Auf dieser Seite geht es um Fachworte rings um Beton. Zunächst um das Abbinden von Beton unter Gebrauch mehrerer Fachbegriffe.

Dann ganz genau um Zementklinker, Puzzolanische Reaktion, Unterwasserbeton und die Architektur des Brutalismus

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Beton ist ein Gemisch aus Zement, Gesteinskörnung bzw. Betonzuschlag (Sand und Kies oder Splitt) und Anmachwasser. Er kann außerdem Betonzusatzstoffe und Betonzusatzmittel enthalten. Zusammen mit Betonstahl oder Spannstahl kann Stahlbeton bzw. Spannbeton hergestellt werden. Es kann aber auch mit dem Zusatz von Fasern (Stahl, Kunststoff oder Glas) ein Faserbeton, bzw. Stahlfaserbeton hergestellt werden.

Der Zement dient als Bindemittel, um die anderen Bestandteile zusammenzuhalten. Die Festigkeit des Betons entsteht durch Auskristallisierung der Klinkerbestandteile des Zements unter Wasseraufnahme. Es wachsen Kristallnadeln, die sich fest ineinander verzahnen. Das Kristallwachstum hält über Monate an, sodass die endgültige Festigkeit erst lange nach dem Betonguss erreicht wird. Es wird aber, wie in der DIN 1164 (Festigkeitsklassen von Zement), angenommen, dass bei normalen Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen nach 28 Tagen die Normfestigkeit erreicht ist. Neben dieser hydraulischen Reaktion entwickelt sich bei silikatischen Zuschlagstoffen zusätzlich die sogenannte puzzolanische Reaktion.

Frischbeton 

Der Beton, bei dem der Zementleim noch nicht abgebunden ist, wird als Frischbeton bezeichnet. Während des Abbindens des Zementleims wird der Beton als junger Beton oder grüner Beton bezeichnet. Nachdem der Zementleim abgebunden hat, wird er Festbeton genannt.

Bestandteile und Zusammensetzung 

Die Zusammensetzung des Betons ist von vielen Parametern, wie z. B. Festigkeitsklasse und Umweltbedingungen, abhängig. Bei einem normalen Beton der Festigkeitsklasse C25/30 hat ein Kubikmeter als Mengenanteile 300 kg Zement, 180 l Wasser sowie 1890 kg Zuschläge, was einem Mischungsverhältnis (nach Gewichtsanteilen) von 1:0,6:6,3 entspricht.

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Zementklinker (Portlandzementklinker, kurz: Klinker) ist der gebrannte Bestandteil des Zements, der für die Aushärtung unter Beimengung von Wasser zuständig ist. Die Bezeichnung Klinker stammt von der Ähnlichkeit zu gebrannten Backsteinen (Klinkern).

Der Klinker besteht hauptsächlich aus folgenden Phasen:

Klinkerphase	Chemische Formel	Kurzformel
Tricalciumsilikat		C3S Alit
Dicalciumsilikat		C2S Belit
Dicalciumaluminatferrit		C2(A,F) Brownmillerit
Tricalciumaluminat		C3A Calciumaluminat
freies CaO	CaO	- Freikalk

Die für die Aushärtung wichtigste Phase ist das Tricalciumsilikat, das die höchste Anfangshärte besitzt.

Chemisch gesehen besteht der Portlandzementklinker aus folgenden Hauptkomponenten:

Die Hauptkomponente Alit bildet sich im Beisein einer Schmelzphase ab etwa 1250 °C. Um eine ausreichend vollständige Reaktion (Restfreikalkgehalt unter 1,5 % ) zu erzielen, sind Temperaturen von etwa 1450 °C für eine Dauer von 5 Minuten notwendig; dabei sollten im Brennaggregat eine vorwiegend oxidierende Atmosphäre vorherrschen, und die Vorprodukte Belit und Freikalk homogen vorliegen.

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http://de.wikipedia.org/wiki/Puzzolanische_Reaktion

Puzzolanische Reaktion

Als puzzolanische Reaktion bezeichnet man die chemische Reaktion von Calziumhydroxid und Siliziumoxid zu Calziumsilikaten. Sie ist von entscheidender Bedeutung für die Nachhärtung von Beton in einer Zeitspanne von Jahren. Die größte Festigkeit erreicht Beton dadurch erst nach mehreren Jahrzehnten.
Chemie [Bearbeiten]

Die allgemeine Reaktionsgleichung lautet:

x Ca(OH)2 + y SiO2 + z H2O → x CaO • y SiO2 • (x + z) H2O

oder in der verkürzten Nomenklatur für Zementreaktionen:

CH + S -> CSH

Die Reaktion läuft in wässriger Umgebung ab, bindet selbst aber kein Wasser. Darin unterscheidet sie sich von der hydraulischen Reaktion des Zements, die für das schnelle Aushärten des Betons verantwortlich ist.

Der pH-Wert regelt die Reaktion. Ist das Ca(OH)2 zu stark verdünnt, wird die notwendige Alkalität nicht erreicht, um SiO2 anzulösen. Ist der pH Wert größer als 12.6, wird das Löslichkeitsprodukt überschritten und CaOH2 fällt aus. In Mikrorisse eindringendes kohlensaures Regenwasser senkt über die Lebensdauer des Bauwerks den pH Wert.
Puzzolane [Bearbeiten]

Puzzolane sind Zuschlagsstoffe des Betons, die eine puzzolanische Reaktion auslösen. Formal sollen sie das CaOH2 abbauen, das während der Aushärtung von Zement entsteht. Außerdem dienen nachträglich eingepresste Puzzolane mit der sogenannten Betonkristallisation zur Abdichtung von Beton. Die Korngröße und die Oberflächenstruktur der Puzzolane bestimmen die Reaktionsgeschwindigkeit. Unter Normalbedingungen setzt sie erst nach mehreren Tagen ein und ist nach Wochen oder Jahren abgeschlossen.

Der Alkalianteil (Na2O, K2O) erhöht den einem pH-Wert. Ausgangspunkt ist die Alkalität von reinem Zement, die durch das Calciumhydroxid bestimmt ist. Es fällt bei ph-Werten über 12.6 aus. Siliziumdioxid in Form von Quarz wird ab einem noch höheren pH-Wert von 13 gelöst. Dann werden SiO2-Anteile schneller gelöst und die Reaktion beschleunigt. Dabei kann es zum Aufbrechen des Betons kommen, auch aufgrund der sogenannten Alkali-Kieselsäure-Reaktion.

Die puzzolanische Reaktion ist im Gegensatz zur Alkali-Kieselsäure-Reaktion volumenneutral. Bei letzterer bildet sich ein quellfähiges Alkali-Kieselsäuregel oder auch ein quellfähiges CSH-Gel, dass durch Volumenvergrößerung den Beton von innen aufbricht. Zu beachten ist, dass die Reaktionen immer in einem vom ph-Wert abhängigen Gleichgewicht stehen und wegen verschiedener Löslichkeit nur in geringem Maß reversibel sind.

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Unterwasser-Beton

Nach der DIN 1045-1:2001–2007 wird Festbeton mit dieser besonderen Eigenschaft als „Beton mit hohem Wassereindringwiderstand“ bezeichnet. Der Beton darf dabei eine nachzuweisende Wassereindringtiefe von 50 mm nicht überschreiten. Um diese Dichtheit zu erreichen, muss der Kapillarporenraum kleiner als etwa 20 Volumenprozent sein, was bei einem Wasserzementwert von ungefähr maximal w/z = 0,50 der Fall ist. WU-Beton verhindert zwar den Durchtritt von flüssigem Wasser, allerdings nicht die Diffusion von Wasserdampf. Bei Verwendung von WU-Beton gegen das Eindringen von Wasser, zum Beispiel bei im Grundwasserbereich liegenden Baukörpern (weiße Wanne), kann auf eine zusätzliche Dichtungsschicht verzichtet werden. Allerdings muss der eindringende Wasserdampf durch ausreichenden Luftaustausch abgeführt werden.

http://www.baunetzwissen.de/glossarbegriffe/Beton_WU-Beton_46765.html?index=W

WU-Beton ist ein nahezu wasserundurchlässiger Beton mit dichtem Gefüge und begrenzter Wassereindringtiefe. Die Voraussetzung zur Erfüllung dieser Kriterien hängen von der Zusammensetzung und der Verdichtung ab. Die Begrenzung des Wasserzementwertes (w/z) und eine mögliche Zugabe von Betonzusatzmitteln reduzieren die Wasseraufnahme. WU-Beton kommt bei Bauwerken zum Einsatz, die z.B. als Keller im Erdreich liegen und von außen durch Druckwasser belastet sind.

http://de.wikipedia.org/wiki/WU-Beton

WU-Beton steht für wasserundurchlässiger Beton.

http://www.beton.org/fachinformationen/betonbautechnik/weisse-wanne.html

Zwei Grundtypen der Bauwerksabdichtung sind die „schwarze Wanne“ und die „weiße Wanne“.

Schwarze Wanne

Die abzudichtenden Gebäudeteile erhalten bei der schwarzen Wanne auf allen Seiten eine flächige Dichtungshaut nach DIN 18195. Dichtungsbahnen aus Bitumen oder Kunststoff werden dabei an den Außenseiten des Gebäudes angebracht (Außendichtung) und vom angreifenden Wasser an die Gebäudewände oder –sohle gedrückt.

Weiße Wanne

Bei der weißen Wanne sind aufgrund ihrer Konstruktion keine zusätzlichen Dichtungsbahnen erforderlich. Bodenplatte und Außenwände werden als geschlossene Wanne aus Beton mit hohem Wassereindringwiderstand nach DIN EN 206-1 und DIN 1045-2 hergestellt. Diesen Beton nennt man auch wasserundurchlässigen Beton oder WU-Beton.

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Brutalismus ist ein Architekturstil der Moderne, dessen Blütezeit zwischen 1953 und 1967 lag.

Der Begriff wurde um 1950 von dem schwedischen Architekten Hans Asplund geprägt. Er leitet sich ab von béton brut, wörtlich ‚roher Beton‘, dem französischen Ausdruck für Sichtbeton. Gemeint ist das sichtige Baumaterial, im Besonderen Formbeton mit seinen Unebenheiten und den Abdrücken der Schalung, aber auch Metalle, Ziegel und andere Materialien. Weiterhin kennzeichnen die Architektur reine geometrische Körper, die nicht in eine an andere formale Lösungen angelehnte Formensprache kaschiert werden. Besonders die Architektur von Le Corbusier, vor allem das Kloster Sainte-Marie de la Tourette (photo oben) bei Éveux-sur-l’Arbresle und die Unité d'Habitation in Marseille, Firminy, Berlin und Nantes, waren für den Brutalismus richtungsweisend.

Als erster brutalistischer Bau gilt die Schule in Hunstanton von Alison und Peter Smithson (1949–1954). Die Blütezeit des Brutalismus lag in den 1960er Jahren. Er löste die internationale Moderne der Nachkriegszeit ab und leitete mit seinen Tendenzen einer plastisch-körperhaften, konstruktionsehrlichen und von ruppigem Charme geprägten Architektur über zum in den 1960er und 1970er Jahren vorherrschenden Bauen mit Fertigteilen.