil des Betonvolumens und definiert mit seiner Dichte zugleich die Betonart (Normal-
beton, Schwerbeton, Leichtbeton)
Wasser
Der Wassergehalt des Betons setzt sich aus dem Zugabewasser (Leitungs-, Brunnen-, Restwasser), der
Feuchte der Zuschläge und gegebenenfalls dem Wasser aus Zusatzmitteln/-stoffen zusammen.
Zusatzmittel
Betonzusatzmittel sind flüssige oder pulverförmige Stoffe bzw. Granulate, die dem Beton in kleinen
Mengen zugegeben werden und durch chemische und/oder physikalische Wirkung die Eigenschaften
des Frisch- bzw. Festbetons beeinflussen. Bekannte Zusatzmittelarten sind z.B. Verflüssiger (BV),
Fließmittel (FM), Verzögerer (VZ) oder Luftporenildner (LP).
Zusatzstoffe/Fasern
Zusatzstoffe sind feine anorganische oder organische Stoffe, die im Beton zur gezielten Eigenschafts-
anpassung verwendet werden. Sie sind als Volumenbestandteile im Stoffraum zu beachten. Es werden
zwei Zusatzstofftypen unterschieden:
Typ I:
nahezu inaktive Zusatzstoffe (Gesteinsmehle, Pigmente, Organische Stoffe, Fasern)
Typ II: puzzolanische oder latent hydraulische Stoffe (Trass, Flugasche, Silikastaub, Hüttensandmehl)
gibt es verschiedene Bezeichnungen. Man unterscheidet Beton z.B. nach:
Herstellung
Baustellenbeton
Transportbeton
Ortbeton
Einbau
Spritzbeton
Unterwasserbeton
Walzbeton
Schleuderbeton
Vakuumbeton
Aufbeton
Stampfbeton
Eigenschaften
Stahlbeton
Faserbeton
Polymerbeton
Estrichbeton
Splitt- oder Drainbeton
Magerbeton
Konkretbeton
Blauer Beton
Spezielle Betone
Selbstverdichtender Beton
Hochfester und ultrahochfester Beton
Infraleichtbeton oder Ultraleichtbeton
Transluzenter Beton
Papierbeton
Glasschaum-Beton
Selbstreinigender Beton
Säurebeständiger Beton
empfindlich gegen schädigende Einflüsse wie Austrocknung oder starke Abkühlung. Nach dem Einbau
ist der Beton durch eine entsprechende Nachbehandlung zu schützen.
Gegen Austrocknung kann der Beton z.B. durch
•
kontinuierliches Besprühen oder Fluten
•
Belassen in der Schalung
•
Abdecken mit Folien, die an Kanten und Stößen gesichert sind
•
Auflegen von feucht gehaltenen, Wasser speichernden Abdeckungen
•
Aufsprühen von Nachbehandlungsmitteln mit nachgewiesener Eignung
geschützt werden.
Da sich der Erhärtungsvorgang mit sinkender Temperatur verlangsamt bzw. ganz zum Stillstand kommt,
ist es bei entsprechenden Einbaubedingungen (niedrige Temperaturen) erforderlich, den Beton durch
wärmedämmende Folien oder beheizte Bauzelte bei ausreichender Temperatur zu halten.
Spritzbeton wird mit Druckluft in Rohren oder Schläuchen
gefördert und mit einer Spritzdüse flächig aufgetragen. Im
Tunnelbau, bei Flächensicherung, Sanierung und Verstärkung
von Beton- und Stahlbetonkonstruktionen hat dieses Betonier-
verfahren eine große Bedeutung.
Unterwasserbeton
Unterwasserbeton wird mit besonderen Betonierverfahren
unter Wasser eingebaut und insbesondere bei Schlitzwänden
und im Grundwasser als Sperrschicht bei Bodenplatten ver-
wendet.
Walzbeton
Walzbeton ist ein erdfeuchter Beton, der in Lagen von etwa
18–20 cm Dicke eingebaut, vorverdichtet und mit Gummi-
radwalzen nachverdichtet wird. Walzbeton wird im Straßenbau
und bei Industrieböden eingesetzt.
Schleuderbeton
Schleuderbeton wird mit schnell rotierenden (800 bis 900/min)
runden Hohlkörpern verdichtet. Durch die Zentrifugalkraft wird
das Wasser aus dem Beton gedrückt (w/z-Wert 0,25 bis 0,3).
Der Beton ist dicht, sehr fest und wird zur Herstellung von
Rohren, Masten und Pfählen genutzt.
Vakuumpumpe und Saugmatten nach dem Betonieren ein Unterdruck
erzeugt wird. Dadurch wird dem Frischbeton ein Teil des nicht zur
Hydratation benötigten Wassers entzogen. Durch die besondere
Behandlung des Frischbetons wird z. B. die Schwindrissbildung vermindert.
Es entstehen dichtere und verschleißfestere Betonoberflächen. Außerdem
erreicht man durch dieses Verfahren schon sehr früh hohe Festigkeiten,
wodurch eine frühere Nutzung der Oberfläche möglich ist und der Beton
eine höhere Frostbeständigkeit erhält.
Aufbeton
Beton, der nachträglich auf bestehenden Beton aufgebracht wird.
Stampfbeton
Stampfbeton ist unbewehrten Beton, der durch Druckstöße („Stampfen“)
verdichtet wird.
aus Beton und Bewehrungsstahl besteht. Die hohe
Druckfestigkeit des Betons bei niedriger Zugfestigkeit wird durch
die hohe Zugfestigkeit des Stahl ergänzt und ermöglicht eine
beanspruchungsorientierte Bauweise.
Faserbeton
Beim Faserbeton werden dem Beton zur Verbesserung der
Zugfestigkeit, des Bruch- und Rissverhaltens, Fasern
zugegeben und wirken als Bewehrung. Es können kurze oder
lange Fasern verwendet werden. Lange Fasern werden meist in
Form von Glasfasertextilmatten eingesetzt. Man spricht dann
von textilbewehrtem Beton oder auch Textilbeton.
Als Fasern werden Glasfasern (alkalibeständige Fasern),
Stahlfasern verschiedenster Art, (Nicht rostend, Baustahl,
aufgebogen, nicht aufgebogen, …), Kunststofffasern oder
Kohlenstofffasern eingesetzt werden. Letztere besitzen den
höchsten E-Modul der hier angeführten Fasern.
Polymerbeton
Polymerbetone enthalten ein Polymer (Kunststoff, Epoxidharz)
als Bindemittel. Zement wird hier, allenfalls als Füllstoff ohne
Bindewirkung eingesetzt. Polymerbeton (auch Mineralguss
genannt) wird häufig zur Sanierung oder wegen seiner hohen
Schwingungsdänpfung zur Herstellung von Maschinengestellen
verwendet.
Estrichbeton ist eine nichtnormierte Bezeichnung und wird für
Estrichmörtel zur Herstellung von feingliedrigen Betonbauteilen
und Fundamenten sowie Estrichen verwendet. Es ist oft
Sackware, die vor Ort mit Wasser anzumischen ist.
Splitt- oder Drainbeton
Splittbeton enthält Splitt einer Körnung sowie Zement und
Wasser. Nach dem Abbinden entsteht ein zusammen-
hängendes Hohlraumsystem, durch das Wasser abfließen
kann. Dadurch besteht geringere Frostgefahr im Winter. Splitt-
beton wird im Straßen- und Wegebau angewendet.
Magerbeton
Beim Magerbeton wird dem Zuschlag nur sehr wenig Zement
beigemischt. Der Beton erreicht geringere Festigkeiten und
findet im Straßen- und Tiefbau als Bettung für Pflastersteine,
Borde oder als Sauberkeitsschicht Anwendung
Konkretbeton
Als Konkretbeton wird Beton mit einem Zusatz von Splitt, Schutt
oder ähnlichem, der früher manchmal verwendet wurde, be-
zeichnet. Er ist wasserdurchlässiger und von schlechter
Qualität.
Blauer Beton
Als „Blauer Beton“ wird eine besonders widerstandsfähige
Betonsorte mit hohem Zementanteil bezeichnet, die insbeson-
dere vor und im Zweiten Weltkrieg für den Bau von Bunkern
verwendet wurde.
Durch geeignete Rezepturen oder Zusatzmittel ist es möglich,
Beton herzustellen, der ohne von außen zugeführte
Verdichtungsenergie (Rütteln) auskommt. Dieser Beton wird als
SVB (selbstverdichtender Beton) oder SCC (Self-Compacting
Concrete) bezeichnet.
Hochfester und ultrahochfester Beton
Hochfeste Betone werden mit Hilfe von Zementen mit hoher
Druckfestigkeit, Hochleistungsverflüssigern und eventuell
extrem feinen Zusatzstoffen (Silika-Stäube) hergestellt.
Ultrahochfester Beton (UHFB, international „Ultra High
Performance Concrete (UHPC)“ erreicht Druckfestigkeiten bis
über 200 MPa und – mit Fasern versetzt – Zugfestigkeiten von
15 und Biegezugfestigkeiten bis zu 45 MPa. In Deutschland
wurden mehrere Brücken im Umkreis von Kassel mit UHFB
gebaut.
Infraleichtbeton oder Ultraleichtbeton
Bei einer Trockenrohdichte von maximal 800 kg/m³ spricht man
von Infraleichtbeton oder Ultraleichtbeton. Eine untere
Gewichtsgrenze liegt technisch derzeit bei etwa 350 kg/m³. Die
geringe Dichte ergibt sich durch besondere Herstellung,
Leichtbetonzuschlagstoffe und Gefügeart des Infraleichtbetons.
Man benutzt leichte Tongranulate, z. B. Liapor. Die Druck-
festigkeit ist so gering, dass er noch nicht als
Konstruktionsbeton benutzt werden kann. Diesbezüglich laufen
derzeit verschiedene Untersuchungen. Wesentliche Vorteile
dieses Betons sind geringes Gewicht und niedrige Wärmeleit-
fähigkeit (Lambda von zirka 0,18 W/mK).
Seit den 30er Jahren gibt es eine Reihe von Erfindungen, um
durch Einbetten von lichtleitenden Elementen, meist optischen
Fasern, Betonelemente herzustellen. Der Beton weist zumeist
einen Glasfaseranteil von 3–5 % auf. Die annähernd verlust-
freie Lichtleitung der Fasern ermöglicht es auch bis zu zwanzig
Zentimeter Wanddicke Licht, Schattenwürfe oder sogar Farben
zu sehen. Im Gegensatz zu Faser- oder Textilbeton werden hier
optische Fasern eingesetzt, die eine Weiterleitung des Lichts
erlauben. Übliche, im Beton beständige AR-Glasfasern sind zu
dünn für den Effekt der Totalreflexion des sichtbaren Lichts.
Papierbeton
Ein leichter Baustoff mit hoher Festigkeit. Es können auch an-
dere Faser- und Metallabfälle Anwendung finden (Textilbeton).
Entscheidend ist die Mischung.
Glasschaum-Beton
Dieser Beton verwendet Glassschaum statt Sand und Kies. Er
ist hart und tragend, aber auch sehr leicht. Es werden sehr gute
Wärmedämmeigenschaften erreicht.
Selbstreinigender Beton
Wie beim Lotuseffekt muss die selbstreinigende Betonober-
fläche entweder stark wasserabweisend oder wasseranziehend
(superhydrophob, superhydrophil) sein.
Säurebeständiger Beton
Bei diesen Betonen geht es darum, die chemische Beständig-
keit stark zu erhöhen. Das wird durch Unterbrechung des
dreidimensional vernetzten Calciumhydroxidgefüges und
Begrenzung der Ca(OH)2-Menge erreicht.