Vom antiken zum Hochleistungsbeton
Zwar unterscheidet sich moderner Hochleistungsbeton erheblich von beispielsweise historischem „Opus Cemaentitium“, dennoch wird auch dieser Beton, zu dem auch Trassmörtel gehört, immer noch bei alten Bauwerken eingesetzt, um diese fachgerecht zu restaurieren.
Die Entwicklungsgeschichte von Beton, wie wir ihn heute kennen, beginnt im 18. Jahrhundert. Zwar gibt es zahllose Beispiele gerade aus der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts, die dem Baustoff ein echtes Negativ-Image verpassten. Dennoch ist der Verbundbaustoff vielseitig wie kaum ein anderes Material. Die Vielseitigkeit wird insbesondere durch das richtige Mischungsverhältnis hergestellt.
Zusammensetzung von modernem Beton
Obwohl Beton so intensiv verwendet wird, wissen die wenigsten Menschen um die Besonderheiten. Beim Mischen von Beton werden verschiedene Stoffe miteinander vermischt:
- Zement
- Zuschlag (Sand, Kies)
- Wasser
- Zusatzstoffe
- Zusatzmittel
Der Wasser-Zement-Wert
Die beiden Grundmaterialien sind jedoch Zement und Wasser. Zement bindet eine bestimmte Menge Wasser chemisch und physikalisch. Bei herkömmlichem Zement werden ungefähr 25 Prozent chemisch und 15 Prozent physikalisch gebunden, also 40 Prozent. Dieser Wert, der den Wasser-Zement-Wert (w/z-Wert) angibt, gilt aber nur für herkömmlichen grauen Portlandzement. Beide Stoffe, also Wasser und Zement, verbinden sich bei der chemischen Reaktion zu Zementleim.
Zementleim hat dieselben Eigenschaften wie andere Kleber
Wie auch andere Klebstoffe hat die Wassermenge erheblichen Einfluss auf die Festigkeit des ausgehärteten Zementleims. Daher verhält es sich wie bei anderen Leimen und Klebern: je mehr Wasser oder Flüssigkeit zugegeben wird, desto schwächer wird die Festigkeit. Viele Laien begehen nach wie vor den Kardinalsfehler, Zement durch Zugabe großer Wassermengen fließfähiger zu machen. Doch dieses überschüssige Wasser, das vom Zement nicht gebunden werden kann, muss irgendwie wieder entweichen.
Zu viel beigemischtes Wasser mindert die Betonqualität
Dabei bilden sich Kapillarporen, die die Dichte vom Zementleim massiv beeinträchtigen. Außerdem erhöht sich beim Verarbeiten von durch zu viel Wasser flüssigem Beton die Wahrscheinlichkeit, dass sich der Beton entmischt. Dabei setzen sich schwere Teile (Kies) ab, während sich an der Oberfläche dicke Zementschleier- oder Zementschlammschichten bilden. Dadurch bilden sich dann wiederum verschiedene Schichten in einem Betonkörper, was die Festigkeit ebenfalls deutlich negativ beeinflusst.
Die Konsistenz von Beton durch das Mischungsverhältnis – von weich zu steif
Wie bei jedem anderen Leim auch muss der chemisch regierende „Klebstoff“ in der Menge erhöht werden, um einen möglichst weichen Beton zu erhalten. Dafür wird dann weniger Zuschlag beigemengt. Damit wären wir auch schon bei der Aufgabe, die der Zuschlag, also Kies und Sand, zu erfüllen hat. Der Zuschlag ist nichts weiter als ein Füllstoff, um die Menge an benötigtem Zement zu reduzieren. Darüber hinaus kann über die Quantität des Zuschlagstoffs die Konsistenz des gemischten Betons bestimmt werden, also von weich bis steif.
Der Zuschlag ermöglicht wirtschaftliches Bauen mit Zement
Um wirtschaftlich mit der Zementmenge umgehen zu können, muss der Füllstoff bestimmte Eigenschaften erfüllen:
- eine möglichst kleine Oberfläche bieten
- ein gutes Mischungsverhältnis von sehr feinem zu grobem Zuschlag
Die geringste Oberfläche hat gedrungener Zuschlag, also solcher Kies oder Sand, der möglichst rund ist. Das Mischungsverhältnis zwischen sehr feinem, feinem und groben Zuschlag dient vor allem der Wirtschaftlichkeit. Im Querschnitt erkennen Sie große Zwischenräume bei groben Kies. Diese müssten ohne feinen Zuschlag mit Zementleim gefüllt werden, was gegen eine hohe Wirtschaftlichkeit spricht. Der Zuschlag muss also immer so von sehr fein bis grob gemischt sein, dass sich möglichst kleine Zwischenräume bilden.
Die Nachbearbeitung von Beton
Ein wichtiger Arbeitsschritt ist auch die Nachbearbeitung von Beton. Um eine möglichst hohe Festigkeit zu erzielen, muss der Beton maximal verdichtet werden. Je steifer der Beton jedoch ist, desto größer sind die Lufteinschlüsse, die dann auch nicht vollständig ausgeschlossen werden können. Damit hat die zuvor angesprochene Konsistenz des Zements, also Wasser-Zement-Wert (Wasser-Zement-Verhältnis) sowie die Menge des Zuschlags deutlichen Einfluss auf die Nachbearbeitungsqualität.
Bewehrter Beton muss weich gemischt werden
Das ist beispielsweise bei bewehrtem Beton von besonderer Wichtigkeit. Denn wenn die Luft nicht hundertprozentig ausgetrieben werden kann, hat das einerseits Einfluss auf die Festigkeit im Allgemeinen, andererseits erhöhen sich Risiko und Wahrscheinlichkeit, dass eine Stahlbewehrung nicht perfekt mit Beton ummantelt wird. Damit steigt neben der geringeren Festigkeit das Risiko von Oxidation der Stahlbewehrung.
Um exakte Betoneigenschaften zu erzielen, Betonrezepte absolut befolgen
All diese genannten Faktoren führen dazu, dass das Mischungsverhältnis aller Stoffe perfekt aufeinander abgestimmt sein muss, um die jeweils gewünschten Betoneigenschaften zu erreichen. Das grob geschätzte Mischen (zwei Schaufeln Sand auf eine Schaufel Zement und Wasser, bis die Konsistenz gefühlt erreicht ist beispielsweise) kann für Hochleistungsbeton daher auf keinen Fall angewandt werden. Beim Mischen muss eine Betonrezeptur akkurat befolgt werden.
Weniger verschiedene Betonarten als unterschiedliche Mischungen
Damit gibt es eigentlichen auch keine Betonarten im herkömmlichen Sinn. Umgangssprachlich wird aber sehr wohl eine solche Unterscheidung getroffen, beispielsweise nach den folgenden Anwendungen:
- Beton für ein Außenfundament
- Spannbeton
- bewehrter Stahlbeton für Betondecken
- Baustellen- oder Behelfsbeton für einfache Betonkörper
Welcher Beton bei einem Bauprojekt letztendlich benötigt wird, ergibt sich durch die Berechnungen, die der Architekt bei der Planung durchgeführt hat und die Bestandteil der genehmigten Baupläne sind.
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