Home
Nach oben
Fachworte
Allgemein
Gips
| |
http://www.baumarkt.de/nxs/276///baumarkt/schablone1/Beton-damit-kannten-sich-schon-die-Roemer-aus
|
Damit kannten sich schon die Römer
aus: Jeder
kennt ihn, doch kaum einer weiß genaueres über ihn - den
Beton. Dabei bauten schon die alten Römer vor zweitausend Jahren
mit Beton so eindrucksvolle Bauten wie das Pantheon oder das
Kolosseum. Auch in unserer Zeit zählt der Beton immer noch zu den
wichtigsten Baustoffen. Deshalb wird es Zeit, etwaige Wissenslücke
zu schließen und Sie etwas genauer mit dem vielseitigen
Baumaterial vertraut zu machen. Theoretisch beschäftigen sich
Bauingenieurstudenten mit Wasserzementwert, Hydratationsgrad,
Spannungs-Dehnungslinien und ähnlich "spannenden"
Dingen. Praktisch geht es auf der Baustelle beispielsweise um das
richtige Einbringen und Verdichten des Betons. Bei uns erfahren
Sie einiges über die Bestandteile, Eigenschaften und Verarbeitung
des Betons.
Zement, Sand, Kies und alles, was es sonst noch zur
Betonherstellung und Betonverarbeitung braucht, halten die Händler
der EUROBAUSTOFF-Gruppe
für Sie bereit.
|
| |
Bestandteile des
Betons
Beton ist ein künstliches Gemisch, bestehend aus Zuschlägen
(Sand und Kies), Zement, Wasser und eventuell noch Zusatzstoffen
und -mittel, welche die Betoneigenschaften beeinflussen. Die
Anteile von Zuschlag, Wasser und Zement sind abhängig von der gewünschten
Festigkeit und Verarbeitbarkeit des Betons. Im Normalfall nimmt
der Zuschlagstoff etwa 70%, der Zement 12% und das Wasser 18% des
Betonvolumens ein. Das Gemisch aus Wasser und Zement nennt man
Zementleim. Dieser erhärtet und wird zum Zementstein und übernimmt
beim Festbeton die Aufgabe des Bindemittels. |
| |
1.) Zuschläge
 Zuschläge
sind ein Gemenge aus natürlichen oder künstlichen, verschieden
großen Gesteinskörnern. Bei der Betonbereitung sollten die
verschiedenen Kornfraktionen getrennt zugeführt werden. Je nach
Anforderung und Verwendung des Betons, gehören zu einem
Betonrezept mindestens zwei bis drei verschiedene Korngruppen.
Eine Korngruppe beinhaltet Gesteinkörner einer bestimmten Größe,
z.B. mit einem Durchmesser zwischen 16 mm und 32
mm oder zwischen 1 mm und 4 mm.
Der prozentuale Anteil einer Korngruppe am Gesamtzuschlag wird über
die Sieblinie dargestellt, die durch den Siebversuch ermittelt
wird.
Beim Siebversuch liegen 10 Siebe mit
unterschiedlicher Maschenweite übereinander, so daß bei jedem
Sieb eine Korngruppe auf dem Sieb zurückbleibt. Die Beurteilung
eines Zuschlags erfolgt über die sogenannten Regel- oder
Grenzsieblinien. Grenzsieblinien gibt es für ein Größtkorn von 8
mm, 16 mm, 31,5 mm und 63
mm. Liegt ein Zuschlag über der Grenzsieblinie C,
ist er zu sandreich und für die Betonherstellung nicht geeignet.
Ebenfalls nicht geeignet ist Zuschlag, der sich unterhalb der Grenzlinie
A befindet, da er zu grobkörnig ist. Brauchbar ist ein
Korngemisch, daß im Bereich zwischen den Grenzsieblinien B
und C sich befindet. Günstigsterweise liegt der Zuschlag
jedoch zwischen den Grenzsieblinien A und B. Ein
werkgemischter Zuschlag darf ein Größtkorn von 32 mm
besitzen. Das Größtkorn im Zuschlag ist jedoch so zu wählen,
wie es Mischen, Fördern, Einbringen und Verdichten des Betons es
erfordern. Das Größtkorn darf 1/3 der kleinsten
Bauteilabmessung nicht überschreiten. Zudem muß der überwiegende
Teil des Zuschlags kleiner als der Abstand der Bewehrungsstäbe
sein oder bei geringer Betondeckung kleiner als der Abstand
zwischen Bewehrung und Schalung. |
| |
2.) Zement
Die Bezeichnung "Zement" stammt von den Römern, die ein
betonartiges Mauerwerk mit gebranntem Kalk als Bindemittel
"Opus Caementitium" nannten. Zemente sind feingemahlene
hydraulische Bindemittel mit unterschiedlichen Eigenschaften und
Festigkeitsklassen. Hydraulisches Bindemittel bedeutet, daß es
durch Reaktion mit Wasser abbindet und erhärtet und nach dem Erhärten
auch unter Wasser fest und beständig bleibt. Zur
Zementherstellung werden Kalkstein und Ton benötigt, deren
Gemisch in der Natur beipielsweise als Mergel vorkommt. Das
Rohmaterial wird im Tagebau abgebaut, gebrochen, getrocknet, in
einem bestimmten Massenverhältnis miteinander gemischt und fein
gemahlen; es entsteht dadurch das Rohmehl.
Das Rohmehl wird bei etwa 1450°C zu Zementklinker gebrannt. Diese
haben eine rundliche Form und einen Durchmesser von etwa ein bis
zwei Zentimeter. Nach dem Abkühlen wird der Zementklinker mit
etwas Gips und hydraulisch wirksamen Stoffen (z.B. Hüttensand,
Flugasche) und/oder Kalkstein fein zu Zement gemahlen. Zement ist
hygroskopisch, das heißt er kann Feuchtigkeit aus der Luft und
aus dem Boden aufnehmen und bildet dann Zementklumpen. Man kann
diesen Zement zwar, wenn er sich zwischen den Fingern zerdrücken
läßt, noch verwenden, doch die Festigkeit des damit
hergestellten Betons oder Mörtels verringert sich. Deshalb müssen
Zementsäcke, die im Freien gelagert werden, sorgfältig vor
Feuchtigkeit und Schlagregen geschützt werden. |
| |
Zementarten und
-zusammensetzung
Zement ist in drei Hauptarten mit verschiedenen Mischungsverhältnissen
eingeteilt. Folgende Zementarten gibt es nach der Zementnorm DIN
1164 |
| |
| Zementart |
Benennung |
Kurzzeichen |
| CEM
I |
Portlandzement |
CEM
I |
| CEM
II |
Portlandhüttenzement |
CEM
II/A-S
CEM II/B-S |
| Portlandpuzzolanzement |
CEM
II/A-P
CEM II/B-P |
| Portlandflugaschezement |
CEM
II/A-V |
| Portlandölschieferzement |
CEM
II/A-T
CEM II/B-T |
| Portlandkalksteinzement |
CEM
II/A-L |
| Portlandflugaschehüttenzement |
CEM
II/B-SV |
| CEM
III |
Hochofenzement |
CEM
III/A
CEM III/B |
|
| |
Der
Hauptbestandteil für Zemente CEM I und CEM II ist
Portlandzementklinker, für CEM III ist es Hüttensand und
Portlandzementklinker. Die Kurzeichen hinter CEM geben die
weiteren Bestandteile des Zements an und bedeuten folgendes:
A = größerer Anteil Portlandzementklinker
B = kleinerer Anteil Portlandzementklinker
S = Hüttensand
P = Natürliches Puzzolan
V = Kieselsäurereiche Flugasche
T = gebrannter Schiefer
L = Kalkstein
|
Zement
- Eigenschaften und Verwendung
Die wichtigste Eigenschaft des Zements ist die Festigkeit. Zemente
werden nach der Druckfestigkeit in drei Klassen (32,5; 42,5 und
52,5) eingeteilt, wobei die Zahlenwerte die Mindestdruckfestigkeit
nach 28 Tagen in N/mm² angeben. Jede Festigkeitsklasse enthält
zwei Zemente, einen Zement mit üblicher Anfangsfestigkeit und
einen Zement mit hoher Anfangsfestigkeit, der mit R (=rapid)
gekennzeichnet ist. Das bedeutet, daß nach zwei Tagen eine höhere
Festigkeit erreicht werden muß, als bei einem Zement der gleichen
Festigkeitsklasse ohne Zusatz "R". |
| |
| Festigkeitsklassen
von Zement nach DIN 1164 |
| Festigkeitsklasse |
Druckfestigkeit
in N/mm² |
| Anfangsfestigkeit |
Normfestigkeit |
| 2
Tage |
7
Tage |
28
Tage |
| 32,5 |
- |
16 |
32,5 |
52,5 |
| 32,5
R |
10 |
- |
| 42,5 |
10 |
- |
42,5 |
62,5 |
| 42,5
R |
20 |
- |
| 52,5 |
20 |
- |
52,5 |
- |
| 52,5
R |
30 |
- |
|
| |
Eine
Bezeichnung eines Zements könnte demzufolge beispielsweise
folgendermaßen lauten:
Portlandhüttenzement CEM II/A S 32,5 R
Dies ist ein Portlandhüttenzement mit den Hauptbestandteilen
Portlandzementklinker (größerer Anteil) und Hüttensand. Die
Normfestigkeit nach 28 Tagen beträgt mindestens
32,5 N/mm² und die Anfangsfestigkeit nach zwei Tagen mindestens
10 N/mm².
Unabhängig von der Festigkeitsklasse werden die Zemente CEM
I, CEM II und CEM III folgendermaßen
verwendet: |
| |
|
Portlandzement
|
CEM
I |
Hochwertiger,
schnell erhärtender Zement.
Für fast alle Anwendungsgebiete geeignet. |
Portlandhüttenzement
|
CEM
II |
Wegen
seiner geringen Wärmeentwicklung für massige Bauteile
geeignet. |
Portlandpuzzolanzement
|
Geschmeidiger,
dichter Mörtel, der wenig zu Ausblühungen neigt. Eignet
sich daher für wasserundurchlässige Mörtel und Beton. |
Portlandflugaschezement
|
Durch
die hydraulische Eigenschaften der Flugasche zur
Festigkeitssteigerung geeignet. |
Portlandölschieferzement
|
In
Deutschland nur als braun gefärbter Zement hergestellt. |
Portlandkalksteinzement
|
Dieser
klebrige Zement eignet sich besonders zur Herstellung von
Leichtbeton. |
Portlandflugaschehüttenzement
|
Gute
Nachhärtung und eine normale Wärme- und
Festigkeitsentwicklung |
Hochofenzement
|
CEM
III |
Entwickelt
beim Erhärten weniger Wärme und hat daher eine etwas
geringere Anfangsfestigkeit. Eignet sich zum Betonieren
massiger Bauteile. |
|
| |
3.) Betonzusatzmittel
und -zusatzstoffe
Durch Betonzusatzmittel lassen sich die Eigenschaften des Frisch-
und Festbetons beeinflußen. Diese Zusatzmittel sind flüssige
oder pulverförmige Stoffe, die beispielsweise Auswirkungen auf
die Verarbeitbarkeit oder den Erstarrungbeginn haben. Die Menge
der Zusatzmittel muß jedoch durch eine Eignungsprüfung sorgfältig
geprüft werden, denn was auf eine Betoneigenschaft positive
Auswirkungen hat, kann auf sich auf eine andere Eigenschaft
negativ auswirken.
Betonzusatzstoffe sind mineralische und organische Stoffe, die
bestimmte Betoneigenschaften beeinflussen. So kann beispielsweise
der Gehalt an Mehlkorn, das heißt der feinsten Körner im Beton
bis 0,125 mm Durchmesser, erhöht werden. Auch organische
Zusatzstoffe wie beispielsweise Kunstharzzusätze werden
zugegeben, um Zugabewasser einzusparen und die Verarbeitbarkeit
des Frischbetons zu verbessern. Betonzusatzstoffe sind auch
Farbmittel zum Einfärben des Betons. Farbmittel sind meist
Metalloxide, wie z.B. Eisenoxid für Rot, Gelb, Braun und Schwarz
oder Chromoxid für Grün.
Folgende Zusatzmittel finden zur Zeit Verwendung: |
| |
| Betonzusatzmittel |
Verwendung |
Betonverflüssiger
(BV)
|
Ermöglichen
eine Verminderung der Wasserzugabe um bis zu 10 %. Die
Verarbeitbarkeit des Frischbetons wird verbessert. Die
Entmischungsgefahr wird geringer, das Bluten verhindert. |
Fließmittel
(FM)
|
Besonders
stark wirkende Verflüssiger. Sie ermöglichen bei
normaler Wassermenge die Herstellung eines Betons in fließfähiger
Konsistenz. Der Beton läßt sich leichter und
wirtschaftlicher einbauen. |
Luftporenbildner
(LP)
|
Erzeugen
kleine, geschlossene Luftporen. Der Beton wird
geschmeidiger und läßt sich besser verarbeiten.
Widerstand gegen Frost und Taumittel wird erhöht. |
Betondichtungsmittel
(DM)
|
Dichtungsmittel
setzen die Wasseraufnahme herab und vermindern die
Kapillarwirkung. |
Erstarrungsverzögerer
(VZ)
|
Die
Wärmeentwicklung verlangsamt sich und der
Erstarrungszeitpunkt schiebt sich hinaus. Dadurch läßt
sich der Beton länger verarbeiten und die Hydrationsvorgänge
laufen langsamer ab. Dies ist günstig bei massigen
Bauteilen und beim Betonieren bei hohen Außentemperaturen. |
Erstarrungsbeschleuniger
(BE)
|
Beschleuniger
verkürzen die Erstarrungszeit, fördern aber die
Korrosion und dürfen daher nicht bei Stahlbeton
eingesetzt werden. Werden verwendet bei Betonfertigteilen
zur Steigerung der Frühfestigkeit, bei Reparaturmörtel
zum Schließen wasserundichter Stellen sowie bei
Spritzbeton. |
Einpreßhilfen
(EH)
|
Erleichtern
im Spannbetonbau das Einpressen des Zementmörtels und
verbessern das Fließen in den Spannkanälen. |
Stabilisierer
(ST)
|
Stabilisierer
machen Sichtbetonflächen glatter. Der Frsichbeton wird
homogener und gleitfähiger und läßt sich damit besser
verarbeiten und leichter pumpen. Stabilisierer werden vor
allem auch bei Leichtbeton eingesetzt, da durch die
Homogenität der Leichtzuschlag beim Glätten nicht
aufschwimmt. |
|
| |
Betoneigenschaften
Die wichtigsten Betoneigenschaften sind die Konsistenz und der
Wasserzementwert des Frischbetons sowie die Druckfestigkeit des
Festbetons.
1.) Konsistenz des
Frischbetons
Die Konsistenz nach DIN 1045 bezeichnet Steifigkeit, Beweglichkeit
und Zusammenhang des Frischbetons bei der Verarbeitung. Sie wird
durch den Wassergehalt beziehungsweise durch die Menge des
Zementleims im Beton bestimmt und richtet sich nach der Art des
Bauwerks und des Betoneinbaus. Feingliedrige Querschnitte und
dicht bewehrte Bauteile erfordern in der Regel einen weichen
Beton, in anderen Fällen ist ein steifer oder plastischer Beton
notwendig. In der DIN werden vier Konsistenzbereiche
unterschieden. Ermittelt wird die Konsistenz eines Betons durch Prüfungen
nach DIN 1048. Mit der Ausbreitprüfung wird das Ausbreitmaß a
und mit der Verdichtungsprüfung das Verdichtungsmaß v
festgestellt. Anhand der Prüfungsergebnisse kann der Beton dem
entsprechenden Konsistenzbereich zugeordnet werden.
|
| Konsitenzbereich |
Eigenschaften
beim Schütten |
Verdichtungsmaß
v |
Ausbreitmaß
a [cm] |
| KS
(steif) |
Noch
lose |
1,20 |
- |
| KP
(plastisch) |
Schollig
bis knapp zusammenhängend |
1,19
bis 1,08 |
35
bis 41 |
| KR
(weich) |
Gut
zusammenhängend, schwach fließend |
1,07
bis 1,02 |
42
bis 48 |
| KF
(fließfähig) |
Gut
fließend |
- |
49
bis 60 |
|
| |
2.)
Wasserzementwert
Das Verhältnis von Wasser zu Zement im Zementleim des
Frischbetons, der Wasserzementwert w/z, ist entscheidend für die
Qualität des Betons.
Bei 140 l = 140 kg Wasser und 280 kg Zement ergibt sich demzufolge
ein Wasserzementwert von 0,5 (140/280). Bei gleicher Wassermenge
und 350 kg Zement verringert sich der Wasserzementwert auf 0,4
(140/350).
Je höher der Wasserzementwert (also je mehr Wasser verwendet
wird), desto besser läßt sich der Beton verarbeiten und
verdichten. Jedoch nimmt die Qualität des Betons nach der Erhärtung
bei höheren Wasserzementwerten auch ab. Zum Erhärten des Betons
ist ein w/z-Wert von etwa 0,4 notwendig. Ein Beton mit solch einem
Wert ist jedoch nicht verarbeitbar, weshalb die Wassermenge erhöht
wird. In diesem Fall wird nicht das ganze Wasser bei der
chemischen Reaktion (Hydration) mit dem Zement benötigt und liegt
als Überschußwasser im Beton vor. Der Raum, welcher durch das Überschußwasser
im Beton eingenommen wird, bezeichnet man als Kapillarporenraum.
Diese Kapillarporen sorgen dafür, daß die Festigkeit
herabgesetzt wird und der ausgehärtete Beton mehr Wasser
aufsaugen kann. Dies führt wiederum dazu, daß dieser Beton anfälliger
gegen Frostschäden ist und es zu Abplatzungen kommen kann.
Frischbeton mit hohem Wassergehalt schwindet beim Aushärten zudem
stärker, wodurch Risse entstehen.
3.) Druckfestigkeit
des Festbetons
Die DIN 1045 unterteilt Normalbeton in Abhängigkeit von der
Betondruckfestigkeit in Beton B I und Beton B II. Beton B I der
Festigkeitsklassen B 5 (Nennfestigkeit = 5 N/mm²), B 10, B 15 und
B 25 wird im Regelfall nach "Rezepten" hergestellt, in
denen Mindestzementgehalt und Zuschlagzusammensetzung festgelegt
sind. Im Rahmen dieser Festigkeitsklassen dürfen auch
wasserundurchlässiger Beton, Beton mit hohem Frostwiderstand und
Beton mit schwachem chemischen Angriff als Beton B I hergestellt
werden. Bei Verwendung von Baustellenbeton B II der
Festigkeitsklassen B 35, B 45 und B 55 sind zusätzliche Prüfungen
notwendig. Dieser Beton zeichnet sich durch besondere
Eigenschaften aus und wird verwendet als wasserundurchlässiger
Beton, Beton mit hohem Frostwiderstand, mit hohem Widerstand gegen
chemische Angriffe, mit hohem Verschleißwiderstand, hohen
Gebrauchstemperaturen und der Fähigkeit zu Unterwasserschüttungen. |
| |
| Betongruppe |
Betonfestigkeitsklasse |
Nennfestigkeit
βWN [N/mm²] |
Serienfestigkeit
β WS[N/mm²] |
Anwendung |
Beton
B I |
B
5 |
5 |
8 |
Nur
für unbewehrten Beton |
| B
10 |
10 |
15 |
| B
15 |
15 |
20 |
Für
unbewehrten und bewehrten Beton |
| B
25 |
25 |
30 |
Beton
B II |
B
35 |
35 |
40 |
| B
45 |
45 |
50 |
| B
55 |
55 |
60 |
| |
|
|
|
|
|