Guter Beton: Ratschläge für die richtige Betonherstellung

Von Robert Weber

Das Kompendium "Guter Beton" bewährt sich seit Jahrzehnten als besonders wichtige und aktuelle Arbeitshilfe. Die starke Nachfrage machte eine Neuauflage erforderlich, die gleichzeitig zu einer Überarbeitung und Erweiterung führte. Berücksichtigung fanden dabei die Änderungen der Betonnormen und die der tangierenden Normen für die Ausgangsstoffe.

Das Buch vermittelt auch in seiner 24. Auflage den neuesten Erkenntnisstand für die Herstellung, Verarbeitung und
Prüfung des Betons und gibt wertvolle Hinweise für die tägliche Betonbaupraxis. Die Ausführungen werden durch 22 Beispiele vertieft. Dargestellt werden die stofflichen Grundlagen für Beton und seine Ausgangsstoffe unter Berücksichtigung der Anforderungen der Regelwerke.

"Guter Beton" dient einerseits als aktuelles Lehrbuch an Universitäten, Technischen Hochschulen, Fachhochschulen
und berufsbildenden Einrichtungen und ist andererseits ein leicht verständliches Nachschlagewerk für den Gebrauch im Ingenieurbüro, im Transportbeton- und Betonfertigteilwerk sowie auf der Baustelle.

• Sprache: Deutsch
• Herausgeber: Verlag BauTechnik
• Erscheinungsdatum: 25. Apr. 2014
• ISBN: 9783764005870

Buchvorschau

1Begriffsbestimmungen

Beton wird aus Zement, Wasser und Gesteinskörnungen (früher als Zuschlag bezeichnet) hergestellt. Zur Beeinflussung bestimmter Betoneigenschaften können mehlfeine oder flüssige Betonzusätze zugegeben werden. Dem Frischbeton wird eine gewünschte Form gegeben, die er im erhärteten Zustand, als künstlicher Stein, beibehält.

Aus den vielen Möglichkeiten der Zusammensetzung und Anwendung des Baustoffs Beton ergeben sich mehrere Unterscheidungen.

–Nach der Bewehrung unterteilt man wie folgt:

•Unbewehrter Beton (Beton für unbewehrte Bauteile)

•Stahlbeton (schlaff bewehrter Beton)

•Spannbeton

•Stahlfaserbeton

•Textilbewehrter Beton

–Nach der Trockenrohdichte (s. Seite 116), die weitgehend von der Art der Gesteinskörnung bestimmt wird, unterscheidet man nach Tafel 1.1 Leicht-, Normal- und Schwerbeton. Wenn keine Verwechslungen mit Schwer- oder Leichtbeton möglich sind, wird der Normalbeton als „Beton" bezeichnet.

Tafel 1.1: Einteilung des Betons nach der Trockenrohdichte

–Nach der Höhe der Druckfestigkeit

Übliche Betone haben eine Festigkeitsklasse bis C50/60, hochfeste Betone sind Normalbetone und Schwerbetone mit einer Festigkeitsklasse ab C55/67 und Leichtbetone ab Festigkeitsklasse LC55/60, ultrahochfeste Betone haben Festigkeiten über 150 N/mm².

–Nach den unterschiedlichen Leistungsanforderungen unterscheidet man:

Standardbeton

Beim Standardbeton (Normalbeton ohne Zusätze der Festigkeitsklassen C8/10, C12/15 und C16/20) ist der Hersteller dafür verantwortlich, dass die Normvorgaben für den Zementgehalt berücksichtigt sind.

Beton nach Eigenschaften

Beim Beton nach Eigenschaften entwirft der Betonhersteller die Zusammensetzung der Mischung und ist dafür verantwortlich, dass die gelieferte Mischung die geforderten Eigenschaften und zusätzlichen Anforderungen erfüllt.

Beton nach Zusammensetzung

Beim Beton nach Zusammensetzung werden dem Hersteller die zu verwendenden Ausgangsstoffe und deren Zusammensetzung vorgegeben. Dieser ist dann nur dafür verantwortlich, dass die gelieferte Mischung den festgelegten Angaben entspricht.

–Nach dem Erhärtungszustand des Betons unterscheidet man:

Frischbeton

Solange Beton verarbeitet werden kann, heißt er Frischbeton.

Junger Beton

Erhärtender Beton, der nicht mehr verarbeitbar ist.

Festbeton

Sobald der Beton erhärtet ist, heißt er Festbeton.

–Nach dem Ort des Abmessens und Mischens unterscheidet man:

Baustellenbeton

Hierbei werden durch den Verwender für seinen Eigenverbrauch die Bestandteile auf der Baustelle zugegeben und gemischt.

Transportbeton

Hierbei wird der Beton, dessen Bestandteile außerhalb der Baustelle abgemessen wurden, in einbaufertigem Zustand an die Baustelle geliefert.

–Nach dem Ort des Einbringens des Betons unterscheidet man

Ortbeton

Hierbei handelt es sich um Beton, der als Frischbeton in Bauteile in ihrer endgültigen Lage eingebracht wird und dort erhärtet.

Betonerzeugnisse

Hierbei handelt es sich um Betonfertigteile, Betonwaren und Betonwerksteine, die als erhärtete Bauteile eingebaut werden.

Neben den bisher besprochenen Einteilungsmerkmalen kann man den Beton auch unterteilen nach der Konsistenz des Frischbetons (steif, plastisch, weich, sehr weich, fließfähig, sehr fließfähig und selbstverdichtend), nach der Art des Förderns und Einbringens des Betons (Schütt-, Pump-, Unterwasser-, Spritzbeton), nach der Art der Verdichtung (Stampf-, Stocher-, Rüttel-, Schock-, Schleuder-, Walzbeton), nach besonderen Eigenschaften des Betons (z.B. Wasserundurchlässigkeit, Widerstand gegen Frost), nach der Art der Oberflächenbeschaffenheit des Festbetons (Sichtbeton, Waschbeton, steinmetzmäßig bearbeitete Betonoberflächen usw.).

Als Zementmörtel wird ein Gemisch aus Zement, Wasser und Gesteinskörnung mit einem Größtkorn von höchstens 4 mm bezeichnet.

Damit Beton dauerhaft ist, muss er widerstandsfähig gegenüber den Umgebungsbedingungen sein. Darunter sind diejenigen chemischen und physikalischen Einwirkungen zu verstehen, denen der Beton und die Bewehrung ausgesetzt sind, die bei der statischen Berechnung des Bauwerks oder des Bauteils nicht als Lasten in Ansatz gebracht werden. Die Einwirkungen der Umgebungsbedingungen werden in Expositionsklassen eingeteilt, die sowohl Grundlage für die Anforderungen an die Ausgangsstoffe und die Zusammensetzung des Betons als auch an die Mindestmaße der Betondeckung sind. In der Leistungsbeschreibung einer Bauaufgabe wird durch die Expositionsklasse angegeben, ob mit einer Bewehrungskorrosion und/oder einem Frostangriff und/oder mit einer Betonkorrosion durch einen chemischen Angriff, durch Verschleißbeanspruchung oder infolge einer Alkali-Kieselsäure-Reaktion gerechnet werden muss. Wenn kein Korrosions- oder Angriffsrisiko besteht, wird der Beton der Expositionsklasse X0 zugeordnet (Tafel 1.2).

Tafel 1.2: Expositionsklassen, allgemeine Übersicht

¹)

Wenn Beton Gesteinskörnungen mit alkaliempfindlichen Bestandteilen enthält, ist dieser den Feuchtigkeitsklassen WO, WF, WA und WS der DAfStb-Richtlinie „Vorbeugende Maßnahmen gegen schädigende Alkalireaktion im Beton" zuzuordnen.

2Ausgangsstoffe des Betons

2.1Zement

Zement ist ein hydraulisches Bindemittel für Mörtel und Beton. Er wird mit Wasser angemacht und erhärtet durch Hydratation sowohl an der Luft als auch unter Wasser. Der entstandene Zementstein ist wasserbeständig.

2.1.1Arten und Bezeichnungen

Die europäische Zementnorm DIN EN 197-1 umfasst 27 in Europa gebräuchliche, in ihrer Zusammensetzung unterschiedliche Zemente; einige Zemente mit besonderen Eigenschaften sind in DIN 1164 und in DIN EN 14216 genormt.

In DIN EN 197-1 werden fünf Hauptarten unterschieden:

CEM I ist Portlandzement mit einem Anteil an Portlandzementklinker von mindestens 95 M.-%; der Rest sind Nebenbestandteile, die der Verbesserung der Kornverteilung des Zements und damit der Verbesserung der Verarbeitungseigenschaften und des Wasserrückhaltevermögens dienen.

Die Hauptart CEM II umfasst Zemente, die außer Zementklinker einen oder mehrere Hauptbestandteile mit einem Anteil zwischen 6 M.-% und 35 M.-% enthalten. Dieser Anteil ist noch einmal unterteilt, und zwar wird der Zement mit einem Anteil bis 20 M.-% mit A, der Zement mit einem Anteil bis 35 M.-% mit B bezeichnet.

CEM III bzw. VLH III ist die Benennung von drei Arten von Hochofenzementen mit Hüttensandgehalten zwischen 36 M.-% und 95 M.-%.

Als CEM IV bzw. VLH IV werden Puzzolanzemente mit Puzzolangehalten zwischen 11 M.-% und 55 M.-% bezeichnet.

CEM V bzw. VLH V sind Kompositzemente, die außer Portlandzementklinker 18 M.-% bis 49 M.-% Hüttensand und/oder kieselsäurereiche Flugasche enthalten können.

Die Bezeichnung der 27 Zementarten nach DIN EN 197-1 und ihre Zusammensetzung sowie die der sechs Zementarten der DIN EN 14216 sind in Tafel 2.1 angegeben. Einschränkungen in der Verwendbarkeit bestehen bei Puzzolanzementen CEM IV, Kompositzementen CEM V sowie bei Hochofenzement CEM III/C. Auch bei einigen Portlandkompositzementen CEM II müssen besonders bei Verwendung für frostbeanspruchte und chloridbeaufschlagte Bauteile Einschränkungen gemacht werden (s. Seite 63).

Tafel 2.1: Zementarten und Zusammensetzung nach DIN EN 197-1 sowie für Sonderzemente VLH nach DIN EN 14216

Zemente mit besonderen Eigenschaften erhalten zusätzlich zu den Kurzzeichen die folgenden Kennbuchstaben:

Beim Erhärten entwickelt der Zement Wärme, die so genannte Hydratationswärme. Sie wird bei den Zementen mit hoher Frühfestigkeit schneller frei als bei den Zementen mit langsamer Festigkeitsentwicklung. Diese Eigenschaft ist bei extremen Außentemperaturen und bei massigen Bauteilen von besonderer Bedeutung. Zemente mit niedriger Hydratationswärme sind durch die Zusatzbezeichnung LH erkennbar.

Die Sonderzemente mit sehr niedriger Hydratationswärme werden durch das Kurzzeichen VLH gekennzeichnet, mit gleichzeitiger Angabe, um welche der drei möglichen Hauptzementarten es sich handelt, ob es sich um einen Hochofenzement (VLH III/B, VLH III/C), einen Puzzolanzement (VLH V/A, VLH V/B) oder um einen Komposit­zement (VLH V/A, VLH V/B) handelt. VLH-Zemente nach DIN EN 14216 werden in der Festigkeitsklasse 22,5 geliefert.

Wässer und Böden können chemische Stoffe, z.B. Sulfate, enthalten, die den erhärteten Zementstein angreifen. Bei starkem Sulfatangriff sind Zemente bestimmter Zusammensetzung zu verwenden, die durch den Zusatz SR (früher HS) gekennzeichnet sind (s. Seite 66). Bei Portlandzement mit hohem Sulfatwiderstand kennzeichnet eine Zahl den Gehalt an Tricalciumaluminat C3A im Portlandzementklinker: CEM I …SR 0; CEM I … SR 3 = höchstens 3 M.-%; CEM I … SR 5 = höchstens 5 M.-%. An Hochofenzemente mit mehr als 65 M.-% Hüttensand, also CEM III/B und CEM III/C, werden keine Anforderungen an den C3A-Gehalt gestellt; sie werden nur mit SR gekennzeichnet. Puzzolanzemente CEM IV mit hohem Sulfatwiderstand müssen weniger als 9 M.-% C3A-Gehalt des Klinkers aufweisen.

Zemente mit niedrigem wirksamen Alkaligehalt (NA-Zemente) nach DIN 1164-10 sind dann zu verwenden, wenn die Gesteinskörnung alkaliempfindliche Bestandteile, z.B. porösen Flint, enthält, die in einigen Bereichen Deutschlands vorkommen.

FE- und SE-Zemente nach DIN 1164-11 unterscheiden sich von den üblichen Zementen durch ein anderes Erstarrungsverhalten. Während mit Zementen mit frühem Erstarren (FE-Zemente) bei entsprechend kurzen Misch-, Transport- und Verarbeitungszeiten eine sachgerechte Herstellung möglich ist, ist für die Herstellung von Beton mit schnell erstarrenden Zementen (SE-Zemente) ein besonderes Herstellverfahren, wie