DER BAUSTOFF
Variantenreichtum in seiner ursprünglichsten Form für individuellen Lebensstil.

Ein Baustoff fürs Leben

Beton ist vielseitig, wirtschaftlich und nachhaltig. Er ist der Baustoff der kurzen Wege. Dafür sorgen ein dichtes Netz von Betonwerken sowie die örtliche Verfügbarkeit von Gesteinskörnungen. Neben der Verarbeitung als Ort- bzw. Transportbeton erweitert ein vielseitiges Spektrum von Betonfertigteilen die Möglichkeiten beim Bauen; im Ergebnis bedeutet dies kurze Bauzeiten und geringe Baukosten. Alle vorgefertigten Betonbauteile, Betonbausteine oder Bauvorhaben mit Transportbeton unterliegen dabei strengen Qualitätskontrollen.

Woraus besteht Beton?

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Das Grundrezept für Beton ist einfach und das, was man für ihn braucht, liefert die Natur: Zement aus Kalkstein und Ton und als so genannte Gesteinskörnung, Sand, Kies und schließlich Wasser. Der Zement spielt dabei die entscheidende Rolle, denn er bildet zusammen mit dem Wasser den Zementleim, der die Gesteinskörnung verbindet und dadurch erst ein hartes Gestein entstehen lässt. Beton ist aber nicht gleich Beton. Auf die Mischung kommt es an. Denn durch die Vielfalt der Mischungen lassen sich die Eigenschaften des Betons den jeweiligen Anforderungen anpassen. Unterschiedliche Rezepturen ergeben verschiedene Betonarten. Wie schwer oder leicht, druckfest oder wärmedämmend Beton jeweils sein muss, hängt davon ab, welche Eigenschaften gefordert sind: Tragfähigkeit oder Sicherheit, Wärmeschutz, Feuchteschutz, Brand- oder Schallschutz. Jede Beton-Rezeptur muss im Labor oder im Betonwerk geprüft und verifiziert werden.

Bestandteile & Ihre Aufgabe

Zement ist ein im Zementwerk hergestellter, fein gemahlener, mineralischer Stoff. Er besteht aus Klinker (gebranntes Gemisch aus Kalk und Mergel), Hüttensand, Flugasche, Kalkstein und Gips. Das Bindemittel ist der Zement, dem gegebenenfalls bei der Betonherstellung ein Zusatzstoff Typ II beigegeben wird.

Wasser wird für die chemische Reaktion (Hydratation) benötigt. Jedes Trinkwasser ist geeignet, für fast alle Betonsorten auch Brauchwasser (Wasch- und Regenwasser).

Zementstein (siehe Seite 10) entsteht durch die Erhärtung von Bindemittel und Wasser (Zementleim). Er verklebt die Gesteinskörner im Beton. Beton besteht aus etwa 30% Zementstein.

Beton besteht aus etwa 70% Gesteinskörnungen. Die Gesteinskörner müssen mit Zementleim vollständig umhüllt und alle Hohlräume zwischen den Gesteinskörnern von Zementleim ausgefüllt werden. Durch die richtige Zusammensetzung der Gesteins- körnung wird Zementleim gespart, es ist daher notwendig diese nach Größe und Menge so auszuwählen, dass möglichst wenig Zementleim erforderlich ist. Einige Betoneigenschaften, wie z.B. der Widerstand gegen mechanische Beanspruchungen, werden zum überwiegenden Teil von der Gesteinskörnung bestimmt.

Zusatzmittel sind meist flüssige Stoffe. Mit geeigneten Zusatzmitteln werden Betoneigenschaften gezielt beeinflusst. Sie werden in geringer Menge (etwa 0,1 bis 5% der Bindemittelmasse) beigegeben. Vor ihrem baupraktischen Einsatz ist eine Kontrolle der Betoneigenschaften zur Beurteilung ihrer Auswirkungen unbedingt erforderlich.

Zusatzstoffe sind zementfeine pulverförmige Stoffe. Es gibt: Typ I: nahezu inaktive Zusatzstoffe (z.B. Farbpigmente, Gesteinsmehle) Typ II: Hydraulisch wirksame Zusatzstoffe (AHWZ, Aufbereitete Hydraulisch Wirksame Zusatzstoffe wie Hüttensandmehl und Flugasche verschiedener Qualität und Zusammensetzung sowie Silikastaub) sind bei der Erhärtung des Zementsteins reaktiv und können in gewissem umfang als „Zementersatz“ verwendet werden.

Jeder verdichtete Festbeton enthält mindestens 0,5 bis 2,0% Luftporen (Verdichtungsporen: Ø > 1,0 mm). Zur Erzielung bestimmter Eigenschaften (Frostbeständigkeit, Verarbeitbarkeit des Frischbetons) können kugelige Luftporen gezielt, durch die Zugabe von Zusatzmitteln, erzeugt werden (Ø: 0,01 – 1,0 mm). Luftporen beeinträchtigen die Festigkeit des Betons.

Merke:
Poren mit einem Druchmesser > 1 mm sind für die Festbetoneigen-schaften schädliche Poren.
Luftporen oder künstliche Poren mit kleinerem Durchmesser werden bewusst zur Beeinflussung der Betoneigenschaften eingesetzt (Frostbeständigkeit, Verarbeitbarkeit des Frischbetons).

Schädliche Poren

Poren, welche die meisten Eigenschaften des Betons negativ beeinflussen, werden als schädliche Poren bezeichnet.

Mit zunehmender Zeit wird durch die Hydratation Wasser im Zementstein gebunden. Gebundenes Wasser kann im Gegensatz zum Kapillarwasser nicht durch Austrocknen entweichen oder gefrieren. Der Anteil an austrockenbarem Wasser wird immer kleiner und jener an gebundenem Wasser immer größer.

Anfänglich läuft die Hydratation an der oberfläche der Bindemittelkörner sehr rasch ab. Sie wird im Lauf der Zeit langsamer, weil das Wasser dann durch den immer dichter werdenden Zementstein zum nicht hydratisierten Inneren des Bindemittelkornes vor- dringen muss. unmittelbar nach dem Mischen besteht der Bindemittelleim somit aus Bindemittel und nur aus verdampfbarem (austrockenbarem) Wasser.

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Abbildung: Ein aufgeschnittener Probekörper zeigt die Verteilung der Gesteinskörnung (Rund- und Kantkorn) und auch die Poren. Streiflicht von links und rechts ergeben die eigenartige Zeichnung der Poren mit hellem Rand und dunklem Zentrum. über solche Schnittflächen können Porengröße und -menge bestimmt werden.

Transport- und Frischbeton

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Beim Transport von im Werk gemischtem Frischbeton müssen bestimmte Regeln beachtet werden. Andernfalls würde die Qualität des Betons erheblich leiden. Jede Beton-Rezeptur muss die Transportstrecke und die benötigte Transportzeit berücksichtigen. Auf der Baustelle gelangt der Beton entweder direkt aus dem Mischerfahrzeug in die vorbereitete Schalung oder er wird mit Betonpumpen dorthin gepumpt. In der Schalung muss der Frischbeton z. B. mittels Rüttler verdichtet werden. In den ersten Tagen nach dem Einbau muss der Beton gegen schädliche Wetter- und Umwelteinflüsse (sehr schnelles Erwärmen oder Abkühlen, Frost, Regen, Austrocknung etc.) geschützt werden. Um frischen Beton zu schützen, werden spezielle Folien oder Isolationen verwendet.

Betonfertigteile

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Fertigteile aus Beton, Stahlbeton und Spannbeton werden witterungsunabhängig in geschlossenen Produktionsstätten hergestellt. Die Bauteile, z. B. Fassaden oder Dachelemente, aber auch Rohre und konstruktive Fertigteile, werden zur Baustelle transportiert und dort zum endgültigen Bauwerk zusammengesetzt. Fertigteile lassen sich in unterschiedlichen Abmessungen, Farben, Formen und Oberflächentexturen für alle Zwecke herstellen.

Die Geschichte des Betons

Vor 14.000 Jahren

Die Kenntnisse und das Wissen um die frühgeschichtlichen Bindemittel, einer Mischung aus Kalk, Ziegelmehl oder Puzzolanerde, reichen sehr weit zurück. So benutzten Handwerker im Osten der heutigen Türkei schon vor 14.000 Jahren – in Europa herrschte noch die Eiszeit – Mörtel (lateinisch Mortarium) als Bindemittel, um Ziegelsteine zu mauern. Der Mörtel bestand aus gebranntem Kalk.

Vor 3.000 Jahren

Hier vermischten die Phönizier Mörtel mit vulkanischem Gestein. Sie schufen damit ein Material, das sogar unter Wasser aushärtete. Über die Griechen gelangten diese Erkenntnisse und Techniken ungefähr im 3. Jahrhundert v. Chr. nach Italien, dem damaligen Römischen Reich. Das Herstellen druckfester Bauteile aus wasserbeständigem Mörtel und Steinbrocken, zusammen in einer Schalung erhärtet, erlebte dann im 1. Jahrhundert n. Chr. seinen Durchbruch und wurde zum Maßstab der späten römisch-kaiserlichen Architektur.

Vor 2.000 Jahren

Der Römische Beton, heute auch als »Opus Caementitium« bezeichnet, war geboren. In ganz Europa entstanden in dieser Zeit phantastische und monumentale Bauwerke, die auch nach fast 2.000 Jahren immer noch zu bestaunen sind: Tempel, Theater, Zisternen, Aquädukte, Abwasseranlagen, Thermen, Straßen, Hafenanlagen, Brücken, Tunnel und Wohnhäuser.

Um 1844

Über das Mittelalter hinaus in Vergessenheit geraten und erst um 1700 wiederentdeckt, wurde Beton durch ständige Weiterentwicklungen und Verbesserungen zu dem Baustoff unserer Zeit. Bereits 1844 brachte der Engländer Isaac Charles Johnson die Mischung aus Ton und Kalk zum Schmelzen, sie sinterte: Der heute gebräuchliche Portland-Zement war erfunden. Der erste deutsche Portlandzement wurde 1850 in Buxtehude hergestellt.

1845

Hier wurden in Deutschland Betonwerksteintreppen und somit die ersten Fertigteile aus Beton hergestellt. Betonfertigteile kamen zum Beispiel auch 1907 beim Bau der Kuppel der Berliner Staatsbibliothek zum Einsatz.

1849

Im Jahr 1849 stabilisierte der französische Gärtner Joseph Monier Blumenkübel, indem er Beton mit einem Stahlgeflecht (»Moniereisen«) verband.

1903

Bereits zu Beginn des 20. Jahrhunderts beschäftigte sich der Bauunternehmer Jürgen Hinrich Magens intensiv mit Verfahren, fertig gemischten Beton über längere Zeit aufzubewahren. Dazu kühlte er den Beton sofort nach dem Mischen stark ab. Sein Verfahren ließ er sich 1903 patentieren und nannte sein Produkt “Transportbeton”.

1954

Der weltweite Siegeszug des Transportbetons begann allerdings erst nach dem zweiten Weltkrieg nach der Fortentwicklung der Transportfahrzeuge zum modernen Fahrmischer. Zunächst in den USA und ab 1954 in Europa entstanden tausende von Transportbetonwerken. Heute ist Beton als Transportbeton wie als Fertigteil ein Hightech-Produkt, die Betontechnologie entwickelt sich stetig weiter.

Bis heute

Selbstverdichtender Beton und lichtdurchlässiger Beton sind die jüngsten Beispiele einer Entwicklung, deren Ende noch lange nicht absehbar ist. Seit vielen Jahren dient Beton inzwischen auch Künstlern und Designern als Werkstoff für nahezu sämtliche Möbel und Designobjekte.