05 Beton

Titelbild

• Das Titelbild zeigt ein Einfamilienhaus im Kanton Aargau, entworfen von Endres Architekten AG, Baden.
• Der Sichtbeton wurde mit Ammocret Kalksteinbeton von Holcim realisiert.
• Der beige Jura-Kalkstein verleiht dem Beton einen warmen und natürlichen Farbton.

Beton im Überblick

• Beton ist ein anorganischer Baustoff aus Zement, Gesteinskörnung und Wasser.
• Im Bauwesen wird Beton meistens mit Bewehrungsstahl eingesetzt.
• Die Einteilung der Betonarten erfolgt nach Rohdichte, Druckfestigkeit, Verarbeitung, besonderen Eigenschaften oder Einbringart.
• Leichtbeton hat eine Rohdichte von 800-2'000 kg/m³ und wird für Bauteile mit geringem Eigengewicht oder wärmedämmenden Eigenschaften verwendet.
• Normalbeton hat eine Rohdichte von 2'000-2'600 kg/m³ und wird für Bauteile ohne besondere Anforderungen verwendet.
• Schwerbeton hat eine Rohdichte von über 2'600 kg/m³ und wird für Bauteile mit Strahlenschutz verwendet.
• Beton ist druckfest, mechanisch beanspruchbar, wärmespeichernd, feuerbeständig, wasserundurchlässig und schützt vor Korrosion.
• Normalbeton hat eine Rohdichte von 2'000-2'600 kg/m³, einen Wärmeleitkoeffizienten von 1.5-2.3 W/(m·K) und eine Wasserdampf-Diffusionswiderstandszahl von 50-150.

Nachhaltigkeit

• Die Ausgangsstoffe für Beton sind natürlich und in der Schweiz in grossen Mengen vorhanden.
• Die Zementherstellung ist energieintensiv und verursacht hohe CO2-Emissionen.
• Betonabbruch kann dem Baustoffkreislauf wieder zugeführt werden.
• Natürliche Ressourcen werden durch die Wiederverwertung von Abbruchbeton geschont.
• Geschlossene Wasserkreisläufe bei der Produktion schonen die Wasserressourcen und die Umwelt.
• Frischbeton ist stark alkalisch und daher bei der Verarbeitung gesundheitsgefährdend.

Ausgangsstoffe und Zugabewasser

• Beton wird hauptsächlich aus Zement, Zugabewasser und Gesteinskörnung hergestellt.
• Zusatzmittel, Zusatzstoffe und Fasern werden zur Steuerung der Eigenschaften eingesetzt.
• Trinkwasser wird als Zugabewasser verwendet.
• Zugabewasser muss die Verarbeitbarkeit gewährleisten und den Zement durch Hydratation erhärten.

Zement

• Portlandzement ist hydraulisches Bindemittel.
• Rohstoffe für die Herstellung sind Kalkstein, Mergel oder Ton.
• Zementarten sind Portlandzement (CEM I), Portlandhüttenzement (CEM II) und Hochofenzement (CEM III).
• Die Festigkeitsklassen sind 32.5, 42.5 und 52.5.
• Zusatzbezeichnungen sind L (niedrige Anfangsfestigkeit), N (normale Anfangsfestigkeit) und R (hohe Anfangsfestigkeit).

Gesteinskörnung

• Gesteinskörnung macht etwa 75 % von Beton aus.
• Materialen sind natürliche Kiese und Sande, industriell hergestellte Körnungen oder Körnungen aus Abbruchmaterialien.
• Korngrössen sind feine Gesteinskörnung (0/1, 0/2, 0/4) und grobe Gesteinskörnung (4/8, 8/16, 16/32).

Zusatzmittel, Zusatzstoffe und Fasern

• Zusatzmittel beeinflussen die Eigenschaften des Betons.
• Die Dosierung erfolgt in Abhängigkeit der Zementmenge.
• Betonverflüssiger (BV) vermindert den Wasserbedarf und/oder verbessert die Verarbeitbarkeit.
• Fliessmittel (FM) vermindert den Wasserbedarf stark und/oder verbessert die Verarbeitbarkeit.
• Luftporenbildner (LP) führt zur Bildung kleinster Luftporen.
• Verzögerer (VZ) verzögert das Abbinden des Frischbetons.
• Erstarrungsbeschleuniger (SBE) beschleunigt das Abbinden.
• Erhärtungsbeschleuniger (HBE) beschleunigt das Erhärten.
• Schwindreduktionsmittel (SRA) reduziert das Trockenschwinden.
• Dichtungsmittel (DM) vermindert die kapillare Wasseraufnahme.
• Stabilisierer (ST) verbessert die Kohäsion (SCC Beton).
• Zusatzstoffe sind feinkörnige Mineralstoffe, die die Eigenschaften des Frisch- oder Festbetons verbessern.
• Fasern können zur Bewehrung oder für andere Zwecke beigemischt werden.

Betonherstellung

• Transportbeton wird im Transportbetonwerk hergestellt.
• Baustellenbeton wird in zertifizierten Anlagen direkt vor Ort auf der Baustelle hergestellt.
• Vorteile von Transportbeton sind keine Betonanlage auf der Baustelle, hohe und gleichbleibende Betonqualität und schnelles Liefern grosser Mengen.

Normative Anforderungen

• Die Norm SN EN 206 regelt die normativen Anforderungen an Beton.
• Verschiedene Anforderungen sind Druckfestigkeitsklasse, Expositionsklasse, Grösstkorn, Chloridgehaltsklasse und Konsistenzklasse.
• Expositionsklassen definieren, in welchem Umfang Beton und Bewehrung Umwelteinflüssen ausgesetzt sind.

Hydratation des Zements

• Die Hydratation beschreibt die chemische Reaktion zwischen Zement und Wasser.
• Hydratationsstufen sind Hydratationsstufe 1 - der Zement reagiert sofort mit dem Anmachwasser, Hydratationsstufe 2 - der eigentliche Erstarrungsprozesses des Zementleims setzt nach rund 1-3 Stunden ein und Hydratationsstufe 3 - setzt nach rund einem Tag die eigentliche Erhärtung des Zementleims zu Zementstein ein.
• Kurz nach dem Anmischen sind die nicht hydratisierten Zement-partikel noch von einer dünnen Wasserschicht umgeben.
• Nach und nach wachsen die Hydratationsprodukte kristallin in die zu-nächst vom Wasser eingenommenen Zwischenräume hinein.
• Mit zunehmender Hydratationsdauer werden die Zwischenräume immer mehr ausgefüllt bis der Zement vollständig hydratisiert ist.

Wasserzementwert

• Der Wasserzementwert (w/z-Wert) bezeichnet das Massenverhältnis von Wassergehalt zum Zementgehalt.
• Bei Normalbeton wird zur vollständigen Hydratation des Zements ein w/z-Wert von mindestens 0.4 benötigt.
• Stoffraumrechnung ist das wichtigste Hilfsmittel zur Berechnung der richtigen Betonmischung.

Anwendung / Das Mischen

• Beton ist ein Frischprodukt, das auf Bestellung hergestellt wird.
• Die Dosierung der Ausgangsstoffe erfolgt durch Wägen und immer in der gleichen Reihenfolge.

Anwendung / Transport und Einbau

• Nach dem Mischen bis zum Einbringen des Frischbetons sollte möglichst wenig Zeit verstreichen (ca. 90 Minuten).
• Beton wird in Fahrzeugen mit oder ohne Mischwerkzeug transportiert.
• Je nach Konsistenz stehen verschiedene Fördermittel zur Verfügung (Förderband, Kübel, Betonpumpe, Rinne oder Rutsche).
• Die Konsistenz und das Grösstkorn müssen auf die Gegebenheiten der Baustelle abgestimmt sein.

Verdichten und Nachbehandlung

• Das Verdichten des Frischbetons muss vor dem Beginn des Abbindeprozesses abgeschlossen sein.
• Ziele des Verdichtens sind die Erhöhung der Dichtigkeit, Verbesserung der Dauerhaftigkeit, Erreichen der geforderten Druckfestigkeit und Erreichen eines guten Verbunds.
• Beton soll während der Nachbehandlung vor Wasserverlust und äusseren Einflüssen geschützt werden.
• Die Art und Dauer der Nachbehandlung richtet sich nach den äusseren Gegebenheiten (Temperatur, Wind und Sonneneinstrahlung).

Temperaturbereiche für Beton

• Sowohl zu niedrige als auch zu hohe Temperaturen können sich nachteilig auf die Betonqualität auswirken.
• Die Temperatur von Frischbeton sollte beim Einbringen ohne besondere Massnahmen nicht unter +5°C oder über +30°C liegen.

Besondere Betone

• Je nach Anforderungen kommen Betone mit besonderer Verarbeitung zur Anwendung (Pumpbeton, Spritzbeton, Selbstverdichtender Beton, Monobeton).
• Besondere Ausgangsstoffe verändern die Eigenschaften des Festbetons (Recyclingbeton, Leichtbeton, Faserbeton).
• Recyclingbeton minimiert die Entsorgung von mineralischem Abbruchmaterial.
• Leichtbeton hat eine Trockenrohdichte von unter 2'000 kg/m³.
• Faserbeton erhöht die Tragfähigkeit und die Gebrauchstauglichkeit.
• Monobetonoberflächen weisen keine weiteren Schutzschichten mehr auf, sondern sind verschleiss und abriebfest.

Wasserdichter Beton

• Ein w/z-Wert von maximal 0.5 ist entscheidend.
• Risse sollten so klein wie möglich gehalten werden.
• Die Mindestdicke von Bauteilen aus wasserdichtem Beton beträgt 25 cm.

Wasserdichter Beton / Fugenabdichtung

• Je nach Fugenart kommen andere Arten der Fugendichtung zur Anwendung.
• Zusätzliche Anforderungen oder die Wasserdichtigkeitsklasse des Bauteils müssen in der Ausschreibung festgelegt werden.

Sichtbeton

• Die Erscheinung eines Sichtbetons ohne nachträgliche Oberflächenbearbeitung ist von Schalungstyp und Betonoberflächenklasse (BOK) abhängig.
• Bei der Betonoberflächen Bearbeitung werden die Oberflächenmaterialen abgetragen.

Betonschäden

• Häufige Ursachen für Schäden sind nicht nutzungsgerechte Betonzusammensetzung, unsachgemässe Planung und unsachgemässe Ausführung.
• Schadenarten sind Verfärbungen, Entmischungen, Ausblühungen, Risse und Bewehrungskorrosion.
• Durch chemische Prozesse im Beton oder äussere Einflüsse kann es zu weiteren Schäden kommen.

Normative Anforderungen

• Die Norm SN EN 206 regelt sowohl Druckfestigkeitsklassen und Expositionsklassen.
• Auch die Anforderungen für Grösstkorn, Chloridgehaltsklasse und Konsistenzklasse sind hier erläutert.
• Die Tabelle der Expositionsklassen und Angriffsgraden erleichtert das Lesen.
• Die Konsistenzklassen werden je nach Methode unterschieden (Ausbreitmass, Verdichtungsmass und Setzmass).