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Betonpraxis
Holcim (Schweiz) AG
Der Weg zum dauerhaften Beton
Strength. Performance. Passion.
Inhaltsverzeichnis
Copyright by Holcim (Schweiz) AG | Verfasser: Marketing und Technischer Support | 5. Auflage 2008 | Verkaufspreis: CHF 50.–
1 Die Ausgangsstoffe zur Betonherstellung 2
1.1 Zemente 2
1.2 Anmachwasser 11
1.3 Gesteinskörnung 13
1.4 Zusatzmittel 21
1.5 Zusatzstoffe 26
2 Vom Frischbeton zum Festbeton 32
2.1 Zusammensetzung des Betons 32
2.2 Festlegung des Betons 36
2.3 Verarbeitbarkeit und Konsistenz 44
2.4 Herstellung und Transport 46
2.5 Einbringen und Verdichten 49
2.6 Pumpbeton 51
2.7 Spritzbeton 53
2.8 Selbstverdichtender Beton 56
2.9 Leichtbeton 60
2.10 Hochfester Beton 63
2.11 Recyclingbeton 66
2.12 Sichtbeton 69
2.13 Einfluss der Schalungen 72
2.14 Nachbehandlung 75
2.15 Betonieren bei warmer Witterung 78
2.16 Betonieren bei kalter Witterung 82
3 Ursachen und Verhütung von Betonschäden 84
3.1 Entmischungserscheinungen 84
3.2 Rissbildung 85
3.3 Karbonatisierung und Bewehrungskorrosion 92
3.4 Ausblühungen 94
3.5 Angriff durch Frost und Taumittel 96
3.6 Angriff durch Sulfate (treibender Angriff) 99
3.7 Angriff durch chemische Stoffe (lösender Angriff) 100
3.8 Alkali-Kieselsäure-Reaktion 102
3.9 Feuerbeständigkeit 105
Literaturhinweise, Normen, Richtlinien und Empfehlungen 106
Betonpraxis 1
Vorwort
Vor fünf Jahren erschien die 4. Auflage der «Betonpraxis»,
die sowohl in der Praxis als auch in der Aus- und Weiter-
bildung als ein Standardwerk genutzt wird. Die vorlie-
gende 5. Neuauflage wurde in Bezug auf die neuesten
Forschungsergebnisse im Betonbau grundlegend überar-
beitet und an Entwicklungen im schweizerischen Normen-
wesen angepasst. Wie in den letzten Jahren hat das
Autorenteam der Holcim (Schweiz) AG die Gelegenheit
genutzt und die «Betonpraxis» um weitere Kapitel er-
gänzt. So finden sich in der vorliegenden Auflage neu auch
Angaben zum Leichtbeton, zum Recyclingbeton sowie
zum hochfesten Beton. Damit hat sich der Umfang wie-
derum um einige Seiten erhöht.
Nichts geändert hat sich dagegen an der grundsätzlichen
Zielsetzung der «Betonpraxis». Die Holcim (Schweiz) AG
als Herausgeberin will mit der «Betonpraxis» weiterhin
fundierte Fachkenntnisse und baupraktische Erfahrungen
auf Baustellen in leicht verständlicher Form allen am
Betonbau interessierten Personen vermitteln. Selbstver-
ständlich weist die «Betonpraxis» auch auf die allgemei-
nen Regeln hin und ergänzt diese Hinweise um eine
Auflistung nützlicher Literatur sowie der einschlägigen
Normen, Richtlinien und Empfehlungen.
Die Abteilung Produktentwicklung und -management
der Holcim (Schweiz) AG hat einen erheblichen Aufwand
betrieben, um die «Betonpraxis» an die neuen Entwick-
lungen und Bedingungen im Betonbau anzupassen. Sollte
in einem besonderen Fall zusätzliche Hilfe erwünscht
sein, stehen Ihnen unsere Mitarbeitenden des Verkaufs
und der technischen Fachabteilungen für eine vertiefte
Beratung gerne zur Verfügung. Wir hoffen, mit der
5. Auflage der «Betonpraxis» einen Beitrag zu qualitativ
gutem Beton geschaffen zu haben.
Das Autorenteam
S. Bischof, B. Fleury, Dr. J.-G. Hammerschlag, Dr. P. Lunk,
S. Paulsen, E. Ritschard, B. Schneider, K. Wassmann
beitbarkeit, Wärmeentwicklung, Dauerhaftigkeit usw., zu
verbessern.
1.1.1 Herstellung
Bei der Herstellung von Portlandzement wird das Roh-
gestein bezüglich Korngrösse und Zusammensetzung
aufbereitet, danach bis zum Sintern gebrannt und das
gebrannte Produkt anschliessend zu feinem, mischbarem
und reaktionsfähigem Zementpulver zerkleinert. Grund-
sätzlich können damit bei der Herstellung von Zement
vier Produktionsstufen unterschieden werden.
Abbau und Brechen des Rohgesteins
Für eine Tonne Portlandzement werden rund anderthalb
Tonnen Rohgestein in Form von Kalkstein und Mergel
oder Ton benötigt, da während des Brennens Kohlen-
dioxid und Wasser aus dem Rohgestein ausgetrieben
werden. Bereits im Steinbruch (Abb. 1.1.1) wird das
Rohgestein im Brecher auf Faustgrösse vorzerkleinert.
Mischen und Mahlen des Rohgesteins zu Rohmehl
Beim nächsten Verfahrensschritt werden die verschiede-
nen Rohmaterialkomponenten zusammengefügt, um die
richtige chemische Zusammensetzung zu erreichen. In
Walzenschüsselmühlen (Abb. 1.1.2) wird das Gestein
weiter zerkleinert und gleichzeitig getrocknet. Es verlässt
die Mühle als feines Rohmehl, das in grossen Homoge-
nisierungssilos bis zur weitgehenden Gleichmässigkeit
durchmischt wird.
Brennen des Rohmehls zu Klinker
Der Brennprozess bei rund 1450 °C ist ein zentraler Schritt
bei der Zementherstellung. Bevor das Rohmehl in den
Drehrohrofen (Abb. 1.1.3) eingeleitet wird, durchströmt
es den Wärmetauscherturm und wird dabei auf fast
1000 °C vorgewärmt. Als glühender Klinker verlässt das
Brenngut den Ofen und wird anschliessend rasch mit Luft
abgekühlt. Als Brennstoff werden Kohle, Öl, Erdgas und
vermehrt auch Alternativbrennstoffe wie z. B. Altreifen
oder Trockenklärschlamm eingesetzt (siehe auch Bafu-
Richtlinie «Entsorgung von Abfällen in Zementwerken»).
Betonpraxis2
Die Ausgangsstoffe zur Betonherstellung
1.1 Zemente
Zement ist ein hydraulisches Bindemittel. Darunter ver-
steht man einen Stoff, der nach dem Anmachen mit
Wasser sowohl an der Luft als auch unter Wasser dauer-
haft erhärtet. Der sich dabei bildende Zementstein ist
wasserbeständig und weist eine hohe Festigkeit auf. Die
schweizerischen Zemente sind nach SN EN 196 (Prüf-
verfahren) und SN EN 197-1 (Zement: Zusammenset-
zung, Anforderungen und Konformitätskriterien) nor-
miert. Die Zementkonformitätsbewertung ist in SN EN
197-2 geregelt.
Seit der Einführung der europäischen Zementnorm in der
Schweiz werden vermehrt Portlandkomposit- und Hoch-
ofenzemente verwendet. Der verstärkte Einsatz weiterer
Hauptbestandteile wie Kalkstein, gebranntem Schiefer,
Steinkohlenflugasche oder Hüttensand bei der Zement-
herstellung bringt verschiedene Vorteile. Dem Zement-
werk hilft es einerseits seine Rohmaterialreserven zu
schonen, und anderseits vermindert die Reduktion des
Klinkeranteils die Kohlendioxidemissionen. Den Verbrau-
chern hilft die Entwicklung von CEM II- und CEM III-Ze-
menten bestimmte Betoneigenschaften, wie z. B. Verar-
Geschichtliches
Bereits im Altertum benutzten die Römer einen
hydraulisch erhärtenden Mörtel, indem sie tonigen
Kalk brannten und ihn häufig mit Puzzolanerde bzw.
Ziegelmehl versetzten. Zusammen mit geeigneten
Gesteinskörnungen entstand daraus «Opus Cae-
mentitium», der römische Beton, der als Vorläufer
unseres Betons gilt und dem Zement seinen Namen
gab. Der Engländer J. Aspdin führte um 1824 eine
Feinaufbereitung der Rohstoffe Kalkstein und Ton ein
und erzeugte durch Brennen ein dem Zement ver-
gleichbares Produkt. Wegen der Ähnlichkeit des dar-
aus hergestellten Betons zum Portlandstein (dauer-
hafter Kalkstein der Insel Portland), den man in
England häufig für Bauzwecke verwendete, wurde
dieses Produkt als Portlandzement bezeichnet.
1 Die Ausgangsstoffe zur Betonherstellung
Betonpraxis 3
Die Ausgangsstoffe zur Betonherstellung
Mahlen des Klinkers mit Gipsstein und Zusatzstoffen
zu Zement
Damit aus dem Klinker ein reaktionsfähiges Produkt ent-
steht, wird er in einer Mahlanlage (Abb. 1.1.4) zusammen
mit 5% bis 7% Gipsstein gemahlen. Der Gipsstein dient
als Erstarrungsregler. Die Mahlfeinheit steuert die Festig-
keitsentwicklung des Zements massgeblich. Je nach
Zementart wird beim Mahlen Klinker durch mineralische
Zumahlstoffe (Kalkstein, gebrannter Schiefer, Silicastaub,
Hüttensand, Steinkohlenflugasche, siehe Kap. 1.5) ergänzt,
wobei sogenannte Portlandkomposit- und Hochofenze-
mente entstehen. Vorgemahlene Zemente und Zusatz-
stoffe können auch in Mischanlagen zu Zementen mit
speziellen Eigenschaften gemischt werden. In Intensiv-
mischern werden die Komponenten vollständig gemischt
und homogenisiert. Mischanlagen bieten den Vorteil der
Flexibilität: Kurzfristig können von Kleinst- bis Gross-
mengen Just-in-time-Lieferungen produziert und die
Zemente dabei auf die Kundenwünsche abgestimmt
werden (Abb. 1.1.5).
Abb. 1.1.1Schwere Abbaumaschinen im Steinbruch
Abb. 1.1.3Drehrohrofen, das Herzstück eines Zement-werks
Abb. 1.1.2Walzenschüsselmühle zum Feinmahlen des Rohgesteins
Abb. 1.1.4Kugelmühle zum Feinmahlen des Klinkersmit Gipsstein und Zusatzstoffen zu Zement
Abb. 1.1.5Mischanlage für Zemente nach Mass
Betonpraxis4
Die Ausgangsstoffe zur Betonherstellung
1.1.2 Prüfung von Zementqualität und Normkonformität
Ein dreigliedriges Qualitätsmanagementsystem garan-
tiert Qualität und Normkonformität der schweizerischen
Zemente:
• Eigenüberwachung (interne Überwachungsprüfung)
• funktionsfähiges und zertifiziertes Qualitätsmanage-
mentsystem
• Fremdüberwachung.
Eigenüberwachung der Zementproduktion
Bei allen Produktionsschritten der Zementherstellung,
vom Steinbruch bis zum Zementversand, werden Mate-
rialproben entnommen und analysiert. Eine lückenlose
Produktionsüberwachung sichert eine gleichmässig
hohe Zementqualität. Durch statistische Auswertung der
Prüfresultate von den Zementversandproben muss der
Nachweis der Normerfüllung nach SN EN 197-1 laufend
erbracht werden. Die SN EN 196 beschreibt die Prüfver-
fahren für Zement und die SN EN 197-2 die Konformitäts-
bewertung.
Qualitätsmanagementsystem
Alle schweizerischen Zementwerke haben ein Qualitäts-
managementsystem aufgebaut und sind nach ISO 9001
zertifiziert (Abb. 1.1.7). So wird sichergestellt, dass alle
Arbeitsabläufe optimiert, rückverfolgbar und nachvoll-
ziehbar sind.
Fremdüberwachung
Eine in SN EN 197-2 geregelte und von einer für die
Zementprüfung akkreditierten Prüfstelle durchgeführte
Fremdüberwachung ergänzt die Eigenüberwachung.
Zertifizierter Zement
Zemente, die die Konformitätsbewertung nach SN EN
197-2 erfüllen, erhalten von einer neutralen Zertifizie-
rungsstelle ein Konformitätszertifikat und müssen mit
dem EG-Konformitätszeichen gekennzeichnet werden
(Abb. 1.1.8).
Sicherheitshinweis
Um der im Volksmund «Maurerkrätze» genannten, aller-
gischen Chromatdermatitis vorzubeugen, werden alle
Zemente in der Schweiz gemäss Chemikalien-Risiko-
Reduktionsverordnung chromatarm hergestellt. Dabei
wird dem Zement ein Chromatreduktionsmittel zudo-
siert, sodass bei Frischmörtel und -beton das im Wasser
gelöste Chromat in eine nicht sensibilisierende Form
überführt wird. Diese vorbeugende Massnahme entbin-
det Zementverbraucher aber nicht davon, sich mit geeig-
neten Schutzhandschuhen und ergänzender Hautschutz-
pflege zu schützen.
1.1.3 Zementarten und Zusammensetzung
nach SN EN 197-1
Die Norm unterscheidet 27 Produkte der Familie der
Normalzemente, die in die 5 Hauptzementarten CEM I
bis CEM V gemäss Abb. 1.1.9 unterteilt werden.
Abb. 1.1.6Silofahrzeug für den Zementtransport
Zert
ifizie
rtes Managementsystem
ISO 9001:2000
Abb. 1.1.7ZertifizierungsmarkeSQS
Abb. 1.1.8EG-Konformitätszeichen
Betonpraxis 5
Die Ausgangsstoffe zur Betonherstellung
Abb. 1.1.9Zusammensetzungder Zemente ge-mäss SN EN 197-1
1) Die Werte (in M.-%) der Tabelle beziehen sich
auf die Summe der Haupt- und Neben-
bestandteile, d. h. ohne Calciumsulfat oder
Zementzusatzmittel.2) Der Anteil an Silicastaub ist auf 10 M.-%
begrenzt.
95–100 0–5CEM I Portlandzement CEM I
Normo
Protego
Albaro
80–94 6–20 0–5
CEM II
Portlandhütten-zement
CEM II/A-S Provato
65–79 21–35 0–5CEM II/B-S
90–94 6–10 0–5Portlandsilica-staubzement
CEM II/A-D Fortico
80–94 6–20 0–5Portland-puzzolan-zement
CEM II/A-P
65–79 21–35 0–5CEM II/B-P
80–94 6–20 0–5CEM II/A-Q
65–79 21–35 0–5CEM II/B-Q
80–94 6–20 0–5Portland-flugasche-zement
CEM II/A-V
65–79 21–35 0–5CEM II/B-V
80–94 6–20 0–5CEM II/A-W
65–79 21–35 0–5CEM II/B-W
80–94 6–20 0–5Portland-schieferzement
CEM II/A-T
65–79 21–35 0–5CEM II/B-T Riteno
80–94 6–20 0–5Portland-kalkstein-zement
CEM II/A-L
65–79 21–35 0–5CEM II/B-L
80–94 6–20 0–5CEM II/A-LL Fluvio
65–79 21–35 0–5CEM II/B-LL
80–94 6–20 0–5Portland-komposit-zement 3)
CEM II/A-M
65–79 21–35 0–5
65–79 21–35 0–5
CEM II/B-M
CEM II/B-M
Flextremo
Bisolvo
35–64 36–65 0–5
CEM IIIHochofen-zement
CEM III/A Modero 3A
20–34 66–80 0–5CEM III/B Modero 3B
5–19 81–95 0–5CEM III/C
65–89 11–35 0–5CEM IV
Puzzolan-zement 3)
CEM IV/A
45–64 36–55 0–5CEM IV/B
40–64 18–30 18–30 0–5CEM V
Komposit-zement 3)
CEM V/A
20–38 31–50 31–50CEM V/B
K S D 2) P Q V W T L LL
Port
lan
d-
zem
entk
linke
r
Hü
tten
san
d
Silic
asta
ub
Puzz
olan
en
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Puzz
olan
en
atü
rlic
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Flu
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Flu
gasc
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kalk
reic
h
Geb
ran
nte
rSc
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Kal
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in
Neb
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1) 4
)
Hau
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tart
en
Ben
enn
un
g
Ku
rzb
ezei
chn
un
g
Hol
cim
Zem
ents
orte
Hauptbestandteile 1)
3) In den Portlandkompositzementen CEM II/A-M und CEM II/B-M, in den
Puzzolanzementen CEM IV/A und CEM IV/B und in den Kompositzementen
CEM V/A und CEM V/B müssen die Hauptbestandteile neben dem Portland-
zementklinker des Zements angegeben werden.4) Stoffe, die als Nebenbestandteile dem Zement zugegeben werden, dürfen
nicht gleichzeitig im Zement als Hauptbestandteil vorhanden sein.
0–5
Hohe Sulfatbeständigkeit
Zemente mit hohem Sulfatwiderstand werden gemäss
nationalem Anhang der Norm mit dem Zusatz «HS»
(high sulfate resistance) nach der Festigkeitsklasse be-
zeichnet. Die folgenden Zemente gelten als Zemente mit
hohem Sulfatwiderstand:
• CEM I mit einem C3A-Gehalt ≤ 3,0 M.-% (Protego)
• CEM III/B (Modero 3B)
• CEM III/C.
Für andere Zemente muss die gleiche Leistungsfähigkeit
bezüglich Sulfatwiderstand gemäss SN EN 197-1 nachge-
wiesen werden.
Betonpraxis6
Die Ausgangsstoffe zur Betonherstellung
Abb. 1.1.10Dreistoffdiagramm CaO / SiO2 / Al2O3 + Fe2O3
Abb. 1.1.11Zementfestigkeiten gemäss SN EN 197-1,definiert als charakteristische Werte
Niedrige Hydratationswärme
Zemente mit niedriger Hydratationswärme werden mit
dem Kurzzeichen «LH» (low heat) gekennzeichnet. Die
Hydratationswärme darf den charakteristischen Wert
von 270 J/g nicht überschreiten. Die Hydratationswärme
ist entweder nach 7 Tagen nach SN EN 196-8 oder nach
41 h nach SN EN 196-9 zu bestimmen (vgl. Abb. 1.1.13).
1.1.4 Dreistoffdiagramm CaO / SiO2 / Al2O3 + Fe2O3
Abb. 1.1.10 zeigt – bezogen auf die wichtigen Haupt-
oxide CaO, SiO2 und Al2O3+ Fe2O3 – die stoffliche Ver-
wandtschaft der Hauptbestandteile von Zement und
Portlandzementklinker. Mehr als 90 Prozent der Erdrinde
bestehen aus den Elementen dieser Hauptoxide.
Portlandzementklinker (K)
Hüttensand (granulierteHochofenschlacke) (S)
Silicastaub (D)
natürliches undnatürliches, getempertesPuzzolan (P, Q)
KieselsäurereicheSteinkohlenflugasche (V)
Kalkreiche Flugasche (W)
Gebrannter Schiefer (T)
Kalkstein (L, LL)
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100%
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100%
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100%
% CaO
% SiO2
% AI 2O 3 + Fe 2O 3
CaO CalciumoxidSiO2 SiliciumdioxidAl2O3 AluminiumoxidFe2O3 Eisenoxid
1.1.5 Mechanische und physikalische Anforderungen
Für jede Klasse der Normfestigkeit sind zwei Klassen für
die Anfangsfestigkeit definiert: eine Klasse mit normaler
Anfangsfestigkeit, die mit «N» gekennzeichnet wird, und
eine Klasse mit hoher Anfangsfestigkeit, gekennzeichnet
mit «R» (Abb. 1.1.11).
Druckfestigkeit 1) Erstarrungs-
[N/mm2] 2) beginn 3)
Festigkeits- Anfangs-
klasse festigkeitNormfestigkeit
2 Tage 7 Tage 28 Tage [Min.]
32,5 N – ≥ 16,0≥ 32,5 ≤ 52,5 ≥ 75
32,5 R ≥ 10,0 –
42,5 N ≥ 10,0 –≥ 42,5 ≤ 62,5 ≥ 60
42,5 R ≥ 20,0 –
52,5 N ≥ 20,0 –≥ 52,5 – ≥ 45
52,5 R ≥ 30,0 –
1) Prüfung nach SN EN 196-1 3) Prüfung nach SN EN 196-3
2) 1 MPa entspricht 1 N/mm2
Betonpraxis 7
Die Ausgangsstoffe zur Betonherstellung
Abb. 1.1.12Beispiele zur Interpretation der Bezeichnungen
CEMZementgemäss
SN EN 197-1
IZementart
Typ I (Portland-zement)
52,5Festigkeits-klasse 52,5
Rhohe
Anfangs-festigkeit
CEMZementgemäss
SN EN 197-1
IIZementart
Typ II(Portlandkom-positzement)
Aenthält
6–20 M.-%Zusatzstoffe
LLZusatzstoff isthochwertiger
Kalkstein
42,5Festigkeitsklasse
42,5
NnormaleAnfangs-festigkeit
CEMZementgemäss
SN EN 197-1
IIZementart
Typ II (Portlandkom-positzement)
Benthält
21–35 M.-%Zusatzstoffe
Menthält
mehr alseinen
Zusatzstoff
(V-LL)Zusatzstoffe sindkieselsäurereiche
Flugasche und hoch-wertiger Kalkstein
32,5Festigkeits-klasse 32,5
Rhohe
Anfangs-festigkeit
CEMZementgemäss
SN EN 197-1
IIIZementart
Typ III (Hochofen-
zement)
Benthält
66–80 M.-%Hüttensand
als Zusatzstoff
32,5Festigkeits-klasse 32,5
Nnormale
Anfangsfestigkeit
HShoher Sulfat-widerstand
LHniedrige
Hydratations-wärme
–/
–/
/
Portlandzement, CEM I 42,5 N
Normo 4
Portlandzement, CEM I 52,5 R
Normo 5R
Portlandzement mit hohem Sulfatwiderstand, CEM I 42,5 R HS
Protego 4R
1.1.6 Sorten und Eigenschaften der Holcim Zemente
Detaillierte Angaben über die aufgeführten Zemente fin-
den sich insbesondere in der «Produkt-Information» zu
den einzelnen Zementen in der Holcim Zement-Dokumen-
tation. Bei Unklarheiten bezüglich der Eignung eines
bestimmten Zements oder bei der Lösung spezieller
Betonprobleme stehen die Mitarbeitenden der Holcim
(Schweiz) AG zur Verfügung.
Normo 4
Normo 4 ist ein reiner Portlandzement. Er erfüllt alle
Anforderungen an einen Portlandzement CEM I 42,5 N
gemäss SN EN 197-1. Normo 4 kann als Normzement
uneingeschränkt für Beton, Stahlbeton, Spannbeton,
Unterlagsböden, Putz- und Mauermörtel verwendet
werden.
Normo 5R
Normo 5R ist ein reiner Portlandzement. Er erfüllt alle
Anforderungen an einen Portlandzement CEM I 52,5 R
gemäss SN EN 197-1. Normo 5R ist ein baupraktisch her-
vorragend bewährter hochwertiger Portlandzement mit
schneller Anfangserhärtung und hoher Endfestigkeit.
Normo 5R ist nahezu universell im anspruchsvollen
Ingenieurbau sowie auch zur Herstellung vorgefertigter
Betonbauteile einsetzbar.
Protego 4R
Protego 4R ist ein reiner Portlandzement mit hohem
Sulfatwiderstand (HS), hergestellt aus einem Klinker von
besonderer chemischer Zusammensetzung (C3A < 3%).
Er erfüllt alle Anforderungen, die die SN EN 197-1 an die
Festigkeitsklasse CEM I 42,5 R stellt, sowie zusätzlich die
Anforderungen bezüglich hohem Sulfatwiderstand (HS)
gemäss nationalem Anhang zur SN EN 197-1. Als nor-
mierter Zement kann Protego 4R sowohl für unbewehr-
ten Beton als auch für Stahlbeton verwendet werden.
Betonpraxis8
Die Ausgangsstoffe zur Betonherstellung
Portlandkalksteinzement, CEM II/A-LL 42,5 N
Fluvio 4
Portlandschieferzement, CEM II/B-T 42,5 N
Riteno 4
Portlandsilicastaubzement, CEM II/A-D 52,5 R
Fortico 5R
Portlandhüttenzement, CEM II/A-S 32,5 R
Provato 3R
Weisser Portlandzement, CEM I 52,5 N
Albaro 5
Albaro 5
Albaro 5 ist ein reiner, weisser Portlandzement, herge-
stellt aus einem Klinker von besonderer chemischer Zu-
sammensetzung. Er erfüllt alle Anforderungen an einen
Portlandzement CEM I 52,5 N gemäss SN EN 197-1.
Albaro 5 ist ein baupraktisch hervorragend bewährter,
hochwertiger und reiner Weisszement mit hoher Anfangs-
und Endfestigkeit. Albaro 5 kann wie normaler Portland-
zement CEM I 52,5 N uneingeschränkt für Beton, Stahl-
beton, Betonfertigteile, Betonwaren, Putz- und Mauer-
mörtel verwendet werden.
Provato 3R
Provato 3R ist ein Portlandhüttenzement mit rund 15%
ausgewähltem, hochwertigem Hüttensand (getrocknete,
gemahlene Hochofenschlacke). Durch sorgfältige Ab-
stimmung der Rohstoffe sowie deren getrennte Vermah-
lung entsteht ein der SN EN 197-1 entsprechender Port-
landhüttenzement CEM II/A-S 32,5 R mit guten Verarbei-
tungs- und Festigkeitseigenschaften. Provato 3R eignet
sich für Beton, Stahlbeton, Sicht- und Pumpbeton, für
Unterlagsböden, Putz und Mauermörtel sowie für was-
serdichten Beton.
Fortico 5R
Fortico 5R ist ein Portlandsilicastaubzement, dem rund
8% eines kieselsäurereichen Silicastaubs (Mikrosilica) zu-
gemahlen werden. Er erfüllt alle Anforderungen an einen
Portlandsilicastaubzement CEM II/A-D 52,5 R gemäss
SN EN 197-1. Fortico 5R ist ein sehr hochwertiger Zement,
der auch sehr hohe Anforderungen bezüglich Festigkeit
und Widerstand gegen den Angriff aggressiver Stoffe
erfüllt. Fortico 5R eignet sich allgemein für die Beton-
vorfabrikation, den Ingenieurbau, für unterirdische
Betonkonstruktionen und besonders für Spritzbeton.
Fluvio 4
Fluvio 4 ist ein der SN EN 197-1 entsprechender Port-
landkalksteinzement CEM II/A-LL 42,5 N. Er enthält
rund 17% eines ausgewählten, hochwertigen Kalksteins.
Das feine Kalksteinkorn wirkt als «Schmiermittel», ver-
bessert die Verarbeitbarkeit und vor allem die Pumpbar-
keit. Fluvio 4 wirkt sich positiv auf das Wasserrückhalte-
vermögen aus, vermindert die Entmischungsgefahr und
fördert die Betondichtigkeit und damit die Dauerhaftig-
keit. Fluvio 4 hat ein breites Anwendungsspektrum: Be-
ton und Stahlbeton für Wohnungs-, Büro- und Gewerbe-
bau, Sichtbeton, Pumpbeton, wasserdichter Beton, Putz-
und Mauermörtel, Unterlagsböden und Betonwaren.
Portlandkompositzement, CEM II/B-M (V-LL) 32,5 R
Flextremo 3R
Riteno 4
Riteno 4 ist ein Portlandschieferzement mit rund 25%
gebranntem, reaktivem Schiefer. Durch sorgfältige Ab-
stimmung der Rohstoffe und deren gemeinsame Ver-
mahlung entsteht ein Portlandschieferzement CEM II/B-T
42,5 N, der alle Anforderungen gemäss SN EN 197-1
erfüllt. Riteno 4 zeichnet sich durch positive Eigenschaf-
ten wie moderate Wärmeentwicklung, ausgezeichnetes
Wasserrückhaltevermögen, gute Grünstandfestigkeit
und erhöhte Dauerhaftigkeitseigenschaften aus. Riteno 4
hat ein breites Anwendungsspektrum: Beton-, Stahl- und
Spannbetonbau für Wohnungs-, Büro- und Gewerbebau,
Sichtbeton sowie Betonwaren, Mörtel und Estriche.
Flextremo 3R
Flextremo 3R ist ein der SN EN 197-1 entsprechender
Portlandkompositzement CEM II/B-M (V-LL) 32,5 R, der
durch sorgfältige Abstimmung von Zementklinker, hoch-
wertigem Kalkstein, kieselsäurereicher Steinkohlenflug-
asche sowie pulverförmigem Zusatzmittel hergestellt
wird. Er erfüllt alle Anforderungen, die die SN EN 197-1
Betonpraxis 9
Die Ausgangsstoffe zur Betonherstellung
Portlandkompositzement, CEM II/A-M (V-LL) 42,5 R
Flextremo 4R
Individueller Kundenzement
Zement nach Mass
Hochofenzement, CEM III/B 32,5 N HS LH
Modero 3B
Hochofenzement, CEM III/A 32,5 N
Modero 3A
Flextremo 4R
Flextremo 4R ist ein der SN EN 197-1 entsprechender
Portlandkompositzement CEM II/A-M (V-LL) 42,5 R, der
durch sorgfältige Abstimmung von Zementklinker,
hochwertigem Kalkstein, kieselsäurereicher Steinkohlen-
flugasche sowie pulverförmigem Zusatzmittel hergestellt
wird. Er erfüllt alle Anforderungen, die die SN EN 197-1
an die Festigkeitsklasse 42,5 R stellt. Flextremo 4R ist ein
Spezialzement, der für die Herstellung von selbstverdich-
tendem Beton (SCC) entwickelt wurde. Seine besondere
Zusammensetzung erlaubt es, SCC praxisgerecht auch in
kalten Jahreszeiten in Transportbetonwerken und Ort-
betonanlagen sowie in der Betonvorfabrikation ohne
bzw. unter geringer Zudosierung von Zusatzmitteln her-
zustellen.
Modero 3B
Modero 3B ist ein Hochofenzement, der rund 70% ausge-
wählten, hochwertigen Hüttensand (Hochofenschlacke)
enthält. Er erfüllt alle Anforderungen der SN EN 197-1 an
die Klasse CEM III/B 32,5 N HS LH. Modero 3B besitzt
dank des hohen Hüttensandanteils eine niedrige Hydrata-
tionswärme und eignet sich besonders für massige Bau-
teile. Sein hoher Sulfatwiderstand ermöglicht sicheres
Bauen in aggressiven betonangreifenden Böden und
Wässern. Dies macht den Modero 3B auch zu einem ide-
alen Zement für spezielle Anwendungen im Tief- und
Wasserbau.
an die Festigkeitsklasse 32,5 R stellt. Flextremo 3R ist ein
Spezialzement, der für die Herstellung von selbstverdich-
tendem Beton (Self Compacting Concrete, SCC) entwickelt
wurde. Seine besondere Zusammensetzung erlaubt es,
SCC praxisgerecht in Transportbetonwerken und Ort-
betonanlagen ohne bzw. unter geringer Zudosierung
von Zusatzmitteln herzustellen.
Modero 3A
Modero 3A ist ein Hochofenzement, der rund 50% ausge-
wählten, hochwertigen Hüttensand (Hochofenschlacke)
enthält. Er erfüllt alle Anforderungen an einen Hochofen-
zement CEM III/A 32,5 N gemäss SN EN 197-1. Modero
3A kann das Aussinterungs- und Ausblühverhalten güns-
tig beeinflussen und eignet sich besonders gut für Mörtel
zum Verlegen und Verfugen von Natursteinplatten sowie
für die Sanierung alter Bausubstanz und historischer
Bauten. Auch bei schwach betonschädlichen Wässern
und Böden empfiehlt sich der Einsatz von Modero 3A.
Zement nach Mass
Massgeschneiderte Zemente für spezielle Anwendungen
werden in enger Zusammenarbeit mit unseren Kunden
entwickelt, um technisch und wirtschaftlich optimale
Lösungen zu erarbeiten. Auf diese Weise können die
unterschiedlichen Anforderungen spezieller Objekte (z. B.
Zement für feuerfesten Beton) und von besonderen
Produktionsprozessen (z. B. in der Vorfabrikation) besser
erfüllt werden.
Portlandkompositzement, CEM II/B-M (V-LL) 32,5 R
Bisolvo 3R
Bisolvo 3R
Bisolvo 3R ist ein speziell entwickelter Portlandkomposit-
zement, der kieselsäurereiche Flugasche und hochwerti-
gen Kalkstein enthält. Durch sorgfältige und optimale
Abstimmung der Ausgangsstoffe und eine gemeinsame
Vermahlung bzw. homogene Vermischung entsteht ein
Portlandkompositzement CEM II/B-M (V-LL) 32,5 R nach
SN EN 197-1, der eine einfache Herstellung sowohl eines
selbstverdichtenden als auch eines normalen Vibrier-
betons ermöglicht.
Betonpraxis10
Die Ausgangsstoffe zur Betonherstellung
Abb. 1.1.13Hydratationswärmen von CEM I-Zementenunterschiedlicher Festigkeitsklassen, geprüftnach SN EN 196-9 (teiladiabatisches Langa-vant-Verfahren). CEM I 32,5 erfüllt die Bedin-gung für LH-Zemente (≤ 270 J/g nach 41 h)
1.1.7 Hydratation des Zements
Mit Wasser angemacht, beginnt Zement chemisch zu
reagieren. Man nennt dies die Hydratation des Zements.
Sie ist mit erheblicher Wärmeentwicklung, der soge-
nannten Hydratationswärme, verbunden (Abb. 1.1.13)
und führt schliesslich zum Abbinden und mit fortschrei-
tender Erhärtung zum Zementstein.
1.1.8 Zementlagerung und Haltbarkeit
Zement nimmt bei längerer und/oder ungeschützter
Lagerung Feuchtigkeit auf, was zur Klumpenbildung und
einer Minderung des Erhärtungsvermögens führt. Lassen
sich die Klumpen noch zwischen den Fingern zerdrücken,
ist die Festigkeitsminderung vernachlässigbar klein. In
Säcken lässt sich Zement nur eine beschränkte Zeit
lagern. Sackzement lagert man am besten in trockenen
Schuppen. Vorübergehend im Freien gestapelter Sack-
zement muss auf einer belüfteteten Kantholzunterlage
gelagert werden (Abb. 1.1.15). Abdeckfolien dürfen die
Zementsäcke nicht unmittelbar berühren, da bei Kondens-
wasserbildung die Säcke feucht werden.
0
0
50
100
150
200
250270
300
350
400
450
CEM I 52,5
CEM I 42,5
CEM I 32,5
Hyd
rata
tion
swär
me
[J/g
]
Zeit [h]24
4148 72 96 120 144 168
Abb. 1.1.14Zementstein unter
dem Rasterelek-tronenmikroskop(weisser Strich als
Vergleichsmassstab= 0,005 mm)
Sicherheitshinweis
Zement ist ein hydraulisches Bindemittel. Bei Feuch-
tigkeits- oder Wasserzutritt kommt es zu einer alkali-
schen Reaktion. Die Berührung mit der Haut soll nach
Möglichkeit vermieden werden. Gelangt Zement ins
Auge, muss es sofort gründlich mit Wasser ausgespült
werden, und nötigenfalls ist der Arzt zu konsultieren.
Sicherheitsdatenblätter sind unter www.holcim.ch
verfügbar.
PlanegegenWegfliegensichern
Abdeck-planeoder -folie
Kanthölzer
Abb. 1.1.15Sacklagerung im Freien
Abb. 1.1.16Schüttdichte von Zement
Schüttdichte von Zement
Lose eingefüllt 900–1250 kg/m3
(je nach Zementtyp)
Gepresst durch bis 2200 kg/m3
Lagerung (je nach Lagerungsdauer,
-bedingungen und Zementtyp)
Durch die Zementhydratation entstehen im Wesentlichen
zwei neue mineralische Stoffe (Abb. 1.1.14):
• kleine nadelförmige Gebilde aus Calciumsilikathydraten
(abgekürzt CSH) von leicht schwankender Zusammen-
setzung, die sich miteinander verfilzen und damit ein
dichtes Gefüge erheblicher Festigkeit bilden
• grosse plattige Calciumhydroxid-Kristalle – chemische
Formel: Ca(OH)2
–, die keinen Beitrag zur Festigkeit er-
bringen, jedoch infolge ihrer hohen alkalischen Wirkung
die Bewehrung vor Korrosion schützen.
Die beiden Reaktionsprodukte der Zementhydratation
wirken sich positiv (+) oder negativ (–) aus:
CSH + Druckfestigkeit
+ Dichtigkeit
+ Dauerhaftigkeit
Ca(OH)2 + Bewehrungsschutz gegen Korrosion (pH > 12)
– wasserlöslich
– Kalkausblühungen
– Reaktionspartner bei Sulfat-Angriff und
Alkali-Kieselsäure-Reaktion.
Betonpraxis 11
Abb. 1.2.2Zugabewasser aus der Trinkwasser-versorgung
1.2 Anmachwasser
Unter Anmachwasser versteht man die gesamte im
Frischbeton enthaltene Wassermenge, die bei der Er-
mittlung des wirksamen Wasserzementwerts zu berück-
sichtigen ist. Das Anmachwasser setzt sich zusammen
aus:
• dem Zugabewasser
• der Oberflächenfeuchte der Gesteinskörnung
• gegebenenfalls dem Wasseranteil der Zusatzmittel
und Zusatzstoffe (Silicastaub-, Pigmentsuspensionen
usw.), wenn die Gesamtmenge mehr als 3 l/m3 beträgt.
Die Ausgangsstoffe zur Betonherstellung
Oberflächen- Wasseranteil Zugabe- Kernfeuchte
feuchte in Zusatzmit- wasser
teln/-stoffen
Gesamtwassergehalt
wirksamer Wassergehalt
Der Gesamtwassergehalt ergibt sich aus dem Anmach-
wasser und der Kernfeuchte. Gesteinskörnungen mit po-
rigem Gefüge saugen zusätzlich Wasser auf – die Kern-
feuchte. Gemäss SN EN 206-1 muss die Kernfeuchte
nicht für die Ermittlung des wirksamen Wassergehalts
berücksichtigt werden. Bei poriger Gesteinskörnung ist
der Einfluss der Kernfeuchte auf die Konsistenz des Frisch-
betons und den Wasserzementwert zu berücksichtigen.
Das Anmachwasser hat zwei betontechnologische Auf-
gaben. Es wird einerseits für die Hydratation des Zements
und anderseits für die Herstellung eines weichen, ver-
dichtungswilligen Betons benötigt.
1.2.1 Anforderungen an das Zugabewasser
nach SN EN 1008
Als Zugabewasser ist Trinkwasser ohne jegliche Prüfung
geeignet (Abb. 1.2.2). Alle anderen Arten von Wasser wie
• Restwasser aus Wiederaufbereitungsanlagen der
Betonherstellung
• Grundwasser
• natürliches Oberflächenwasser und industrielles
Brauchwasser
müssen jedoch geprüft werden und dürfen nicht erhebli-
che Mengen an Stoffen enthalten, die
Abb. 1.2.1Zusammensetzung des Gesamtwassergehalts
• das Erhärten des Betons verzögern oder verhindern
(z. B. Zucker, Humussäuren)
• unkontrolliert Luftporen einführen und dadurch die
Festigkeit des Betons mindern (z.B. Algen, Öle und
Fette, Schwebstoffe, verschiedene anorganische
Salze)
• zur Korrosion der Bewehrung führen.
Abwasser ist für die Herstellung von Beton nicht
geeignet.
Das Zugabewasser soll klar, farb- und geruchlos sein und
beim Schütteln keinen bleibenden Schaum bilden. Alka-
lien weisen auf einen grossen Salzgehalt hin, der im
Beton und Mörtel allgemein tief gehalten werden sollte.
Es dürfen keine ins Gewicht fallenden organischen Ver-
unreinigungen vorhanden sein. Viele betonschädigende
Stoffe sind im Anmachwasser harmloser als in Wasser,
das später auf erhärteten Beton einwirkt. Sulfat- und
kohlensäurehaltige Wässer gelten beispielsweise als be-
tonaggressiv, d. h. Festbeton kann von aussen her ge-
schädigt oder zerstört werden. Als Zugabewasser können
sie sich aber durchaus eignen.
Betonpraxis12
Die Ausgangsstoffe zur Betonherstellung
Abb. 1.2.3Recyclinganlage
mit Auswasch-schnecke
1.2.2 Restwasser
Restwasser aus Wiederaufbereitungsanlagen der Beton-
herstellung (Abb. 1.2.3) oder kombiniertes Wasser, d. h.
eine Mischung aus dem erwähnten Restwasser und Was-
ser aus einer anderen Quelle, müssen nach SN EN 1008
untersucht werden. Dies gilt besonders bei Betonen mit
erhöhten Anforderungen.
Einschränkend gilt: Restwasser darf als Zugabewasser für
unbewehrten, bewehrten und vorgespannten Beton
verwendet werden, wenn die folgenden Anforderungen
erfüllt sind:
• die zusätzliche Menge von Feinstoffen, die bei der
Verwendung von Restwasser erzielt wird, muss
10
5
9
2
3
8
11
12
4
7
1
6
7
1 Beton-Auswaschschnecke
2 Schneckensteuerung
3 Feststoffaustrag (Sand/Kies)
4 Überlauf für Feinstoff-Wasser-Gemisch
5 Aufgabetrichter
6 Betonbecken
7 Wirbeleinrichtung
8 Leitung zur Wasserwaage im Mischturm
9 Leitung zum Waschgalgen für Fahrmischer
10 Spülleitung für Schneckentrichter
11 Frischwasserzufuhr
12 Niveauschalter für Frischwasserzufuhr
weniger als 1 Prozent der Gesamtgewichtsmenge
der in der Mischung enthaltenen Gesteinskörnung
betragen
• der mögliche Einfluss des Restwassers muss bei
besonderen Anforderungen an den Beton, wie z. B.
bei Sichtbeton, Spannbeton, selbstverdichtendem
Beton, aggressiven Umgebungseinflüssen ausge-
setztem Beton usw., berücksichtigt werden
• die Menge des verwendeten Restwassers muss
möglichst gleichmässig über eine Tagesproduktion
verteilt werden
• für hochfesten Beton und Luftporenbeton sollte
Restwasser nicht verwendet werden.
Betonpraxis 13
Abb. 1.3.1Alte und neue Terminologie sowie zusätzliche,in der «Betonpraxis» verwendete Begriffe
1.3 Gesteinskörnung
Mit der Einführung der SN EN 12 620 wurde ein neuer
Begriff für Zuschlag (engl.: aggregates, franz.: granu-
lats) eingeführt. Unter Gesteinskörnung versteht man
in der Regel ein Gemisch aus Sand und Kies unterschied-
licher Korngrösse. Das Gemisch aus den einzelnen Korn-
gruppen bildet das Gerüst des Betons und sollte mög-
lichst hohlraumarm aufgebaut sein. Eine qualitativ gute
Gesteinskörnung hat gegenüber dem umgebenden, kit-
tenden Zementstein verschiedene Vorteile:
• höhere Festigkeit
• bessere Dauerhaftigkeit
• keine Volumenveränderung infolge Feuchtigkeit,
somit Reduktion des Schwindmasses im Beton
• Aufnahme von Hydratationswärme und damit dämp-
fende Wirkung auf den Abbindeprozess.
Abb. 1.3.1 stellt die alten Begriffe nach Norm SIA 162 den
neuen nach SN EN 12 620 gegenüber und verweist auf
die Terminologie der «Betonpraxis».
Die Ausgangsstoffe zur Betonherstellung
Alte Terminologie Neue TerminologieZusätzliche, in der «Beton-
praxis» verwendete Begriffe
Zuschlag Gesteinskörnung
Sand, Brechsand (D ≤ 4 mm) feine Gesteinskörnung (D ≤ 4 mm) Sand, Brechsand
Kies, Splitt (D > 4 mm) grobe Gesteinskörnung (D > 4 mm) Kies, Splitt
Recyclinggranulat Recycling-Gesteinskörnung Granulat
Feinanteile (D ≤ 0,02 mm) Feinanteile (D ≤ 0,063 mm)
Mehlkornanteil (D ≤ 0,125 mm) Mehlkornanteil (D ≤ 0,125 mm)
Fraktion, Körnung (z. B. 4/8) Korngruppe d/D (z.B. 4/8)
Zuschlagstoffgemisch (z. B. 0/32) Korngemisch (z. B. 0/32)
Sieblinie, Siebkurve Kornzusammensetzung
D Sieblochweite des oberen Begrenzungssiebs der Korngruppe in mm
d Sieblochweite des unteren Begrenzungssiebs der Korngruppe in mm
1.3.1 Eigenschaften
Die wichtigsten Eigenschaften der Gesteinskörnung sind:
• Kornzusammensetzung
• Petrografie, Kornform und Oberflächenbeschaffen-
heit
• Sauberkeit
• Rohdichte, Schüttdichte und Feuchtigkeitsgehalt
• Wasseraufnahme.
Betonpraxis14
Die Ausgangsstoffe zur Betonherstellung
Abb. 1.3.5Begrenzungs- und Prüfsiebe
Abb. 1.3.2Schlecht abgestuftes Korngemischmit zu vielen groben Gesteinskörnern: Der Zementleim vermag die verbleibendenHohlräume nicht auszufüllen
Abb. 1.3.3Gut abgestuftes Korngemisch:Genügend Zementleim, um alle Körner zuumhüllen und die Hohlräume auszufüllen
Abb. 1.3.4Schlecht abgestuftes Korngemischmit zu vielen feinen Gesteinskörnern:Beansprucht viel Zementleim oder zu vielAnmachwasser (starkes Bluten)
Grund- und Ergänzungssiebsatz 1 zur Bezeichnung der Korngrösse
Prüfsiebsatz der Kornzusammensetzung
0
0,063 0,125 0,25 0,5 1 1,4 2 2,8 4 5,6 8 11,2 16 22,4 31,5 45 63
1 2 4 8 16 31,5 635,6 11,2 22,4 45
Kornzusammensetzung
Die Anforderungen an die Kornzusammensetzung sowie
die wichtigsten Eigenschaften von Gesteinskörnungen
enthält die SN EN 12 620 «Gesteinskörnungen für
Beton». Im nationalen Anhang der SN EN 206-1 sind
die Anforderungen an die Gesteinskörnungen in Abhän-
gigkeit der Beanspruchung des Betons und der Umge-
bungsbedingungen, denen der Beton ausgesetzt ist
(siehe Kap. 2.2, «Expositionsklasse»), aufgeführt.
Die Kornzusammensetzung einer Gesteinskörnung ist
bestimmend für die Packungsdichte (den Hohlraum-
anteil) des Korngerüsts. Zusammen mit der Oberflächen-
beschaffenheit, der spezifischen Oberfläche und der
Kornform der Einzelkörner ist die Kornzusammensetzung
massgebend für den Wasserbedarf und für die Verarbeit-
barkeit des Betons verantwortlich.
Der Kornaufbau eines Korngemischs wird vom Mengen-
verhältnis der einzelnen Korngruppen bestimmt (Abb.
1.3.2 bis 1.3.4). Durch Aussieben des Gemischs mit ge-
normten Quadratlochsieben (Drahtgeflecht, Lochblech,
Kunststoff, Gummi) verbleibt auf jedem Sieb ein be-
stimmter Rückstand. Massgebend ist die volumetrische
Verteilung der Durchgänge mit ihren verschiedenen
Korndurchmessern. Da aber weitestgehend alle Korn-
gruppen einer Gesteinskörnung annähernd gleiche Roh-
dichten aufweisen, ist die übliche Darstellung in Massen-
prozenten bei der Angabe der Kornzusammensetzung
ausreichend (Abb. 1.3.12 bis 1.3.14).
Die verbindlichen Begrenzungssiebe für die Bezeichnung
der Korngruppen (Grund- und Ergänzungssiebsatz 1) und
der Prüfsiebsatz zur Bestimmung der Kornzusammen-
setzung sind in Abb. 1.3.5 dargestellt.
Betonpraxis 15
Die Ausgangsstoffe zur Betonherstellung
Abb. 1.3.7Aussieben und Waschen von Gesteinskör-nern in einem Kieswerk
Abb. 1.3.6Kornformen und ihre Eigenschaften
Petrografie, Kornform und Oberflächenbeschaffenheit
Poröses und zu weiches Material beeinträchtigt die Qua-
lität des Betons (SN 670 115). Die Kornform (Abb.1.3.6),
aber auch die Kornabstufung und die Oberflächenbe-
schaffenheit bestimmen im Wesentlichen den Wasser-
bedarf und die Verdichtbarkeit.
Die Praxis hat gezeigt, dass Korngemische mit ausschliess-
lich gebrochenen Korngruppen gebrauchstauglich sind.
Gebrochene Gesteinskörnungen können z. B. die Druck-,
Zug- und Abriebfestigkeit des Betons verbessern, bein-
trächtigen aber seine Verarbeitbarkeit. Aufgrund der in
der Schweiz nur noch beschränkt abbaubaren Kiesab-
lagerungen (Ausscheidung von Kiesgewinnungszonen)
müssen künftig vermehrt gebrochene und Recycling-
Gesteinskörnungen eingesetzt werden. Dies ist mit einer
entsprechenden Anpassung des Zementleimvolumens
jedoch gut machbar.
Sauberkeit
Verunreinigte Gesteinskörnungen vermindern die Beton-
qualität: beispielsweise Störung des Abbindeverhaltens,
Schwächung des Frostwiderstands. Deshalb wird die
Gesteinskörnung bei der Aufbereitung gewaschen
(Abb. 1.3.7).
natürlich gebrochen
Kornform kugelig nicht kugelig kubisch nicht kubisch
(stengelig/plattig) (stengelig/plattig)
Kantigkeit rund kantig
Oberflächen-glatt rau
rauigkeit
Kornoberfläche
Wasserbedarfzunehmend
Verarbeitbarkeitabnehmend
Verdichtbarkeit
Betonpraxis16
Die Ausgangsstoffe zur Betonherstellung
Abb. 1.3.8Klassierung der Gesteinskörnung nach ihrerRohdichte
Gesteinskörnung Rohdichte [kg/m3] Gesteinskörnungsart Anwendung
Normale ≈ 2650–2800 Fluss- oder Gletscherablagerungen, Bewehrter und unbewehrter
Gesteinskörnung gebrochene Gesteine Beton, Betonwaren
Schwere ≥ 3000 Baryt (Schwerspat), Eisenerz, Beton für Strahlenschutz
Gesteinskörnung Hämatit, Stahlgranulat
Leichte ≤ 2000 Blähton, Bims, Leichtbeton, Dämmbeton,
Gesteinskörnung Blähschiefer, Blähglas Überbeton
Harte ≥ 2500 Quarz, Korund, Siliciumkarbid Hartbetonbeläge,
Gesteinskörnung abriebfester Beton
Sand 0 – 3 mm locker gefülltSand/Kies 0 – 8 mm locker gefülltSand/Kies 0 – 30 mm locker gefüllt
Feuchtigkeitsgehalt [%]1,5
2,0
1,9
1,8
1,7
1,6
1,5
1,4
1,3
3,0 4,5 6,0 7,5 9,0 10,5 12,0 13,5
Sch
ütt
dic
hte
[kg
/dm
3 ]
Abb. 1.3.9Typischer Zusammenhang zwischenMaterialfeuchte und Schüttdichte vonKorngruppen
Rohdichte, Schüttdichte, Feuchtigkeitsgehalt und
Wasseraufnahme
Die Ursprungsmineralien und die Porigkeit der Gesteins-
körnung bestimmen deren Rohdichte (Abb. 1.3.8), die zur
Stoffraumrechnung benötigt wird. Die Schüttdichte ist
die Masse von lose geschüttetem Material pro Volumen-
einheit. Der Feuchtigkeitsgehalt setzt sich aus der Ober-
flächen- und Kernfeuchte zusammen, wobei die Kern-
feuchte bei der Betonherstellung in der Regel eine ver-
nachlässigbare Rolle spielt, sodass der Feuchtigkeitsgehalt
mit der Oberflächenfeuchte gleichgesetzt werden kann.
Dieser muss jedoch bei Betonen mit niedrigem w/z-Wert
sowie bei Betonen mit erhöhtem Widerstand gegen Frost
oder Frost-Tausalz berücksichtigt werden. Während der
Feuchtigkeitsgehalt einer groben Gesteinskörnung bis zu
drei Massenprozente betragen kann, liegt die Sandfeuch-
tigkeit in der Regel bei vier bis acht Massenprozenten.
Der Feuchtigkeitsgehalt ist in der Stoffraumberechnung
bei der Gesteinskörnung und beim Zugabewasser zu
berücksichtigen.
Die enge Beziehung zwischen Feuchtigkeitsgehalt, gera-
de jenem des Sandes, und der Schüttdichte ist in Abb.
1.3.9 dargestellt.
Betonpraxis 17
Die Ausgangsstoffe zur Betonherstellung
Abb. 1.3.12Regelanforderungen an die Kornzusammen-setzung von feiner Gesteinskörnung (Sandeund Brechsande)
Abb. 1.3.11Grenzabweichungen für die vom Herstellerangegebene typische Kornzusammen-setzung von feinen Gesteinskörnungen fürallgemeine Zwecke
Feine Gesteinskörnungen (Sand, Brechsand)
Es gibt keine absoluten Anforderungen an die Korn-
zusammensetzung. Die Hersteller geben eine mittlere
«typische Kornzusammensetzung» ihres Sandes an und
müssen diese mit vorgegebenen Grenzabweichungen
gemäss Abb. 1.3.11 einhalten und dabei den in Abb.
1.3.12 angegebenen Anforderungen der oberen Sieb-
grösse D entsprechen.
0Obere Siebgrösse
Sieb
du
rch
gan
g [M
.-%
]
D 1,4 D 2 D
20
40
60
80
100≤ 99%
≥ 95%
≥ 85%
Grenzabweichungen für den
Siebgrösse Siebdurchgang
[mm] [Massen-%]
0/4 0/2 0/1
4 ± 5 – –
2 – ± 5 –
1 ± 20 ± 20 ± 5
0,250 ± 20 ± 25 ± 25
0,063 ± 3 ± 5 ± 5
Abb. 1.3.10Definition und Beispiele für die Begriffe «feine Gesteinskörnung» (Sand, Brechsand), «grobe Gesteinskörnung» (Kies, Splitt) und«Korngemisch»
1.3.2 Definitionen nach SN EN 12 620
Bei den Gesteinskörnungen wird zwischen feinen (Sand,
Brechsand) und groben (Kies, Splitt) Gesteinskörnungen
sowie Korngemischen unterschieden, wie in Abb. 1.3.10
zusammengestellt.
Bezeichnung Definition Beispiele
Feine Gesteins-D ≤ 4 mm
0/1
körnung und d = 0
0/2
(Sand, Brechsand) 0/4
eng gestuft 2/8
D/d ≤ 2 oder 8/16Grobe Gesteins-
D ≥ 4 mm D ≤ 11, 2 mm 16/32körnung
d ≥ 2 mm weit gestuft(Kies, Splitt)
D/d > 2 und 4/32
D > 11,2 mm
KorngemischD ≤ 45 mm
0/32und d = 0
Betonpraxis18
Die Ausgangsstoffe zur Betonherstellung
Abb. 1.3.15Absolutgrenzwerte und Grenzabweichun-gen für den Siebdurchgang durch das mittle-re Sieb für grobe Gesteinskörnungen
≤ 99%
≤ 99%
≤ 90%
≤ 60%
≥ 20%
≤ 90%
≤ 60%
≥ 20%
≥ 50%
≥ 50%
≥ 85%
Abb. 1.3.16Korngemische. Die Absolutgrenzwerte nachSN EN 12 620 sind blau, bewährte Kornzu-sammensetzungen rot gekennzeichnet
0,125 0,5 2 4 8 1622
31,5 63
D 2 D45
1,4 D
0
20
40
60
80
100
0,125 0,5 2 4 8 1622
31,545
0
20
40
60
80
100
Sieböffnung [mm]
D 2 D1,4 DSieböffnung [mm]
Sieb
durc
hga
ng
[M.-
%]
Sieb
durc
hga
ng
[M.-
%]Grenzabweichung für
Absolutgrenz- den von den Herstellenden
Mittleres Sieb werte angegebenen typischen
D/d [mm] [M.-%] Siebdurchgang
< 4 D/1,4 25 bis 70 ± 15
≥ 4 D/2 25 bis 70 ± 17,5
Wenn das wie angegeben errechnete mittlere Sieb nicht vorhanden ist,
muss das nächstliegende Sieb der Reihe verwendet werden.
≥ 98%
≥ 85%
≥ 98%
Grobe Gesteinskörnungen (Kies, Splitt)
Bei groben Gesteinskörnungen ist zwischen eng gestuf-
ten und weit gestuften zu unterscheiden (Abb. 1.3.10).
• Bei eng gestuften groben Gesteinskörnungen wird
lediglich eine Anforderung an den zulässigen Über-
und Unterkornanteil gestellt.
• Bei weit gestuften groben Gesteinskörnungen sind
neben den Anforderungen an den zulässigen Über-
und Unterkornanteil auch jene an den Absolutgrenz-
wert und die Grenzabweichung für den Siebdurchgang
eines zwischen den Begrenzungssieben liegenden
mittleren Siebs einzuhalten (Abb. 1.3.15). Abb. 1.3.13Beispiel für eng gestufte (16/32) grobe Gesteinskörnungen (Kies, Splitt)
Abb. 1.3.14Beispiel für weit gestufte (4/32) grobe Gesteinskörnungen (Kies, Splitt)
1 1,4 2 2,8 4 5,6 8 11,2 16 22,4 31,5 45 63
d/2 d D 1,4 D 2 D
20
40
60
80
100
≤ 5%
≥ 98%
≤ 15%
≥ 9o%
≤ 99%
≤ 70%
≥ 25%
1 1,4 2 2,8 4 5,6 8 11,2 16 22,4 31,5 45 63d/2 d D 1,4 D 2 D
20
40
60
80
100
≤ 5%
≥ 98%
≤ 20%
≥ 85%
≤ 99%
Sieböffnung [mm]
Sieb
durc
hga
ng
[M.-
%]
Sieböffnung [mm]
Sieb
durc
hga
ng
[M.-
%]
Betonpraxis 19
Die Ausgangsstoffe zur Betonherstellung
Korngemische
Bei Korngemischen handelt es sich um Gemische aus fei-
nen und groben Gesteinskörnungen, die nach geeigneten
prozentualen Anteilen zusammengesetzt werden und
Absolutgrenzwerten genügen müssen (blauer Bereich in
Abb. 1.3.16). In der Praxis bewährte Kornzusammenset-
zungen liegen in den rot gekennzeichneten Bereichen
der Abb. 1.3.16.
Geometrische, physikalische und chemische
Anforderungen
Die Gesteinskörnung nimmt im Beton den weitaus gröss-
ten Volumenanteil ein. Wesentliche Eigenschaften, wie
etwa die Frostwiderstandsfähigkeit, werden deshalb
massgeblich von den Eigenschaften der verwendeten
Gesteinskörnung beeinflusst. Deshalb können neben den
Anforderungen an die Kornzusammensetzung einer Ge-
steinskörnung in Abhängigkeit ihrer Verwendung auch
verschiedene geometrische, physikalische und chemische
Anforderungen gestellt werden. Die Dauerhaftigkeit
wird über die petrografische Prüfung nachgewiesen
(SN 670 115).
Korngruppen
Im Allgemeinen werden Gesteinskörnungen in definier-
ten Korngruppen hergestellt und verwendet (Abb. 1.3.17).
Bei der Verwendung von gebrochenen Korngruppen
muss die Eignung durch systematische, schlüssige Vor-
versuche nachgewiesen werden.
Die Korngruppe 4–8 mm hat einen wesentlichen Einfluss
auf die Verarbeitbarkeit und den Wasserbedarf. Sie wird
deshalb als «Sperrkorn» bezeichnet. Ihr Anteil im Korn-
gemisch ist möglichst gering zu halten. Bei Kornzusam-
mensetzungen, in denen einzelne Korngruppen praktisch
ganz oder teilweise fehlen, spricht man von «Ausfall-
körnungen». Die Kornzusammensetzung hat dort einen
horizontalen oder nur leicht ansteigenden Verlauf (Abb.
1.3.18). Der Einsatz von «Ausfallkörnungen» kann erfor-
derlich sein für Pumpbeton, zur Verbesserung der Ver-
dichtbarkeit, zur Optimierung des Kieshaushalts usw.
Beispiele von Begriffe nach
Korngruppen SN EN 12 620
≤ 0,063 mm Feinanteile
≤ 0,125 mm Mehlkorn
Natürliche Korn-
gruppen (rund)
0 – 4 mm Sand feine Gesteinskörnung
4 – 8 mm Kies
8 – 16 mm Kiesgrobe Gesteinskörnung
16 – 32 mm Kies
≥ 32 mm Grobkies
Natürlich Korn-
gruppen (gebrochen)
0 – 4 mm Brechsand feine Gesteinskörnung
4 – 8 mm Splitt
8 – 16 mm Splitt
16 – 22 mm Splittgrobe Gesteinskörnung
≥ 22 mm Schotter
Industriell hergestellte
Gesteinskörnung/Recy-
cling-Gesteinskörnung
Betonbrechsand
0 – 4 mm Mischabbruch- feine Gesteinskörnung
brechsand
Betongranulat
> 4 mm Mischabbruch- grobe Gesteinskörnung
granulat
Abb. 1.3.17Gebräuchliche Korngruppen
Abb. 1.3.18Kornzusammensetzung einer Ausfallkörnung
0,125 0,5 2 4 8 1622
31,5125
0
20
40
60
80
100
Sieböffnung [mm]
Sieb
durc
hga
ng
[M.-
%]
Ausfallkörnung:es fehlt 4–8 mm
Betonpraxis20
Die Ausgangsstoffe zur Betonherstellung
Abb. 1.3.19Richtwert des Mehlkorngehalts (Zement,Zusatzstoffe und Anteile der Gesteins-körnung ≤ 0,125 mm) in Abhängigkeit vomGrösstkorn der Gesteinskörnung.Für Pumpbeton (Kap. 2.6), selbstverdichten-den Beton (Kap. 2.8) und Sichtbeton (Kap.2.12) sind diese Richtwerte gegebenenfallsanzupassen
Abb. 1.3.20Ausbruchmaterial aus dem Tunnelvortriebkann bei vorhandener Eignung als Gesteins-körnung verwendet werden
Mehlkorngehalt
Die Korngruppe 0–4 mm muss bei der Aufbereitung in
der Regel aus verschiedenen Komponenten zusammen-
gesetzt werden (z.B. Natursand gewaschen/Brechsand
trocken und/oder Brechsand gewaschen). Die Korngrup-
pe 0–4 mm ist wegen ihres hohen Oberflächenanteils an
der Gesteinskörnung die Schlüsselkomponente für die
Qualität eines Korngemischs.
Durchmesser des Grösstkorns [mm] 8 16 22,5 32 45 63
Mehlkorngehalt [kg/m3 Beton] 450 400 375 350 325 300
Ein optimaler Mehlkorngehalt
• erhöht die Schmierfilmmenge ohne nennenswer-
te Erhöhung des Anmachwassers
• gewährt eine verbesserte Verarbeitbarkeit des
Betons
• verbessert das Wasserrückhaltevermögen und
verhindert das «Bluten» des Betons während und
nach der Verarbeitung
• verhindert eine Entmischung beim Einbringen
und erleichtert das Verdichten des Betons
• erhöht die Gefügedichte und damit die Wasser-
dichtigkeit
• verbessert die Wirksamkeit von Zusatzmitteln.
Dabei muss beachtet werden, dass es sich bei den
Feinanteilen nicht um quellfähige Tonmineralien
handeln darf.
Die entscheidende Rolle spielen dabei der Mehlkorn-
gehalt (Zement, Zusatzstoffe und Anteile der Gesteins-
körnung ≤ 0,125 mm) und der Feinanteil (≤ 0,063 mm).
Der Mehlkorngehalt soll den in Abb. 1.3.19 angegebenen
Richtwerten nach SN EN 206-1 entsprechen.
Betonpraxis 21
Die Ausgangsstoffe zur Betonherstellung
Abb. 1.4.1Gebräuchliche Abkürzungen und Hauptwir-kungen der Zusatzmittel nach SN EN 934-2
1.4 Zusatzmittel
1.4.1 Definition und Klassierung
Zusatzmittel sind Zusätze zum Beton, die durch chemi-
sche und/oder physikalische Wirkungen die Eigenschaf-
ten des Betons beeinflussen. Je nach Art des eingesetz-
ten Zusatzmittels können sowohl die Eigenschaften des
Frischbetons, z. B. das Erstarrungsverhalten und die Ver-
arbeitbarkeit, als auch die Eigenschaften des erhärteten
Betons, wie z. B. die Festigkeit und die Dauerhaftigkeit,
gezielt verändert werden.
Für den Einsatz von Zusatzmitteln gibt es technologische
und wirtschaftliche Gründe. So lässt sich z. B. mit dem
anteiligen Ersatz von Anmachwasser durch Fliessmittel
eine gute Verarbeitbarkeit einstellen, der Kapillarporen-
anteil vermindern und somit eine verbesserte Dauerhaf-
tigkeit erzielen.
Die Wirksamkeit der Betonzusatzmittel ist u. a. abhängig
von der Zugabemenge, der Zementart, dem Zementge-
halt, dem äquivalenten Wassergehalt sowie der gewähl-
ten Konsistenz bzw. Verarbeitung, den Mischbedingun-
gen und der Temperatur.
In SN EN 934-2 «Zusatzmittel für Beton, Mörtel und
Einpresshilfen» werden die Zusatzmittel bezüglich An-
forderungen, Konformität, Kennzeichnung und Beschrif-
tung definiert. Ihre Verwendung regelt Ziffer 5.2.6 der
SN EN 206-1.
Als Wirkstoffe für Zusatzmittel werden eine Vielzahl
anorganischer und organischer Substanzen verwendet.
Jeder Wirkstoff kann dabei mit jedem Zement sehr
unterschiedlich reagieren, sodass sich eine gewünschte
Eigenschaft nicht immer realisieren lässt. Deshalb erfor-
dert die Anwendung von Zusatzmitteln Vorversuche vor
der eigentlichen Betonherstellung.
In Abb. 1.4.1 sind die gebräuchlichen Zusatzmittel mit
ihren Hauptwirkungen und Anwendungsgebieten aufge-
führt.
Zusatzmittel Abkürzung Hauptwirkungen und Anwendungsgebiete
Betonverflüssiger BV Verminderung des Wasseranspruchs und/oder Verbesserung
der Verarbeitbarkeit (Betonwaren)
Fliessmittel FM Starke Verminderung des Wasseranspruchs und/oder Verbesserung der
Verarbeitbarkeit. Auch zur Herstellung von Beton mit fliessfähiger Kon-
sistenz (leicht verarbeitbare Betone, Pumpbetone, SCC, dauerhafte Betone)
Luftporenbildner LP Einführung kleiner, gleichmässig verteilter Luftporen zur Erhöhung des
Frost- und Frosttaumittelwiderstands (Betondecken, Kunstbauten)
Verzögerer VZ Abbinde-Verzögerung des Betons (Betonieren bei hohen Temperaturen)
Erstarrungsbeschleuniger SBE Abbinde-Erstarrungsbeschleunigung des Betons (Spritzbeton)
Erhärtungsbeschleuniger HBE Erhärtungsbeschleunigung des Betons (Vorfabrikation)
Dichtungsmittel DM Verminderung der kapillaren Wasseraufnahme (Betonwaren)
Stabilisierer ST Erhöhung des inneren Zusammenhalts, Verbesserung der Kohäsion (SCC)
Betonpraxis22
Die Ausgangsstoffe zur Betonherstellung
Abb. 1.4.2Einfluss von Fliessmitteln auf das Ausbreit-mass und den w/zeq-Wert
1.4.2 Dosierung
Zusatzmittel werden überwiegend flüssig und in sehr ge-
ringen Mengen zugegeben. Die Zugabemenge, bezogen
auf das Zementgewicht, liegt im Allgemeinen im Bereich
von 0,2 bis 2 M.-%. Bei Dosierungen von mehr als 3 l/m3
Beton muss die darin enthaltene Wassermenge bei der
Berechnung des w/z-Werts berücksichtigt werden. Eben-
so muss bei Verwendung von Luftporenmitteln der Zu-
wachs an eingeführter Luft im Stoffraum mitberechnet
werden.
Dosierungen unter 0,2 M.-% sollten nicht verwendet
werden; ansonsten sind sie in einem Teil des Zugabe-
wassers aufzulösen. Bei diesen kleinen Mengen treten
erhebliche Dosierungenauigkeiten auf. Unterdosierun-
gen verringern meist deutlich den angestrebten Effekt.
Überdosierungen können dagegen unerwünschte
Effekte, wie Abbindeverzögerung, Druckfestigkeits-
verluste oder Entmischungen, mit sich bringen.
1.4.3 Die wichtigsten Typen von Zusatzmitteln
Betonverflüssiger (BV) und Fliessmittel (FM)
Betonverflüssiger und Fliessmittel sind die am häufigsten
gebrauchten Zusatzmittel. Die Wirkung dieser Produkte
ist in Abb. 1.4.2 anschaulich dargestellt: Verflüssiger ver-
bessern bei gleichem w/z-Wert die Verarbeitbarkeit des
Betons ➀ oder vermindern bei gleicher Verarbeitbarkeit
den Wasseranspruch und damit den w/z-Wert ➁, was zu
einer Erhöhung von Festigkeit und Dichtigkeit führt. Eine
gleichzeitige Verbesserung der Verarbeitbarkeit und Ver-
minderung des w/z-Werts ist ebenfalls möglich ➂. Nicht
zuletzt wird ein Verflüssiger eingesetzt, um die Beton-
rezeptur hinsichtlich Verarbeitbarkeit und Festbeton-
eigenschaften zu optimieren.
Als mögliche Nebenwirkung der Verflüssiger ist die Ver-
zögerung des Abbindens zu nennen. Überhaupt spielen
hinsichtlich der Zusatzmittelwirkungen die Eigenschaf-
ten des Zements sowie die Betonrezeptur eine wichtige
Rolle. Deswegen ist zu empfehlen, die Auswirkungen
an gegebenen Zusatzmittel-Zement-Kombinationen zu
überprüfen.
Fliessmittel auf der Basis von Polycarboxylatether (PCE)
haben eine höhere Verflüssigungswirkung im Vergleich
zu herkömmlichen Fliessmitteln.
Luftporenbildner (LP)
Die Aufgabe der Luftporenbildner ist es, Millionen von
kleinen Luftporen mit etwa 10 bis 300 µm Durchmesser
zu bilden. Die kleinen, gleichmässig verteilten Luftporen
wirken im Zementleim wie Kugellager und machen den
Beton homogener und plastischer. Sie wirken zudem ver-
flüssigend, d. h. die Verarbeitbarkeit wird verbessert, Ent-
mischen und Sedimentieren werden reduziert. Dadurch
wird die Frost- und Frost-Taumittelbeständigkeit des
Betons (siehe auch Kap. 3.5) wesentlich erhöht, seine
Verarbeitbarkeit verbessert und das Bluten vermindert.
Wegen ihrer besonderen chemischen Natur haben
Luftporenbildner die Fähigkeit, stabile Luftporen der
gewünschten Grösse einzuführen und zu stabilisieren.
Faustregel
1 Volumenprozent zusätzlich eingeführte Luftporen
ermöglicht eine Wassereinsparung von etwa 5 Litern
je m3 Frischbeton und erzielt im Hinblick auf die Ver-
arbeitbarkeit die gleiche Wirkung wie etwa 10 bis
15 kg Mehlkorn.
600
550
500
450
400
350
Au
sbre
itm
ass
[mm
]
0,40 0,50 0,60w/zeq-Wert [–]
mit
FM
ohne FM3
2
1
Betonpraxis 23
Die Ausgangsstoffe zur Betonherstellung
Abb. 1.4.4Wirkung von Verzögerer (VZ) und Beschleu-niger (HBE) auf die Druckfestigkeit(schematische Darstellung)
Ein unerwünschter Effekt ist die Abnahme der Druck-
festigkeit.
Im Festbeton bleiben die im Frischbeton gebildeten Poren
erhalten. Sie nehmen beim Gefrieren des Betons das ver-
drängte Kapillarwasser zum Teil auf und und bieten
Ausdehnungsraum für das gefrierende Wasser, was eine
Volumenvergrösserung von 9% bewirkt. Sie vermindern
somit die Gefahr des Zersprengens des Betons infolge
des Eisdrucks (Abb. 1.4.3).
Verzögerer (VZ)
Verzögerer verlangsamen das Abbinden und erlauben
damit eine Verlängerung der Verarbeitung von Betonen.
Ihre wichtigsten Anwendungsgebiete sind:
• Betonieren bei hohen Temperaturen
• Transport von Beton über grosse Distanzen
• Betonieren grosser Bauteile (Kubaturen, Flächen)
• Vermeidung von Arbeitsfugen bei eingeplanten Ar-
beitsunterbrechungen (nahtloser Anschluss von neu-
em Beton an früher eingebrachten Beton).
Beton, der Verzögerer enthält, erhärtet zu Beginn etwas
langsamer (Abb. 1.4.4). Seine 28-Tage-Festigkeit bei 20 °C
ist in der Regel etwas höher als die eines Betons, dem
kein Verzögerer beigegeben wurde. Wegen seiner an-
fänglich langsameren Erhärtung ist ein verzögerter
Beton besonders sorgfältig nachzubehandeln. Da die
Wirkung stark von der Art des Verzögerers, aber auch
vom verwendeten Zement und von der Temperatur
abhängt, sind umfassende Erstprüfungen – auch bei ver-
schiedenen Temperaturen – erforderlich. Bei Überdosie-
rung kann die Wirkung der Verzögerer umschlagen, sie
können dann zu Beschleunigern werden.
Faustregel
Jedes Volumenprozent Luftporen führt zu einem
Druckfestigkeitsverlust von bis zu 5 N/mm2.
Luft
WasserEis
Luft
Zeit [Tage]Beschleunigter BetonReferenzbeton (ohne Zusatzmittel)Verzögerter Beton
40
30
20
10
00,5 1 2 7 14 28 56
Druc
kfes
tigke
it [N
/mm
2 ]
bei T = 20 °C
Abb. 1.4.3Expansion durch Volumenvergrösserung. Eisbeansprucht 9 Vol.-% mehr Raum als Wasserim flüssigen Zustand (schematische Darstel-lung)
Für den erwünschten Luftgehalt von 3 bis 8% im Beton
– je nach Grösstkorn –, genügen meist sehr geringe
Luftporenbildnermengen. Allerdings hängt die entste-
hende Luftporenmenge nicht allein von der Art und der
Dosierung des Luftporenbildners ab, sondern auch von
einer Vielzahl anderer Faktoren, wie Zementart, Gesteins-
körnung und Kornzusammensetzung, Konsistenz, Tem-
peratur, Mischintensität und Mischdauer, dem Vorhan-
densein anderer Zusatzmittel usw. Bei kombiniertem
Einsatz von Luftporenbildner und Verflüssiger sollte der
Verflüssiger erst nach dem Luftporenbildner zudosiert
werden. Die Verträglichkeit neuer Kombinationen muss
unbedingt durch Erstprüfungen nachgewiesen werden.
Betonpraxis24
Die Ausgangsstoffe zur Betonherstellung
Abb. 1.4.5Vorschriftsmässiges Tanklager für Zusatz-mittel in einem Transportbetonwerk
Beschleuniger (SBE, HBE)
Beschleuniger bewirken eine Beschleunigung des Erstar-
rens bzw. Erhärtens und damit eine schnellere Wärme-
entwicklung. Sie sollen für eine raschere Hydratation sor-
gen, um den Beton früher ausschalen, abheben, belasten
oder dem Frost aussetzen zu können. Die Wirkung der
Beschleuniger ist sehr von ihrer chemischen Natur, aber
auch von der chemischen Zusammensetzung des Zements
abhängig. Bei einer Überdosierung kann das Erstarren
und Erhärten verzögert statt beschleunigt werden (Wir-
kung wird gegenteilig). Beschleuniger bewirken oft eine
mehr oder weniger starke Herabsetzung der Endfestig-
keit des Betons (Abb. 1.4.6).
Wegen ihrer schwer kontrollierbaren Wirkungen werden
Beschleuniger nur bei ganz spezifischen Betonanwen-
dungen eingesetzt. Erstarrungsbeschleuniger (SBE) fin-
den Verwendung bei:
• Spritzbeton
• Betonieren in fliessenden Gewässern
• Wasserinfiltrationen und Wassereinbrüchen.
Erhärtungsbeschleuniger (HBE) werden eingesetzt für:
• Betonieren bei tiefen Temperaturen
• Betonieren mit kurzen Ausschalungsfristen
• Betonwaren
• Betonfertigteile (im Elementwerk)
• Reprofilierungen und Reparaturen
• Einsetzen von Ankern und Steinschrauben.
Zusatzmittel können die Betoneigenschaften sowohl im
Frischbeton als auch im Festbeton erheblich beeinflussen.
Dies ist oft mit komplexen chemischen und/oder physi-
kalischen Reaktionen verbunden. Deshalb sollen Zusatz-
mittel verschiedener Wirkungsweise nicht miteinander
gemischt werden und Zusatzmittel gleicher Wirkungs-
weise, aber verschiedener Hersteller nicht miteinander
kombiniert werden. Um die am besten geeigneten Zusatz-
mittel in richtiger Dosierung für ein Betonsystem aus Ze-
ment, Zusatzstoff, Wasser und Gesteinskörnung zu fin-
den, sind Erstprüfungen unabdingbar.
Betonpraxis 25
Die Ausgangsstoffe zur Betonherstellung
Abb. 1.4.6Wirkungen der vier wichtigstenZusatzmittelgruppen
Abb. 1.4.7Zusatzmittel mit Gütesiegel sind giftklasse-frei, wasserlöslich und biologisch abbaubar
Die Wirkung der vier wichtigsten Zusatzmitelgruppen
auf ausgewählte Frisch- und Festbetoneigenschaften
werden in Abb. 1.4.6 qualitativ dargestellt.
Wirkung auf Verflüssiger Beschleuniger Verzögerer Luftporenbildner
BV/FM SBE/HBE VZ LP
Verarbeitbarkeit ++ – + +
Entmischen/Bluten + o – +
Erstarren beschleunigend o ++ o o
verzögernd – o ++ –
Pumpfähigkeit + o o –
Frühfestigkeit + ++ – –
Endfestigkeit + – + –
Permeabilität + – o +
Frostbeständigkeit + – – ++
Schwinden und Kriechen ++ – o o
Betonieren bei kaltem Wetter + + – o
Betonieren bei warmem Wetter + – + o
++ gewünschter positiver Effekt + möglicher positiver Effekt o vernachlässigbarer Effekt – möglicher negativer Effekt
1.4.4 Zusatzmittel und Umwelt
Bei gut einem Drittel aller in der Schweiz verarbeiteten
Betone werden Zusatzmittel verwendet. Es sind Chemi-
kalien, die in der öffentlichen Diskussion über die Um-
weltrelevanz von Stoffen immer wieder hinterfragt wer-
den. Der Fachverband Schweizerischer Hersteller von
Betonzusatzmitteln (FSHBZ) hat Kriterien zur Beurtei-
lung der Umweltverträglichkeit von Zusatzmitteln erar-
beitet. Zusatzmittel, die den Kriterien genügen, dürfen
mit dem Gütesiegel des FSHBZ ausgezeichnet werden
und geben damit Bauherrschaften, Planenden und
Bauunternehmen die nötige Sicherheit im umweltkon-
formen Umgang mit Zusatzmitteln.
Verflüssiger bilden mengenmässig die wichtigste Gruppe
der Zusatzmittel, machen sie doch mehr als drei Viertel
des gesamtschweizerischen Verbrauchs an Zusatzmitteln
aus. Sofern sie das Gütesiegel des FSHBZ tragen, sind sie
giftklassefrei, gut wasserlöslich und können biologisch
abgebaut werden.
Betonpraxis26
Die Ausgangsstoffe zur Betonherstellung
Abb. 1.5.1KIassierung der
Zusatzstoffe
1.5 Zusatzstoffe
1.5.1 Definition und Klassierung
Zusatzstoffe sind in der Regel feinkörnige Mineralien, die
bestimmte Eigenschaften des Betons verbessern können.
Dies sind vorrangig die Verarbeitbarkeit des Frischbetons
und die mechanischen Eigenschaften sowie die Dichtig-
keit des Festbetons. Manche Zusatzstoffe dienen auch
der Verminderung der Wärmeentwicklung während des
Abbindens und Erhärtens des Betons. Im Gegensatz zu
Betonzusatzmitteln ist die Menge der dem Beton zugege-
benen Zusatzstoffe so gross, dass sie bei der Stoffraum-
rechnung immer zu berücksichtigen ist. Manche Zusatz-
stoffe werden bereits im Zementwerk durch gemeinsames
Vermahlen mit dem Klinker in den Zement eingebracht.
Dafür sprechen gute Gründe, denn dadurch wird sowohl
eine genaue und gleichbleibende Dosierung als auch
eine homogene Verteilung der Zusatzstoffe erreicht. Ze-
ment und Zusatzstoff sind in einem präzise definierten
und normgerechten Zementsystem integriert, das bei der
Berechnung des w/z-Werts und des Mindestzementge-
halts als Ganzes angesehen wird. Beispiele dafür sind die
Zemente Fluvio (Zusatzstoff: Kalkstein), Fortico (Zusatz-
stoff: Silicastaub), Riteno (Zusatzstoff: gebrannter Schiefer)
sowie Provato bzw. Modero (Zusatzstoff: Hüttensand).
Oft werden Zusatzstoffe erst im Transportbetonwerk der
Mischung zugefügt. Dies hat den Vorteil, dass man das
Verhältnis von Zusatzstoff zu Zement frei wählen und
damit genau den Anforderungen, die an eine bestimmte
Betonrezeptur gestellt werden, anpassen kann. Aller-
dings sind damit auch einige Nachteile verknüpft. Die
getrennte Lagerung der Zusatzstoffe verlangt zusätzliche
Silos und Dosiereinrichtungen sowie zusätzliche Kontrol-
len. Manche Zusatzstoffe neigen bei längerer Lagerung
zur Knollenbildung. Die Herstellung eines homogenen
Frischbetons kann eine längere Mischdauer erfordern.
Die SN EN 206-1 unterscheidet zwei Typen von Beton-
zusatzstoffen. Zusatzstoffe des Typs I enthalten inerte
Stoffe (z. B. Gesteinsmehl, Pigmente), die keine chemi-
sche Bindung eingehen. Als Zusatzstoff des Typs II wer-
den latent hydraulische und puzzolanische Stoffe wie
Steinkohlenflugasche oder Silicastaub bezeichnet, die
dank der puzzolanischen Reaktion zur Festigkeits-
bildung des Zementsteins beitragen. Gebrannter Schiefer
verfügt als Zusatzstoff sowohl über puzzolanische als
auch hydraulische Eigenschaften. Er findet aber nur als
Zementzusatzstoff Verwendung.
Bezeichnung Chemische Reaktion Wirkung Zusatzstoffe
Inert Keine oder höchstens Füllereffekt, d.h. vermindert Porosität Kalksteinmehl
Typ I oberflächliche Reaktion und verbessert Verarbeitbarkeit Quarzmehl
Verbessert Rissverteilung Fasern aller Art
(plastisches Schwinden)
Färbt Pigmente
Puzzolanisch Reaktion mit Calcium- Vermindert Porosität Steinkohlenflugaschen
Typ II hydroxid und Wasser Erhöht Dauerhaftigkeit Silicastaub
unter Bildung von Vermindert Frühfestigkeit Gebrannter Schiefer
zementhydratähnlichen Senkt Hydratationswärme Natürliche Puzzolane
Stoffen Erhöht Endfestigkeit Thermisch aktivierte Puzzolane
Latent hydraulisch In Gegenwart von Vermindert Porosität Hüttensandmehl (getrocknete
Typ II Anregern (Alkali, Kalk, Erhöht Dauerhaftigkeit und gemahlene Hochofen-
Sulfat) und Wasser erfolgt Vermindert Frühfestigkeit schlacke)
Bildung von zement- Senkt Hydratationswärme
hydratähnlichen Stoffen Erhöht Endfestigkeit
Hydraulisch Reaktion mit Wasser unter Verbessert Verarbeitbarkeit, Gebrannter Schiefer
Typ II Bildung von zement- Füllereffekt, d.h. vermindert Hydraulischer Kalk
hydratähnlichen Stoffen Porosität
Betonpraxis 27
Die Ausgangsstoffe zur Betonherstellung
Die übliche Klassierung der Zusatzstoffe richtet sich, wie
Abb. 1.5.1 zeigt, nach ihrem chemischen Verhalten im
Zementleim und/oder nach ihrer Wirkung im Beton. Eine
weitere Einteilung der Zusatzstoffe bezieht sich auf
deren chemische Zusammensetzung (siehe dazu das
Dreistoffdiagramm Abb. 1.1.10 in Kap. 1.1 «Zemente»).
1.5.2 Inerte Zusatzstoffe
Kalkstein- und Quarzmehl
Kalkstein- und Quarzmehl verbessern aufgrund ihrer
geringen Korngrösse, ihrer Kornzusammensetzung und
Kornform den Kornaufbau des Betons im Mehlkorn-
bereich. Sie werden zugesetzt, um beispielsweise bei
Gesteinskörnungen mit mehlkornarmen Sanden einen
für die Verarbeitbarkeit und für ein geschlossenes
Gefüge ausreichenden Mehlkornanteil einzubringen.
Kalkstein- und Quarzmehl sollten auf ihre Eignung für
den vorgesehenen Zweck geprüft werden. Mit dem
Fluvio 4 steht ein idealer Zement zur Verfügung, dem
speziell ausgewählte und geprüfte Kalksteinqualitäten
beigemahlen werden.
Fasern
Bei den Fasern für die Betonherstellung unterscheidet
man zwischen Stahlfasern, Kunststofffasern und Glas-
fasern. Erstere finden Verwendung in Betonen mit erhöh-
ten Anforderungen an seine Verformbarkeit, Duktilität
und Biegezugfestigkeit. Stahl- oder Drahtfasern werden
im Stahlfaserbeton für hochbelastete Industriefuss-
böden eingesetzt, Hochleistungsstahlfasern zum Beispiel
Abb. 1.5.2Verschiedene Arten von Stahlfasern
Abb. 1.5.3Polypropylenfasern
im ultrahochfesten Feinkornbeton. Ihre erfolgreiche
Anwendung setzt eine auf die konkrete Bauaufgabe aus-
gerichtete Beratung durch einen spezialisierten
Ingenieur voraus. Die Wirkung der Stahlfasern hängt
erheblich von ihrer Länge, ihrem Durchmesser und ihrer
Form ab. Die Dosierung beträgt in der Regel 20 bis 80 kg
Stahlfasern pro Kubikmeter Beton. Die Zugabe von
Stahlfasern zur Betonmischung benötigt besondere
Dosiervorrichtungen, um eine homogene Verteilung
sicherzustellen. Eine gewisse Verschlechterung der
Verarbeitbarkeit ist in Kauf zu nehmen. Die Empfehlung
SIA 162/6 (1999) orientiert über Stahlfaserbeton.
Polypropylenfasern, die einzigen unter den organischen
Fasern mit einer breiteren Anwendung, werden dem
Beton beigemischt, um Frühschwindrisse zu vermeiden.
In Beton mit erhöhtem Feuerwiderstand werden sie zur
Abminderung des Wasserdampfdrucks im Zementstein
eingesetzt (siehe Kap. 3.9). Pro Kubikmeter Beton sind
etwa 1 bis 2 kg Fasern notwendig. Das Einmischen ist
relativ einfach und erfordert keine speziellen Vorkehrun-
gen oder Einrichtungen. Kunstofffasern mit erhöhtem
E-Modul werden auch gegen Frühschwindrisse oder er-
gänzend zur Stahlfaser im ultrahochfesten Feinkornbeton
eingesetzt.
Alkaliresistente Glasfasern werden zur Bewehrung von
dünnen Betonplatten in der Vorfabrikation eingesetzt.
Ihre Anwendung erfordert die Erfahrung eines anerkann-
ten Spezialisten.
Betonpraxis28
Die Anforderungen an Steinkohlenflugaschen als
Betonzusatzstoff sind in SN EN 450 geregelt. Aus
Umweltschutzgründen müssen die Steinkohlen-
flugaschen auch die Vollzugshilfe des Bafu zur
Begrenzung ihrer Schwermetallgehalte erfüllen.
Die Ausgangsstoffe zur Betonherstellung
Abb. 1.5.4Mit Pigmenten ein-
gefärbteBetonsteine aus
Albaro 5 (weisserPortlandzement)
Anorganische Pigmente
Anorganische Pigmente werden zum Einfärben von Beton
und Mörtel verwendet (Abb. 1.5.4). Den hohen Anforde-
rungen bezüglich Beständigkeit und Korngrössenvertei-
lung genügen praktisch nur Oxidpigmente. Pigmente
haben keine chemische Wirkung im Beton. Wegen ihres
meist höheren Wasserbedarfs bedingen sie einen höhe-
ren Wasserzementwert, sofern dieser Effekt nicht durch
den Einsatz eines Fliessmittels kompensiert wird.
Die Pigmentdosierung, meist wenige Prozente bezogen
auf die Zementmasse, richtet sich nach der gewünschten
Farbintensität und wird vom Lieferanten angegeben.
Auch die besten Farbpigmente verhindern nicht, dass die
Farbe des Betons mit der Zeit etwas stumpfer wird.
Reste von gefärbtem Beton müssen sorgfältig aus Mischer,
Transportfahrzeug und Umschlaggeräten entfernt werden,
um die nachfolgenden Betonchargen nicht zu verunrei-
nigen.
1.5.3 Puzzolanische Zusatzstoffe
Allen puzzolanischen Zusatzstoffen ist gemein, dass sie
im erhärtenden Beton bei Gegenwart von genügend
Wasser langsam mit dem aus dem Zement abgespalte-
ten Calciumhydroxid reagieren, zementhydratähnliche
Stoffe bilden und dadurch zur Festigkeitsbildung beitra-
gen. Diese puzzolanische Reaktion verringert die Beton-
porosität und verbessert damit die Dauerhaftigkeit des
Betons. Betone mit puzzolanischen Zusätzen (ausgenom-
men Silicastaub) erhärten etwas langsamer als solche
ohne, besonders bei tiefer Temperatur. Nachbehandlungs-
dauer und Ausschalfristen sind gegebenenfalls angemes-
sen zu verlängern.
Wie bereits erwähnt, werden in der SN EN 206-1 puzzo-
lanische Zusatzstoffe als Betonzusatzstoffe des Typs II
bezeichnet. Um eine ausreichende Alkalität der Poren-
lösung bei Stahl- und Spannbeton zu gewährleisten,
sind maximale Zusatzstoffmengen definiert (Abb. 1.5.5).
Ebenso ist in der Norm die Anrechenbarkeit der Zusatz-
stoffe des Typs II auf den Wasserzementwert sowie den
Mindestzementgehalt mit einem k-Wert-Ansatz geregelt
(Abb. 1.5.7).
Steinkohlenflugaschen
Steinkohlenflugaschen fallen als Nebenprodukt in ther-
mischen Kraftwerken an. Ihre Qualität hängt von der ver-
wendeten Kohle sowie von der Art des Kraftwerks und
seiner Betriebsweise ab und kann deshalb in weiten
Grenzen schwanken. Die Verwendung von Steinkohlen-
flugasche aus verlässlicher Herkunft hat sich jedoch als
wertvoller Betonzusatz durchgesetzt. Als Beispiel einer
solchen Steinkohlenflugasche sei Hydrolent genannt.
Die Herstellung einwandfrei gefärbter Bauteile bedarf
grosser Erfahrung. Die Verwendung von Weisszement
(Albaro 5) und hellem Sand sind Voraussetzungen, um
gleichmässig gefärbte, helle Betonoberflächen zu
erzielen. Hingegen spielt die Farbe des Kieses eine
untergeordnete Rolle.
Abb. 1.5.5Maximale Zusatzstoffmengen des Typs II zurGewährung der Alkalität
Bei Verwendung von CEM I mit Steinkohlenflugasche und/
oder Silicastaub müssen zur Gewährleistung der Alkalitätf ≤ 0,66 · z – 3 · s
der Porenlösung folgende Bedingungen erfüllt sein:s ≤ 0,11 · z
f Steinkohlenflugaschegehalt [kg/m3] s Silicastaubgehalt [kg/m3]
z Zementgehalt [kg/m3]
Die meist hohe Feinheit der Steinkohlenflugaschen und
deren charakteristische Kornform, die Kügelchen (Abb.
1.5.6), bewirken eine Verbesserung der Verarbeitbarkeit
des Frischbetons. Auch die Dauerhaftigkeit und Dichtig-
keit des Betons werden erhöht, wenn eine Steinkohlen-
flugasche von hoher puzzolanischer Aktivität mit der
gebotenen Sorgfalt bezüglich Betonzusammensetzung
und Nachbehandlung verwendet wird. Da Steinkohlen-
flugaschen die Hydratationswärmeabgabe der erhär-
tenden Betone stark reduzieren, lassen sich mit ihr Tem-
peraturspitzen in massigen Betonbauteilen vermindern.
Betonpraxis 29
Die Ausgangsstoffe zur Betonherstellung
Abb. 1.5.6Charakteristische Kornform von Steinkohlen-flugasche (Rasterelektronenmikroskop-Auf-nahme)
Abb. 1.5.7Maximal anrechenbare Zusatzstoffmengendes Typs II auf den Wasserzementwert undden Mindestzementgehalt bei Verwendungvon CEM I und CEM II/A-LL
CEM I 1) CEM II/A-LL 2)
f ≤ 0,33 · z f ≤ 0,25 · z
Steinkohlenflugasche (f) f ≤ kf · (zmin – 200) f ≤ kf · (zmin – 200) · 0,8
f + z ≥ zmin f + z ≥ zmin
Silicastaub (s) 3)s ≤ 0,11 · z
nicht erlaubtks · s + z ≥ zmin
p ≤ 0,25 · z p ≤ 0,25 · z
Puzzolanische Zusatzstoffe (p) 3) p ≤ kp · (zmin – 200) p ≤ kp · (zmin – 200) · 0,8
p + z ≥ zmin p + z ≥ zmin
h ≤ 0,5 · z
Hüttensandmehl (h) 4) kh · h + z ≥ zmin nicht erlaubt
h + z ≥ zmin
w/zeq äquivalenter Wasserzementwert w/(z + kf · f + ks · s + kp · p + kh · h)
k-Wert für Flugasche nach SN EN 450 kf = 0,4
k-Wert für Silicastaub nach SN EN 13 263 ks = 1,0
k-Wert für Puzzolan kp = 0,4
k-Wert für Hüttensandmehl nach SN EN 15 167 kh = 0,5
1) Der k-Wert-Ansatz gilt nicht für die Expositionsklassen XA2 und XA3.
2) Der Kalksteingehalt im Zement ist mit 17 M.-% zu berücksichtigen, was zu einem Abminderungsfaktor von 0,8 führt
(1 – (17/(100 – 17)) = 0,8). Der k-Wert-Ansatz gilt ausschliesslich für Betone der Expositionsklassen XC1 bis XC4, XD1 und
XF1. Die Anforderungen des Nationalen Anhangs NC (www.sia.ch/206-1) müssen eingehalten werden.
3) Die Eignung puzzolanischer Zusatzstoffe (Typ II) gilt als nachgewiesen, wenn eine Europäische Technische Zulassung, die
sich ausdrücklich auf die Verwendung von Zusatzstoffen in Beton nach EN 206-1 bezieht, vorliegt oder die Anforderungen
des Nationalen Anhangs NB (www.sia.ch/206-1) eingehalten werden. Ferner gelten die Anforderungen des Nationalen
Anhangs NC (www.sia.ch/206-1).
4) Der k-Wert-Ansatz sollte vornehmlich für Betone des Tiefbaus und nicht für jene des Hochbaus (Expositionsklassen XC1
bis XC4, XD1 und XF1) erfolgen. Die Anforderungen des Nationalen Anhangs ND (www.sia.ch/206-1) müssen eingehal-
ten werden.
SteinkohlenflugascheHydrolent
Hydrolent ist eine speziell ausgesuchte kieselsäurereiche
Steinkohlenflugasche gemäss SN EN 450. Hydrolent lässt
sich bei verschiedenen Bauaufgaben als Betonzusatzstoff
zur allgemeinen Verbesserung der Verarbeitungseigen-
schaften von Frischbeton, aber auch zur Erzielung spezi-
fischer Festbetoneigenschaften verwenden.
Betonpraxis30
Die Ausgangsstoffe zur Betonherstellung
Silicastaub
Silicastaub, auch Kieselsäurestaub oder Mikrosilica ge-
nannt, entwickelt wegen seiner extrem hohen Feinheit
und seines sehr hohen Kieselsäuregehalts eine sehr grosse
puzzolanische Aktivität. Infolge seiner extremen Feinheit
kann Silicastaub gewisse Probleme bei der Dosierung
und bei der Homogenisierung der Betonmischung verur-
sachen. Bei nicht sachgerechter Handhabung kann sich
eine übermässige Feinststaubentwicklung einstellen, die
die Luftreinhalteverordnung verletzt. Dem kann durch
nachfolgende Verwendungsarten entgegengewirkt wer-
den:
• als in den Zement integrierter Bestandteil (z. B. Port-
landsilicastaubzement CEM II/A-D, Fortico 5R)
• als Silicastaub-Slurry (in Wasser aufgeschlämmtes
Produkt)
• als granulierter Silicastaub.
Die Zugabe von Silicastaub zur Betonmischung ver-
schlechtert deren Verarbeitbarkeit und verändert nach-
haltig deren rheologische Eigenschaften (Fliesseigen-
schaften). Durch den Zusatz besonderer Fliessmittel lässt
sich eine ausreichende Verarbeitbarkeit erzielen. Um
unangenehme Überraschungen beim Einbringen des
Frischbetons zu vermeiden, sind Versuche zur Verarbeit-
barkeit erforderlich.
Silicastaub wird in der Schweiz vorwiegend im Spritzbe-
ton sowie im Hochleistungsbeton eingesetzt. Abb. 1.5.7
gibt Auskunft über die dabei maximal anrechenbaren
Mengen auf den Mindestzementgehalt und den Wasser-
zementwert.
Natürliche Puzzolane
Natürliche Puzzolane – dazu zählt auch Trass – unter-
scheiden sich je nach Herkunft stark in ihren Eigenschaf-
ten.
1.5.4 Latent hydraulische Zusatzstoffe
Latent hydraulische Zusatzstoffe werden so genannt,
weil sie in der Gegenwart bestimmter Anreger, beispiels-
weise von geringen Mengen alkalisch reagierender
Stoffe, aber auch von Sulfaten, langsam von selber mit
Wasser unter Bildung von zementhydratähnlichen
Stoffen reagieren und sich wie Zemente verfestigen.
Hüttensande
Hüttensande – granulierte, getrocknete und auf mindes-
tens die Feinheit von Zement gemahlene Hochofenschla-
cken – fallen als Nebenprodukt der Roheisenherstellung
(Verhüttung) an. Ihre Qualität kann grossen Schwankun-
gen unterliegen. Wegen der notwendigen, relativ auf-
wendigen Investitionen zur Aufbereitung der Hochofen-
schlacke ist hochwertiger Hüttensand nur beschränkt
auf dem Markt verfügbar. Die Anforderungen und Kon-
formitätskriterien sowie die Konformitätsbewertung für
Hüttensandmehl sind in SN EN 15167 geregelt. Hütten-
sande werden in der Regel gemeinsam mit dem Klinker
gemahlen und hierbei auch getrocknet. Es entstehen
sogenannte Schlackenzemente (Portlandhüttenzement,
Abb. 1.5.8Stark belastete Stütze aus Hochleistungs-beton mit Fortico 5R
Mit einer auf die Zementmasse bezogenen Dosierung
von 5 bis 10% Silicastaub gemäss SN EN 13263 lassen
sich nachhaltige Verbesserungen der Betoneigen-
schaften erzielen:
• gesteigerte Kohäsion und stark erhöhtes Wasser-
rückhaltevermögen im Frischbeton, damit keine
Entmischung
• Verminderung des Rückpralls beim Spritzbeton
• bedeutende Erhöhung der Betonfestigkeit; erlaubt
die Herstellung von hochfestem Beton
• erhebliche Verminderung der Betonporosität,
damit eine wesentliche Verbesserung der Dauer-
haftigkeit: erhöhter Widerstand gegen Frost-,
Frosttaumittel- und Sulfatangriff sowie gegen
andere chemisch aggressive Stoffe
• verlangsamter Karbonatisierungsfortschritt, damit
verbesserter Korrosionsschutz der Bewehrung.
Betonpraxis 31
Die Ausgangsstoffe zur Betonherstellung
Vorteilhafte Eigenschaften von Hüttensandmehl ent-
haltenden Betonen:
• geringe Hydratationswärme und langsamere
Wärmeabgabe; daher Einsatz bei massigen Beton-
bauteilen und bei hoher Umgebungstemperatur
• dichteres Zementsteingefüge; damit deutlich erhöh-
ter Widerstand des Betons gegenüber dem Angriff
von Sulfaten, Chloriden und anderen aggressiven
Stoffen
• höhere Endfestigkeit des Betons, bei allerdings
etwas verminderter Anfangsfestigkeit
• verminderte Ausblühungsgefahr (bei hohem Schla-
ckengehalt)
Hochofenzement), die je nach Hüttensandgehalt unter
unterschiedlichen Namen und Normbezeichnungen in
den Handel gelangen (siehe Kap. 1.1). Hüttensandhaltige
Zemente erhärten umso langsamer, je höher ihr Hütten-
sandgehalt ist und erfordern eine Verlängerung der
Nachbehandlung und der Ausschalfristen. Dennoch
besitzen sie in der Anwendung eine Reihe von Vorzügen,
die sie für spezifische Betonanwendungen interessant
machen.
Je nach vorgesehenem spezifischen Verwendungszweck
werden hüttensandhaltige Zemente der Provato- bzw.
der Modero-Reihe angeboten, die sich hauptsächlich hin-
sichtlich ihres Schlackengehalts unterscheiden.
1.5.5 Hydraulische und puzzolanische Zusatzstoffe
Gebrannter Schiefer
Ölschiefer ist ein natürlich vorkommendes Sediment-
gestein, das brennbare organische Anteile (sogenanntes
Kerogen) enthält. Aufgrund dieser organischen Anteile
kann Ölschiefer bei rund 800 °C eigenständig (d. h. ohne
jegliche Energiezusätze) verbrannt werden. Dabei ent-
steht feinkörniger, gebrannter, reaktiver Schiefer, der aus
verschiedenen anorganischen Bestandteilen zusammen-
gesetzt ist, die puzzolanische, aber auch hydraulische
Eigenschaften besitzen.
Gebrannter Schiefer wird nur als Zementzusatzstoff ein-
gesetzt. Zemente mit gemahlenem, gebranntem Schiefer
verhalten sich ähnlich zu Zementen mit Puzzolanen. Sie
zeichnen sich durch eine moderate Wärmeentwicklung,
ein ausgezeichnetes Wasserrückhaltevermögen, gute
Grünstandfestigkeit und erhöhte Dauerhaftigkeit aus.
Zusatzstoffe, wie Hüttensandmehl, Kalksteinmehl und
gebrannter Schiefer, ermöglichen bei gemeinsamer Ver-
mahlung mit Portlandzementklinker eine breite Palette
an Portlandkompositzementen. Durch die Kombination
der Eigenschaften von Zusatzstoff und Klinker ergeben
sich Zemente, die sich durch besonders günstige Verar-
beitungseigenschaften und hohe Dauerhaftigkeit aus-
zeichnen.
Abb. 1.5.9Schieferbruch
Betonpraxis32
Vom Frischbeton zum Festbeton
2 Vom Frischbeton zum Festbeton
Abb. 2.1.1Kriterien für dieDauerhaftigkeit
des Betons,zugehörige
Steuergrössen und Auswirkungen
2.1 Zusammensetzung des Betons
Die Zusammensetzung des Betons bestimmt massgeb-
lich seine Eigenschaften. Durch die Veränderung von Art
und Menge seiner fünf möglichen Komponenten Zement,
Gesteinskörnung, Wasser, Zusatzstoffe und Zusatzmittel
können Betone für alle denkbaren Bauaufgaben herge-
stellt werden. Beton soll im Allgemeinen eine Nutzungs-
dauer von 50 Jahren gewährleisten. Neben den spezifi-
schen Eigenschaften, wie der Festigkeit, ist die Dauerhaf-
tigkeit eines Betons besonders wichtig. Der Beton sollte
über die vorgesehene Nutzungsdauer gegenüber allen
inneren und äusseren Einflussfaktoren fest, dicht und
beständig sein, um den Anforderungen an die Gebrauchs-
tauglichkeit zu genügen. Darüber hinaus sollte die wäh-
rend des Abbindeprozesses des Zements entstehende
Alkalität des Betons dauerhaft erhalten bleiben (Kap. 1.1
«Zemente»), um die eingebettete Bewehrung sicher vor
Korrosion zu schützen.
Beton ist unter üblichen Umweltbedingungen bei einer
auf den Verwendungszweck abgestimmten Wahl und
Zusammensetzung der Ausgangsstoffe, bei sachgerech-
ter Herstellung, Verarbeitung, Verdichtung und entspre-
chender Nachbehandlung ein dauerhafter Baustoff. In
Abb. 2.1.1 sind die wichtigsten Kriterien der Dauerhaftig-
keit von Betonbauwerken, zugehörige Steuergrössen und
ihre Auswirkungen aufgeführt. Die Mindestanforderungen
an die Zusammensetzung des Betons sind in SN EN 206-1
entsprechend seiner geplanten Nutzung festgelegt, wie
in Kap. 2.2 «Festlegung des Betons» beschrieben wird.
Kriterien für die Dauerhaftig-Steuergrössen Auswirkung
keit von Betonbauwerken
abgestimmte stetige hohe Packungsdichte der Gesteinskörnung
statisch ausreichende und Kornzusammensetzung verringert den Wasseranspruch und das
nach oben begrenzte niedriger w/z-Wert Hohlraumvolumen
Druckfestigkeit niedriger w/z-Wert Verminderung des Wassergehalts im Beton
und damit der Porosität des Zementsteins
hohe Dichtheit Verwendung von Betonver- Erhöhung der Druckfestigkeit und Dichtheit
flüssigern oder Fliessmitteln des Betons
optimale Alkalität Einsatz von Zusatzstoffen Nachverdichtung und -erhärtung des Zementsteins
wie Steinkohlenflugasche, durch puzzolanische Zusatzstoffe
Undurchlässigkeit gegen- Silicastaub Verbesserung der Kontaktzone zwischen Zement-
über schädigenden Medien stein und Gesteinskörnung durch Silicastaub
gute Homogenisierung durch aus-
Beständigkeit gegenüber reichend lange und wirksame optimale Ausnutzung aller Betonkomponenten
Angriffen aus der Umge- Mischzeit
bung (Frost, Taumittel, Einführung künstlicher Luftporen Widerstand gegen Frost und Taumittel
chemische Stoffe) (Luftporenbildner)
optimale Verdichtung des Betons Dichtes Betongefüge ohne Entmischungen
Begrenzung der Schwindnei- Verringerung des Verdichtungsporenanteils
gung des Betons zur Reduk- ausreichende Nachbehandlung optimale Hydratation des Zements, Dichtheit
tion der Rissbildungsgefahr insbesondere der Betonoberfläche (Angriffsfläche
aller Medien)
Betonpraxis 33
Vom Frischbeton zum Festbeton
Abb. 2.1.3Einfluss des w/zeq-Werts auf die 28-Tage-Druckfestig-keit von Beton mitNormo 4 (CEM I 42,5 N).Bei Verwendunganderer Zementeist die entsprechen-de Holcim Produkt-Information zukonsultieren
Abb. 2.1.4Einfluss des w/zeq-Werts auf denChloriddiffusions-koeffizientenbei einem 28-tägigen Beton
Festigkeit
TieferWasserzementwert
HoherWasserzementwert
Wassersaugen
wenig viel
schwach stark
Bluten
schwach stark
Frischbeton
abgeson-dertesWasser
Beständigkeit
KeineAbplatzung
Farbe
Schwinden
hoch niedrig
Abplatzung
DunklereOberfläche
HellereOberfläche
üblicher Anwendungsbereich (0,45–0,60)
w/zeqeq-Wert [–]
Dru
ckfe
stig
keit
[N/m
m2 ] 70
60
50
40
30
20
100,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1
Abb. 2.1.2Einfluss des w/z-Werts auf Betoneigenschaften
0,30
10
20
30
40
50
0,4 0,5
w/zeq-Wert [–]
Ch
lori
d-D
iffu
sion
skoe
ffiz
ien
t[·
10–1
3m
2 /s]
0,6 0,7 0,8
Bedeutung des Wasserzementwerts
Ein zentraler Kennwert des Betons ist sein Wasserzement-
wert (Abb. 2.1.2 bis 2.1.4). Um den frischen Beton gut
verarbeiten zu können, muss beim Anmachen im Allge-
meinen mehr Wasser zugegeben werden, als für die
Hydratation des Zements erforderlich ist. Dieses soge-
nannte Überschusswasser wird nicht chemisch gebunden
und führt zur Kapillarporosität des Zementsteins. Mass-
gebend für die Gesamtporosität des Zementsteins ist
jedoch nicht die absolute Wassermenge, sondern die auf
eine bestimme Zementmenge entfallende relative Was-
sermenge. Der Wasserzementwert w/z bzw. der äquiva-
lente Wasserzementwert w/zeq (Abb. 1.5.7) bestimmt
massgeblich über die Zementsteinporosität die Fest-
betoneigenschaften. Der äquivalente Wasserzementwert
ist das Massenverhältnis des wirksamen Wassergehaltes
zur Summe aus Zementgehalt und k-fach anrechenbaren
Anteilen von Zusatzstoffen.
Betonpraxis34
Vom Frischbeton zum Festbeton
Bedeutung des Zementgehalts
Zement und Wasser bilden den Zementleim. Im Frischbe-
ton muss der Zementleim die Gesteinskörner umhüllen
und verbleibende Hohlräume ausfüllen. Vollständig ver-
dichteter Konstruktionsbeton mit ausreichendem Zusam-
menhaltevermögen soll ein Mindestzementleimvolumen
von rund 260 l/m3 bei einem Grösstkorn von 32 mm auf-
weisen. Der erforderliche Zementgehalt im Beton wird
mit abnehmendem w/z-Wert und bei gebrochener Ge-
steinskörnung, d. h. mit steifer werdendem Zementleim,
grösser (Abb. 2.1.5). Bei genügendem Zementgehalt wird
während des Abbindens so viel Calciumhydroxid Ca(OH)2
gebildet, dass durch dessen hohe Alkalität und die erreich-
te geringe Betonporosität die eingebettete Stahlbeweh-
rung zuverlässig vor Korrosion geschützt wird. So emp-
fiehlt sich eine Anhebung des Zementgehalts bei Beton
mit erhöhten Anforderungen an die Sichtfläche (Kap.
2.12), bei Pumpbeton (Kap. 2.6) oder selbstverdichten-
dem Beton (Kap. 2.8). Auch bei Verwendung von kantiger
anstelle der sonst in der Schweiz üblichen runden Ge-
steinskörnung ist die Erhöhung der Zementleimmenge
erforderlich.
Abb. 2.1.6Schlechte Packungsdichte, hohe Porositätbei Beton mit nur einer Korngruppe(schematische Darstellung)
Abb. 2.1.7Gute Packungsdichte, niedrige Porositätbei Beton mit gut abgestuftem Korngemisch(schematische Darstellung)
Abb. 2.1.5Zementleimvolumen in Abhängigkeit desGrösstkorns
0 8 16 32 63150
200
250
300
350
400
Dmax [mm]
Zem
entl
eim
volu
men
[l/
m3 ]
vibrierter Beton
kantige Gesteinskörnung
runde Gesteinskörnung
Niedrige Betonporosität
Ein Korngemisch mit wohlabgestimmter, kontinuierlicher
Kornzusammensetzung führt zu einem Beton mit guter
Verarbeitbarkeit, namentlich hoher Kohäsion und gerin-
ger Entmischungsneigung (Bluten, Sedimentation). Der
Wasseranspruch des Korngemischs als auch der für eine
gute Verarbeitbarkeit erforderliche Zementleimgehalt
werden begrenzt (Abb. 2.1.6 und 2.1.7). Der daraus resul-
tierende Festbeton hat damit eine niedrige Porosität,
was ihm eine hohe Dauerhaftigkeit verleiht. Korngemi-
sche mit Ausfallkörnungen (fehlende Korngruppen zwi-
schen der feinsten und der gröbsten Gruppe, Abb. 1.3.18)
sind deshalb nur dann zu verwenden, wenn damit ande-
re Vorteile, wie z.B. eine verbesserte Pumpbarkeit, erzielt
werden.
Porosität im Zementstein
Zementstein besitzt aufgrund des Aufbaus der Hydrata-
tionsprodukte kein absolut dichtes Gefüge. So ist der
Zementstein immer von Gelporen durchsetzt, die etwa
25% bis 30% seines Volumens einnehmen. Oberhalb
eines Wasserzementwerts von etwa 0,4 kommen Kapil-
Betonpraxis 35
Vom Frischbeton zum Festbeton
Stoffraumrechnung
In der Praxis wird der Anteil der einzelnen Betonkompo-
nenten (Zement, Wasser, Gesteinskörnung, Luft, Zusatz-
mittel, Zusatzstoffe) an der Mischung durch die Stoffraum-
rechnung bestimmt. Man errechnet hierbei den Volumen-
teil jeder Komponente an einem Kubikmeter (1 m3 =
1000 l) verdichteten Betons. Den Volumenteil der ein-
Masse [kg]Volumen [l] =
Dichte [kg/l]
Abb. 2.1.9
Schema zur Berechnung der Komponenten für einen
Kubikmeter verdichteten Betons nach SN EN 206-1,
C30/37; XC4, XF1, XD1; Dmax32; Cl 0,20; C2
Vorgabe Betonkomponenten Gehalt Dichte Stoffraum Rechenweg
SN EN 206-1 [kg/m3] [kg/l] [l/m3]
zmin = 300 Zement 320 3,1 103
max. w/z = 0,50 Gesamtwasser 157 1,0 157 0,49 · 320 = 157 (w/z = 0,49)
Luftporen (2,0%) – – 20
Zementleimvolumen 103 + 157 + 20 = 280
Trockene Gesteins- 1944 2,7 720 1000 – 280 = 720
körnung 0–32 mm (Gesamtvolumen minus
Zementleimvolumen)
Abb. 2.1.8Grösse der Zementsteinporen und geeigneteUntersuchungsmethoden
[m]
10–1
10–2
10–3
10–4
10–5
10–6
10–7
10–8
10–9
10–10
Poren Untersuchungsmethoden
cm
Verd
ich
tun
gsp
oren
Luft
por
en
Au
ge
Kap
iller
por
en
Elek
tron
enm
ikro
skop
ind
irek
te M
eth
oden
Mik
rosk
op
Gel
por
en
mm
µm
nm
zelnen Komponente erhält man aus deren Masse, indem
diese durch die Dichte der Komponente dividiert wird:
larporen hinzu, deren Anteil und Grösse mit zunehmen-
dem Wasserzementwert stark ansteigen. In Mörtel und
Beton können ausserdem Luft- und Verdichtungsporen
auftreten. In Abb. 2.1.8 wird ein Überblick von Grössen
der verschiedenen Porenarten und über mögliche
Untersuchungsmethoden gegeben.
Die Anteile der einzelnen Ausgangsstoffe ergeben sich
aus den Anforderungen an den Frisch- und Festbeton
gemäss Kapitel 2.2 «Festlegung des Betons».
Der Volumenteil der Luftporen, sowohl der natürlich ent-
stehenden Luftporen (bei weichem Beton in der Regel 1
bis 2%) als auch der künstlich eingeführten, muss in der
Stoffraumrechnung mit berücksichtigt werden. Abb. 2.1.9
zeigt ein Schema zur Berechnung der Komponenten für
einen Kubikmeter verdichteten Betons nach SN EN 206-1,
C30/37; XC4, XF1, XD1; Dmax32; Cl 0,20; C2 (vgl. auch
Abb. 2.2.2).
Zusatzmittel werden ab einer Gesamtzugabemenge
von über 3 l/m3 auf den Wasserzementwert angerechnet
und müssen beim Zugabewasser berücksichtigt werden.
Im Beispiel in Abb. 2.1.9 wurden trockene Gesteinskör-
nungen angenommen. Um die effektiv notwendige
Menge an Gesteinskörnungen zu erhalten, muss bei
jeder Korngruppe das als Feuchtigkeit im Korngemisch
enthaltene Wasser (im Allgemeinen 4 bis 6% beim Sand;
1 bis 3% beim Kies) hinzuaddiert werden. Zieht man die
Gesamtmenge des als Feuchtigkeit in der Gesteinskör-
nung enthaltenen Wassers vom Anmachwasser ab,
erhält man die notwendige Zugabewassermenge.
Betonpraxis36
Festlegen des Beton nach Beton nach
Betons Eigenschaften Zusammensetzung
Festlegen der Verfassende, Ausschreibende
Anforderungen (Planende, Ingenieure, Architekten)
Betonzusammen- Betonherstellende
setzung (Transportbetonwerke,Verfassende,
Erstprüfung Baustellenanlagen)Ausschreibende
Produktionskontrolle Betonherstellende
Konformität Betonherstellende Herstellende/Verfassende
Annahmeprüfung Betonverarbeitende (Bauunternehmen)
Abb. 2.2.1Verantwortlichkeiten für die Festlegung desBetons nach SN EN 206-1
Abb. 2.2.2Festlegung für Beton nach Eigenschaften
2.2 Festlegung des Betons
Betone nach SN EN 206-1
Verantwortung
Die SN EN 206-1 ist eine Produktenorm, die die Anforde-
rungen an die Ausgangsstoffe, die Festlegung des Betons,
die Eigenschaften von Frisch- und Festbeton und deren
Nachweis, die Lieferung von Frischbeton, die Verfahren
der Produktionskontrolle, die Konformitätskriterien sowie
die Beurteilung der Konformität definiert. Die Norm gilt
für alle normal verdichteten Betone, mithin Normalbeton,
Leichtbeton und Schwerbeton, jedoch nicht für Spezial-
betone.
Beton ist nach SN EN 206-1 entweder als Beton nach
Eigenschaften oder als Beton nach Zusammensetzung
festzulegen. Der Verfasser der Festlegung des Betons
muss sicherstellen, dass alle relevanten Anforderungen
für die Betoneigenschaften in der dem Hersteller zu über-
gebenden Festlegung enthalten sind. Zudem sind alle
Anforderungen an Betoneigenschaften festzulegen, die
für den Transport nach der Lieferung, das Einbringen, die
Verdichtung, die Nachbehandlung oder weitere Behand-
lungen erforderlich sind. Dabei werden die Verantwort-
lichkeiten aufgeteilt: die der Ausschreibenden, im Wesent-
lichen also Architekten, Planer und Ingenieure, die der
Betonhersteller und die der bauausführenden Firmen
(Abb. 2.2.1).
Beton nach Eigenschaften
Beton nach Eigenschaften ist Beton mit festgelegten
Eigenschaften und gegebenenfalls zusätzlichen Anforde-
rungen, für deren Bereitstellung und Erfüllung der Her-
steller verantwortlich ist. Die grundlegenden Anforderun-
gen nach SN EN 206-1 beinhalten die Druckfestigkeits-
klasse, Expositionsklasse, den Nennwert des Grösstkorns
der Gesteinskörnung, die Chloridgehaltsklasse und die
Konsistenz (Abb. 2.2.2). Für Leichtbeton ist zusätzlich die
Rohdichteklasse oder der Zielwert der Rohdichte, für
Schwerbeton zusätzlich der Zielwert der Rohdichte fest-
zulegen.
Beton nach Zusammensetzung
Beton nach Zusammensetzung ist Beton mit festgelegter
Zusammensetzung und gegebenenfalls vorgegebenen
Ausgangsstoffen, für deren Einhaltung der Hersteller ver-
antwortlich ist.
Vom Frischbeton zum Festbeton
SN EN 206-1
C25/30
Druck-festigkeits-
klasse
XC4XF1
Expositions-klasse
C3
Konsistenz-klasse
Dmax = 32
Grösst-korn
Cl 0,20
Chlorid-gehalts-
klasse
Betonpraxis 37
Vom Frischbeton zum Festbeton
Abb. 2.2.3Druckfestigkeitsklassen für Normal-, Schwer- (links) sowie Leichtbeton(rechts) nach SN EN 206-1. Angegeben sind die charakteristischenMindestdruckfestigkeiten unter Berücksichtigung des 5%-Fraktilwerts
Zylinder 1) 2) Würfel 1) 3)
Druckfestig-fck,cyl fck,cube
keitsklasse[N/mm2] [N/mm2]
LC 8/9 8 9
LC 12/13 12 13
LC 16/18 16 18
LC 20/22 20 22
LC 25/28 25 28
LC 30/33 30 33
LC 35/38 35 38
LC 40/44 40 44
LC 45/50 45 50
LC 50/55 50 55
LC 55/60 55 60
LC 60/66 60 66
LC 70/77 70 77
LC 80/88 80 88
1) Lagerung der Probe unter Wasser, Prüfalter 28 Tage
2) Zylinder: Durchmesser = 150 mm, Länge = 300 mm
3) Würfel: Kantenlänge = 150 mm
Leic
htb
eton
Hoc
hfe
ster
Leic
htb
eton
Nor
mal
- u
nd
Sch
wer
bet
onH
och
fest
er B
eton
Zylinder 1) 2) Würfel 1) 3)
Druckfestig-fck,cyl fck,cube
keitsklasse[N/mm2] [N/mm2]
C 8/10 8 10
C 12/15 12 15
C 16/20 16 20
C 20/25 20 25
C 25/30 25 30
C 30/37 30 37
C 35/45 35 45
C 40/50 40 50
C 45/55 45 55
C 50/60 50 60
C 55/67 55 67
C 60/75 60 75
C 70/85 70 85
C 80/95 80 95
C 90/105 90 105
C 100/115 100 115
1) Lagerung der Probe in Wasser, Prüfalter 28 Tage
2) Zylinder: Durchmesser = 150 mm, Länge = 300 mm
3) Würfel: Kantenlänge = 150 mm
Druckfestigkeitsklasse
Der Beton wird anhand seiner Druckfestigkeit in ver-
schiedene Druckfestigkeitsklassen eingeteilt. Dabei wird
zwischen den Druckfestigkeitsklassen für Normal- und
Schwerbeton und für konstruktiven Leichtbeton unter-
schieden. Um die unterschiedlichen Prüfmethoden inner-
halb Europas zu berücksichtigen, werden je Druckfestig-
keitsklasse die charakteristische Mindestdruckfestigkeit
sowohl für den Zylinder als auch für den Würfel angege-
ben.
Rohdichte
Entsprechend seiner ofentrockenen Rohdichte wird Beton
als Normalbeton, Leichtbeton oder Schwerbeton definiert:
• Leichtbeton ≥ 800 bis ≤ 2000 kg/m3
• Normalbeton > 2000 bis ≤ 2600 kg/m3
• Schwerbeton > 2600 kg/m3.
Rohdichteklassen für Leichtbeton
Wird Leichtbeton anstelle der Festigkeit nach seiner Roh-
dichte in Klassen eingeteilt, ist Abb. 2.2.4 anzuwenden.
Rohdichteklasse D1.0 D1.2 D1.4 D1.6 D1.8 D2.0
≥ 800 >1000 >1200 >1400 >1600 >1800Rohdichtebereich
bis bis bis bis bis bis[kg/m3]
≤ 1000 ≤ 1200 ≤ 1400 ≤ 1600 ≤ 1800 ≤ 2000
Abb. 2.2.4Klasseneinteilung von Leichtbeton nach derRohdichte
Betonpraxis38
Vom Frischbeton zum Festbeton
Abb. 2.2.5Prüfung der Druckfestigkeit am Würfel
Abb. 2.2.6Normlagerung der Proben unter Wasser
≈ 80 ≈ 95 100 ≈107
h: ø = 2ø = 150 mm 200 mm 150 mm 100 mm
WürfelZylinder
[%]
Einfluss der Probekörpergrösse
Die Druckfestigkeit von Beton wird in der Schweiz in der
Regel an einem Betonwürfel mit der Kantenlänge 150 mm
bestimmt, der bis zum Prüfzeitpunkt, z. B. 28 Tage, unter
Wasser gelagert wird (Abb. 2.2.5 und 2.2.6).
Abb. 2.2.7Die Druckfestigkeit hängt von Grösse undGeometrie der Prüfkörper ab. Die aufgeführ-ten Vergleichswerte gelten für 28 Tage altenBeton; rot gekennzeichnet ist ein Würfel miteiner Kantenlänge von 150 mm
Die Druckfestigkeit von Betonwürfeln nimmt unter sonst
gleichen Verhältnissen und der Verwendung üblicher
Druckprüfmaschinen mit zunehmender Kantenlänge
bzw. Würfelgrösse ab. Die Zylinderdruckfestigkeit liegt 15
bis 20% tiefer als die Würfeldruckfestigkeit. Dabei ist zu
beachten, dass diese Verhältnisse nur für ein Alter von 28
Tagen und bei Normlagerung gelten (Abb. 2.2.7).
Betonpraxis 39
Vom Frischbeton zum Festbeton
Abb. 2.2.8Die Expositionsklassen gemäss SN EN 206-1
Expositionsklasse
Für die Festlegungen der Dauerhaftigkeit stehen gemäss
SN EN 206-1 insgesamt 5 Expositionsklassen zur Verfü-
gung, die jeweils in bis zu vier weitere Klassen unterglie-
dert sind. Unterschieden werden Einwirkungen auf die
Bewehrung im Beton:
• Expositionsklasse XC (Carbonation): Beanspruchung
durch Karbonatisierung
• Expositionsklasse XD (Deicing): Beanspruchung durch
Chlorideinwirkung aus Taumittel
sowie auf den Beton selbst:
• Expositionsklasse XF (Freezing): Beanspruchung durch
Frost mit/ohne Taumitteleinwirkung
• Expositionsklasse XA (Chemical Attack): Beanspruchung
durch chemische Angriffe.
Die Expositionsklasse X0 (kein Angriffsrisiko) gilt nur für
Betone ohne Bewehrung oder eingebettetes Metall in
Innenräumen oder im Boden, bei denen kein Frost- oder
chemischer Angriff vorliegt. Die verschiedenen Exposi-
tionsklassen mit ihren unterschiedlichen Angriffsgraden
sind in Abb. 2.2.9 dargestellt.
Bei der Planung von Bauteilen bzw. Bauwerken sind so-
wohl die lastunabhängigen wie auch die lastabhängigen
Einwirkungen zur Sicherstellung der Dauerhaftigkeit zu
berücksichtigen. Bauwerke gelten als dauerhaft, wenn
sie während der vorgesehenen Nutzungsdauer ihre Funk-
tion hinsichtlich Tragfähigkeit und Gebrauchstauglichkeit
ohne wesentlichen Verlust der Nutzungseigenschaften
bei einem angemessenen Instandhaltungsaufwand
erfüllten. Die Expositionsklasse definiert den Grad des
Angriffs durch Umwelteinflüsse, dem Beton und Beweh-
rung ausgesetzt sind – ohne Berücksichtigung der Ein-
wirkungen durch Lasten.
Die Dauerhaftigkeitsbemessung in der europäischen und
schweizerischen Betonnorm erfolgt nach einem soge-
nannten deskriptiven Konzept. Es basiert auf den Exposi-
tionsklassen und auf zugeordneten Massnahmen, wie
z. B. Betonzusammensetzung, stichprobenartigen Dauer-
CO2 (Karbonatisierung) XC
Tausalz (Chloride) XD
Frost- und Frost-Tausalz-Angriff XF
Chemischer Angriff XA
haftigkeitsprüfungen (SN EN 206-1, Tabelle NA. 3) oder
der Betondeckung der Bewehrung. Für die Betonzusam-
mensetzung werden dabei folgende Anforderungen an
den Beton festgelegt:
• maximaler Wasserzementwert
• Mindestzementgehalt
• Luftgehalt des Betons
• Verwendung von zulässigen Zementarten
• Anrechnungsregeln für Betonzusatzstoffe (k-Wert-
Konzept).
Betonpraxis40
Abb. 2.2.9Expositionsklassen nach SN EN 206-1
Vom Frischbeton zum Festbeton
DauerhaftigkeitsprüfungenSIA 262/1 Anhang A: Wasserleit-fähigkeit und Porosität von BetonSIA 262/1 Anhang B: Chloridwider-stand von BetonSIA 262/1 Anhang C: Frost-Tausalz-Widerstand von Beton
Grenzwerte und Prüfhäufigkeiten fürdie Dauerhaftigkeitsprüfungen sind inSN EN 206-1, Tab. NA.5 festgelegt.
A
B
C
1
23
4
0,65 280
0,65 280
0,60 280
0,50 300
0,50 300
0,50 300
0,45 320
0,50 300
0,50 300
0,50 300
0,45 340
max
imal
er W
asse
r-ze
men
twer
t(w
/z)
Min
dest
zem
ent-
geha
ltin
kg/
m3
Bauteile ohne Bewehrung oder eingebettetes Metall in nicht Beton
Beton, der Bewehrung oder anderes Metall enthält, und der Luft und
Beton, der Bewehrung oder anderes Metall enthält, und der chlorid-
Durchfeuchteter Beton, der erheblichem Angriff durch Frost-Tau-
unbewehrte Fundamente ohne Frost,unbewehrte Innenbauteile
bewehrte Innenbauteile, Bauteile die ständigin Wasser getaucht sind
Fundamente
vor Regen geschützter Beton im Freien;offene Hallen, Feuchträume
Aussenbauteile mit direkter Bewitterung;Beleuchtungsmasten, Balkone
Betonoberflächen, die chloridhaltigemSprühnebel ausgesetzt sind; Einzelgaragen
Bauteile, die chloridhaltigem Industrieabwasserausgesetzt sind; Schwimmbäder
Teile von Brücken mit Spritzwasser; Betonbeläge,Parkdecks
vertikale Aussenbauteile, die Regen und Frostausgesetzt sind
vertikale Bauteile, die Frost und Taumittel(Sprühnebelbereich) ausgesetzt sind
horizontale Aussenbauteile, die Regen und Frostausgesetzt sind
horizont. und vertik. Bauteile, die Frost und Taumittel(Sprüh- und Spritzwasserbereich) ausgesetzt sind
kein Korrosions- oder Angriffsrisiko X0
Bewehrungskorrosion durchKarbonatisierung XC
trocken oder ständig feucht
nass, selten trocken
mässige Feuchte
wechselnd nass und trocken
Bewehrungskorrosion durchChloride XD
mässige Feuchte
nass, selten trocken
wechselnd nass und trocken
Frostangriff mit und ohneTaumittel XF
mässige Wassersättigungohne Taumittel
mässige Wassersättigungmit Taumittel
hohe Wassersättigungohne Taumittel
hohe Wassersättigungmit Taumittel
X0
XC1
XC2
XC3
XC4
XD1
XD2
XD3
XF1
XF2
XF3
XF4
Bauwerksteile, die chemischem Angriff durch na-türliche Böden und Grundwasser ausgesetzt sind. Essind die Grenzwerte zu beachten
chemisch schwach angreifendXA1
chemisch mässig angreifendXA2
chemisch stark angreifendXA3
Angr
iff a
uf
Klas
seUmgebung Anwendungsbeispiele (informativ)
Beton, der chemischem Angriff durch natürliche Böden und Grund- Betonangriff durch aggressivechemische Umgebung XA
Bew
ehru
ngBe
ton
1
AnforderungenBei Grösstkorn 32 mm und ohneAnrechnung von ZusatzstoffenMindestzementgehalt + 20 kg/m3
Erhöhte Anforderungen an dieGesteinskörnungMindestluftgehalte im Frischbetonsowie Mindestzementgehalte inAbhängigkeit vom Grösstkorn desBetons gemäss Abb. 3.5.3
Betonpraxis 41
Vom Frischbeton zum Festbeton
Zulassungsvermerke1 Zulassung gemäss Ergänzung
NB SN EN 206-1
Hersteller: Holcim (Schweiz) AG
Hersteller: Holcim (Süddeutschland) GmbH
a
b
X
CEM
II/B
-LL
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X X X XXX X X
X X XXX X X
X X XXX X X
X X X
X
X
X
X
XX X X
X X XX X
X XX
X XX
X X
X
X
XX
X
X
X
X
X
X
X X X X X
X X
XX
X1 X1
X1
X1 X1
X X
X X X
X X
Prüf
unge
n/An
ford
erun
gen
CEM
IN
orm
o, A
lbar
o,Pr
oteg
o
CEM
II/B
-TRi
ten
o
CEM
II/A
-LL
Flu
vio
CEM
II/A-
M(V
-LL)
Flex
trem
o 4R
CEM
II/A
-DFo
rtic
o
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
CEM
II/A
-M(D
-LL)
X
X
X
X
X
X
X
X
X
CEM
III/
AM
oder
o 3A
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X1X1
X1
X1X1
CEM
III/
BM
oder
o 3B
CEM
II/A
-SPr
ovat
o
CEM
II/B-
M(V
-LL)
Flex
trem
o 3R
zulässige Zementarten
angreifender Umgebung
Feuchtigkeit ausgesetzt ist
haltigem Wasser einschliesslich Tausalz ausgesetzt ist
Wechsel ausgesetzt ist
wasser ausgesetzt ist
Bei der Expositionsklasse XA sind Fachleute zur Festlegung der Betonzusammensetzungund/oder Prüfung beizuziehen.
Erfolgt wegen des Sulfatgehalts im Grundwasser oder Boden die Zuordnungzu den Expositionsklassen XA2 oder XA3, sind Zemente mit einem hohen Sulfatwiderstand
gemäss SN EN 197-1:2000 zu verwenden.
A
A
A B
A B
C 3 4
C 3 4
C 3 4
2a a
b
3
Bis
olvo
3R
Betonpraxis42
Für jedes Bauobjekt müssen sämtliche Expositions-
klassen bauteilbezogen festgelegt werden. Oft ist ein
Bauteil mehreren Expositionsklassen ausgesetzt, die die
Planenden festlegen müssen. Die Betonhersteller müssen
den Beton nach der jeweils massgebenden Expositions-
klasse auswählen. Weitere Informationen können dem
Flyer «Expositionsklassen – Anwendungsbeispiele» der
Holcim (Schweiz) AG entnommen werden.
Vom Frischbeton zum Festbeton
Abb. 2.2.10Expositionsklassen am Beispiel eines Hoch-baus (Prinzipskizze)
Grösstkorn
Zur vollständigen Beschreibung des Betons ist die Festle-
gung des Grösstkorns erforderlich. Das Grösstkorn ist da-
bei so zu wählen, wie es die Verarbeitung, die Bewehrung
und die Abmessungen des Bauteils es zulassen bzw. ver-
langen. In der Regel liegt es bei 32 mm. Für höhere Be-
wehrungsdichten oder kleinere Bauteile kann das Grösst-
korn auf 16 bzw. 8 mm begrenzt werden.
Chloridgehaltsklasse
Im Allgemeinen kann von einem Einhalten der höchsten
Anforderungsklasse, nämlich jener für Spannbeton, aus-
gegangen werden.
Konsistenzklasse
Für die Verarbeitung des Betons ist die Auswahl der
geeigneten Konsistenz ebenfalls von Bedeutung. Ab-
hängig von den in der Schweiz üblichen Prüfmethoden
der Konsistenzmessung (Ausbreitmass, Verdichtungs-
mass nach Walz und Setzmass) wurden den einzelnen
Messbereichen nun entsprechende Konsistenzklassen
(Abb. 2.2.12) zugeteilt.
Ausschreibung für Beton
Im Normenpositionenkatalog (NPK) sind für Ausschrei-
bungen von Betonen nach Eigenschaften sogenannte
Einheitsbetone festgelegt. Mit diesen Einheitsbetonen
können die meisten Betonarbeiten im Hoch- und Tiefbau
ausgeschrieben werden, da alle Expositionsklassen und
die wichtigsten, d. h. in der Praxis üblichen, Druckfestig-
keitsklassen abgedeckt werden (Abb. 2.2.13).
Mögliche ExpositionsklassenXC XD XF XA
Bauteile/Anwendungsbeispiel 1 2 4 3 1 3 4 1 2 3 BemerkungAussenbauteile x x NPK E oder G*
Aussenbauteile x x NPK C
Innenbauteile x NPK A
Einstellhalle (ohne Frost) x x NPK F oder G*
Aussenparking, Betonstrassen x x x NPK F oder G*
Bauteile im Grundwasser x x x (x) (x) (x) Je nach Umgebung
Fundamente x x NPK A
* Beton ohne künstliche Luftporen; NPK = Normpositionenkatalog; (x): es gelten beson-
dere Empfehlungen für den max. w/z-Wert und den Mindestzementgehalt
Betonpraxis 43
Vom Frischbeton zum Festbeton
Abb. 2.2.12Konsistenzklassen nach SN EN 206-1. In der Schweiz angewandte Prüfmethodenund Konsistenzbeschreibung nach Holcim
Abb. 2.2.13Beispiele für die Ausschreibung von Betonnach Eigenschaften
Ausbreitmass Verdichtungsmass Setzmass Konsistenzbeschreibung
Klasse Wert [mm] Klasse Wert Klasse Wert [mm] nach Holcim
C0* ≥ 1,46 erdfeucht
F1* ≤ 340 C1 1,45 bis 1,26 S1 10 bis 40 steif
F2 350 bis 410 C2 1,25 bis 1,11 S2 50 bis 90 plastisch
F3 420 bis 480 C3 1,10 bis 1,04 S3 100 bis 150 weich
F4 490 bis 550 S4 160 bis 210 sehr weich
F5 560 bis 620 S5* ≥ 220 fliessfähig
F6* ≥ 630 sehr fliessfähig
* Wegen fehlender Empfindlichkeit der Prüfverfahren nicht zu empfehlen.
Eine allgemein verbindliche Korrelation zwischen den Konsistenzklassen existiert nicht, jedoch hat
die Praxis eine annähernde Gleichwertigkeit gezeigt.
Abb. 2.2.11Chloridgehaltsklassen nach SN EN 206-1
Betonverwendung Chloridgehalts- Höchster zulässiger
klasse Chloridgehalt, bezogen
auf den Zement [M.-%]
Unbewehrter Beton Cl 1,0 1,0
Stahlbeton Cl 0,20 0,2
Spannbeton Cl 0,10 0,1
Bezeichnung NPK A NPK B NPK C NPK D NPK E NPK F NPK G1)
Grundlage Beton nach Beton nach Beton nach Beton nach Beton nach Beton nach Beton nach
SN EN 206-1 SN EN 206-1 SN EN 206-1 SN EN 206-1 SN EN 206-1 SN EN 206-1 SN EN 206-1
Festigkeitsklasse C25/30 C25/30 C30/37 C25/30 C25/30 C30/37 C35/45
Expositionsklasse XC1, XC2 XC3 XC4 XF2 XF3 XF4 XF4
Nennwert Grösstkorn Dmax32 Dmax32 Dmax32 Dmax32 Dmax32 Dmax32 Dmax32
Chloridgehaltsklasse CI 0,10 CI 0,10 CI 0,10 CI 0,10 CI 0,10 CI 0,10 CI 0,10
Konsistenzklasse C3 C3 C3 C3 C3 C3 C3
Vom Betontyp abgedeckte XC1, XC2 XC3 XC4 XC4 XC4 XC4 XC4
Expositionsklassen XF1 XF2 XF3 XF4 XF4
XD1 XD1 XD1 XD3 XD3
XD2 XD2 XD2
zmin [kg/m3] 280 280 300 300 300 340 340
w/zmax [–] 0,65 0,60 0,50 0,50 0,50 0,45 0,45
1) Beton ohne oder mit wenig künstlich eingeführten Luftporen nach Tabelle NA.3 der Norm SN EN 206-1
Betonpraxis44
Vom Frischbeton zum Festbeton
Abb. 2.3.1Verdichtungsmass
nach Walz
Abb. 2.3.2Ausbreitmass
Abb. 2.3.3Setzmass (Slump)
2.3 Verarbeitbarkeit undKonsistenz
Bedeutung der Verarbeitbarkeit
Von der Verarbeitbarkeit des Betons hängt es wesentlich
ab, wie gut und wie leicht und mit welchen Kosten er
sich auf der Baustelle umschlagen, fördern und in die
Schalung einbringen und verdichten lässt. Vom guten
Einbringen, der einwandfreien Umhüllung der Beweh-
rung mit Beton und namentlich vom guten Verdichten
hängen aber auch entscheidend die Qualität des erhärte-
ten Betons, seine Festigkeit und vor allem seine Dauer-
haftigkeit ab.
Definitionen von Verarbeitbarkeit und Konsistenz
Der Begriff Betonverarbeitbarkeit lässt sich nicht präzise
definieren. Man versteht darunter ein Bündel von ver-
schiedenen Eigenschaften, wie Konsistenz, Kohäsion
(Zusammenhalt) bzw. Entmischungsneigung, Fliess-
verhalten und Abziehbarkeit (Finishverhalten), die alle
voneinander abhängen. Die Konsistenz, unter der man in
wissenschaftlichem Sinne die innere Reibung der festen
Teilchen des Betons untereinander und mit dem Anmach-
wasser versteht, lässt sich mit verschiedenen Prüfmetho-
den praxisgerecht charakterisieren.
Konsistenz-Prüfmethoden: «Walz», Ausbreitmass,
Setzmass
Die in der Schweiz am meisten verwendeten Konsistenz-
Prüfmethoden sind das Verdichtungsmass nach Walz, das
Ausbreitmass, sowie das Setzmass (im englischen Sprach-
gebiet Slump genannt). Die genannten Prüfmethoden
(Abb. 2.3.1, 2.3.2, 2.3.3) sind nicht im gesamten Konsis-
tenzbereich gleichermassen geeignet. Aus Abb. 2.2.12
sind die gebräuchlichen Bezeichnungen für die ver-
schiedenen Konsistenzbereiche, die hierfür geeigneten
Prüfmethoden sowie die für den betreffenden Bereich
charakteristischen Messwerte ersichtlich.
Die Verarbeitbarkeit bei Betonierbeginn überprüfen
Die Art der Betonkomponenten sowie die Herstellung
beeinflussen das Messergebnis etwas. Gleiche Konsistenz-
messwerte von Beton aus verschiedenen Werken bürgen
daher nicht unbedingt für gleiche Verarbeitbarkeit. Es ist
deshalb angezeigt, bei Beginn des Betonierens die Verar-
beitbarkeit praktisch zu überprüfen und, falls notwendig,
die Konsistenz zu korrigieren. Insbesondere muss beim
Wechsel der Betonkomponenten die für das gegebene
Bauteil geeignete Konsistenz mit einer Erstprüfung neu
festgelegt werden.40
0m
m
200
S
d1a =
d1 + d2
2d 2
S
200
100
300 mm
[mm]
c = 400/(400 – s) [–]
c = Verdichtungsmass
a = Ausbreitmass
s = Setzmass [mm]
Betonpraxis 45
Vom Frischbeton zum Festbeton
Abb. 2.3.4Einfluss der Zeit auf die Konsistenz nachdem Anmachen des Betons bei 15 °C
Abb. 2.3.5Auswirkungen einer Konsistenzänderungauf den Wassergehalt und die Festigkeit. DieAngaben sind ungefähr (Faustregeln)
0 30 9060 120
1,00
1,02
1,04
1,06
1,08
1,10
1,12
1,14
1,16
1,18
1,20
1,22
1,24
Zeit nach Herstellung [Minuten]
Kon
sist
enz:
Ver
dic
htu
ngs
mas
s [–
]
Verflüssigende Zusatzmittel verbessern die Konsistenz
Mit der Anwendung von verflüssigenden Zusatzmitteln,
namentlich aber von Fliessmitteln, ist es möglich, Beton
mit einem w/z-Wert von 0,5 und weniger herzustellen,
der gleichwohl eine plastische bis weiche Konsistenz hat
(siehe auch Kap. 1.4).
Die Verarbeitbarkeit nimmt nach dem Anmachen ab
Die Verarbeitungszeit («Offenzeit») wird im Wesentlichen
von der Betonzusammensetzung und der Witterung be-
stimmt. Es ist in der Regel unvermeidlich, dass der Beton
nach dem Mischende langsam anzusteifen beginnt und
sich die Verarbeitbarkeit dadurch verschlechtert (Abb.
2.3.4). Deshalb wird in der Produktion die Transportzeit
des Betons in Form eines Konsistenzvorhaltemasses
berücksichtigt. So kann die vereinbarte Konsistenz zum
Zeitpunkt der Verarbeitung sichergestellt werden. Das
Ansteifen erfolgt bei hoher Betontemperatur sowie bei
rasch erhärtenden Zementen schneller.
Weitere Informationen zu Frisch- und Festbetonprüfun-
gen können dem Flyer «Frisch- und Festbetonprüfungen»
der Holcim (Schweiz) AG entnommen werden.
Frischbetonrohdichte
Unter der Frischbetonrohdichte versteht man die Masse
[kg/m3] von frischem, vorschriftsmässig verdichtetem
Beton einschliesslich der verbleibenden Poren. Sie er-
möglicht eine erste Beurteilung der Betonqualität und
wird durch Wiegen des Probekörpers ermittelt. Bei
gleicher Menge an Zement und Gesteinskörnung lässt
eine niedrige Rohdichte eine geringere Druckfestigkeit
erwarten, da die Rohdichte mit zunehmendem Wasser-
und Porengehalt abfällt.
Konsistenzänderung Wassergehalt Festigkeit
[l/m3] [N/mm2]
Ausbreitmass: – 10 mm + 5 – 1 bis – 3
Verdichtungsmass: – 0,1 + 15 – 3 bis – 8
Setzmass: + 10 mm + 2 bis + 3 – 0,5 bis – 1,5
C3
C2
Betonpraxis46
2.4 Herstellung und Transport
Dosieren und Mischen der Komponenten
Die Herstellung des Betons steht in engem Zusammen-
hang mit der eingesetzten Maschinentechnik. Die Dosie-
rung hat die Aufgabe, die Komponenten der Beton-
mischung wie Zement, Anmachwasser, Gesteinskörnung,
Zusatzmittel und Zusatzstoffe in bestimmten Mengen
zu dosieren, sodass ein definiertes Mischungsverhältnis
mit grosser Genauigkeit erzielt wird. Zwei Systeme wer-
den eingesetzt, die volumetrische und die massenbezo-
gene Dosierung, wobei letztere genauere Resultate
ergibt. Die Reihenfolge der Zudosierung ist für jede Misch-
anlage durch systematische Vorversuche zu bestimmen.
Sie ist zusammen mit dem Mischer entscheidend für:
• den Aufschluss (Dispergierung) des Zements und der
Zusatzstoffe
• den Mischeffekt
• die Mischintensität
• die optimale Wirkung der Zusatzmittel
• die optimale Umhüllung der Gesteinskörnung mit
dem Feinstmörtel (Zementleim)
• die Anlageleistung
• das schnelle Entleeren
• den Verschleiss.
Bei den Transportbetonwerken wird üblicherweise ein
Zwangsmischer eingesetzt, der diskontinuierlich mit
Einzelchargen arbeitet. Jeder Mischertyp verlangt eine
minimale Chargengrösse. Ein Unterschreiten dieser
Chargengrösse wirkt sich negativ auf die Frischbeton-
qualität aus.
Mischdauer
Die Mischdauer ist vom Mischertyp (z.B. Freifall- oder
Zwangsmischer) abhängig. Sie ist durch Versuche festzu-
legen. Die Mischdauer = «Nassmischdauer» beginnt,
wenn alle Komponenten im Mischer sind. Gemäss SN EN
206-1, Art. 9.8, muss das Mischen der Komponenten so
lange dauern, bis die Mischung gleichförmig erscheint.
Wird während der Mischdauer eine Feinnachdosierung
des Anmachwassers zum Erreichen der vorgegebenen
Frischbetonkonsistenz notwendig, ist die Mischdauer
angemessen zu verlängern.
Vom Frischbeton zum Festbeton
Empfohlene Mischdauer für die Nassmischzeit Dauer
im Transportbetonwerk [Sekunden]
Vibrierter Beton 60
Beton mit besonderen Eigenschaften (z. B. Luft-
porenbeton, Leichtbeton) 90
Beton mit Silicastaub (Slurry /Granulat) ≥ 120
Selbstverdichtender Beton (Kap. 2.8)
• ohne Flextremo ≥ 120
• mit Flextremo ≥ 90
Empfohlene Mischdauer bei Zugabe von Dauer
Zusatzmitteln im Fahrmischer
Vibrierter Beton ≥ 1 Minute je m3,
mindestens aber
5 Minuten
je Fahrmischer
Abb. 2.4.1Empfohlene Mischdauern
Betonpraxis 47
Vom Frischbeton zum Festbeton
Abb. 2.4.2Typischer Verlauf der Leistungsaufnahmedes Mischermotors während des Mischvor-gangs für vibrierten Beton
Versuche und die Praxis haben jedoch gezeigt, dass noch
andere Faktoren als die Homogenität für die Qualität des
Betons eine wesentliche Rolle spielen. Die in das
Mischgut eingebrachte Energie aktiviert den Zement und
übt einen Einfluss auf die Festigkeitsentwicklung des
Betons aus (Abb. 2.4.2 und 2.4.3).
Dru
ckfe
stig
keit
[%]
30Mischdauer [Sekunden]
60 120 180
28 Tage
144
Leist
ungs
aufn
ahm
e [kW
]
1301151018672584329140
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120
EinlaufderKompo-nenten
Beginn derNassmischzeit
AusreichendeHomogenität erreicht
Ent-leerendesBeton-mischers
Weitere, jedoch unbedeutendeHomogenitätsverbesserung
Dauer des Mischvorgangs [Sekunden]
60 Sekunden
Abb. 2.4.3Schematische Darstellung des Einflusses derMischdauer auf die Festigkeitsentwicklung des Betons
Abb. 2.4.4Blick in einen Doppelwellenmischer
100
80
60
40
20
Betonpraxis48
Betontransport
Transportbeton ist nach seiner Herstellung im Betonwerk
möglichst rasch auf die Baustelle zu transportieren und
zu verarbeiten, um Qualitätseinbussen zu vermeiden,
denn der Transport birgt die Gefahr einer gewissen Ent-
mischung. Bei Beton mit besonderen Eigenschaften und
bei weicher Konsistenz, bei langen Transportdistanzen
und/oder ungünstigen Strassenverhältnissen sind des-
halb Fahrmischer einzusetzen.
Der Beton muss während des Transports vor Regen,
Sonneneinstrahlung, Fahrtwind, Frost usw. geschützt
werden. Die Fahrzeugtypen sind auch in dieser Hinsicht
sorgfältig auszuwählen. Je nach herrschenden klimati-
schen Bedingungen sind geeignete Massnahmen zu tref-
fen (Abdecken des Betons, Erhöhen der Frischbeton-
temperatur usw.).
Auf der Baustelle müssen der Lieferschein und das
Transportgut mindestens bei der ersten Lieferung vom
Baustellenverantwortlichen kontrolliert werden. Bei
Fahrmischertransporten soll der Beton nach der Ankunft
auf der Baustelle unmittelbar vor dem Entladen 1 bis 2
Minuten nachgemischt werden, besonders wichtig ist
dies bei Luftporenbeton. Im Allgemeinen ist die Zugabe
von Wasser oder Zusatzmitteln bei Lieferung verboten. In
besonderen Fällen darf die Konsistenz unter Verantwor-
tung des Herstellers durch die Zugabe von Wasser und/
oder Zusatzmittel auf den festgelegten Wert gebracht
werden, falls die Grenzwerte, die nach der Festlegung
erlaubt sind, nicht überschritten werden und die Zugabe
von Zusatzmitteln im Entwurf des Betons vorgesehen ist.
Die Mengen des im Fahrmischer zugegebenen Wassers
oder Zusatzmittels müssen in jedem Fall auf dem Liefer-
schein vermerkt werden. Es gelten die Mindestmisch-
zeiten nach Abb. 2.4.1. Eine nachträgliche Wasserzugabe
führt zur deutlichen Verminderung der Druckfestigkeit
und der Dauerhaftigkeit (Abb. 2.4.6). Bei Fahrzeugen
ohne Nachmischmöglichkeit ist jede Veränderung des
Betons zu unterlassen.
Kann der Beton auf der Baustelle nicht sofort entladen
werden, sind vor dem Einbringen in jedem Fall die Eigen-
schaften des Betons (Konsistenz, Luftgehalt usw.) darauf
zu überprüfen, ob sie den getroffenen Vereinbarungen
und Anforderungen noch entsprechen.
Vom Frischbeton zum Festbeton
Abb. 2.4.5Fahrmischer
075
80
85
90
95
100
5 10
Nachträgliche Wasserzugabe [l/m3]
Dru
ckfe
stig
keit
[%]
15 20 25
Abb. 2.4.6Einfluss nachträglicher Wasserzugabe aufder Baustelle auf die Betondruckfestigkeit
Betonpraxis 49
Vom Frischbeton zum Festbeton
Abb. 2.5.1Fördermittel inAbhängigkeit derKonsistenz
Abb. 2.5.2Verdichtungsauf-wand in Abhängig-keit von der Konsis-tenz des Betons
2.5 Einbringen und Verdichten
Fördern und Einbringen
Je nach Konsistenz und/oder örtlichen Gegebenheiten
werden die in Abb. 2.5.1 genannten Fördermittel einge-
setzt. Die Anlieferungskubatur und die Einbauleistung
müssen aufeinander abgestimmt sein. Das Einbringen
des Betons soll mit gleichbleibender Geschwindigkeit in
möglichst gleichmässig dicken, horizontalen Schichten
erfolgen. Um das Entmischen zu vermeiden, soll die
Schütthöhe höchstens 50 bis 70 cm betragen. Bei Fall-
höhen von über 2 m sollte der Beton durch ein Fallrohr
oder einen Verteilschlauch eingebracht werden.
Verdichten
Bei der Herstellung von dauerhaftem Beton spielt neben
der Nachbehandlung und der Betonzusammensetzung
das sorgfältige Verdichten eine wesentliche Rolle. Die
Vorteile eines gut verdichteten Betons liegen in einer:
• erhöhten Dichtigkeit
• verbesserten Dauerhaftigkeit
• guten Druckfestigkeit
• besseren Haftung zwischen Bewehrung und Beton.
Verdichtungsarten
Die Wahl der Verdichtungsart ist abhängig von der Kon-
sistenz (Abb. 2.5.2). Bei Verwendung gebräuchlicher Kon-
Fördermittel Betonkonsistenz
C1 C2/F2 C3/F3 F4
Förderband
Kübel
Betonpumpe
Kübel mit Fallrohr
Rinne oder Rutsche
sistenzen C3/F3 und C2/F2 werden in der Regel durch
Vibrieren (Rütteln) verdichtet; nur bei sehr niedrigen Kon-
sistenzen C1 wird gestampft. Das Vibrieren erfolgt am
häufigsten mit Vibriernadeln oder mit Aussenrüttlern
(Schalungsvibratoren, Oberflächenfertiger mit Flächen-
vibratoren). Häufig werden die Methoden auch kombi-
niert eingesetzt. Beim Vibrieren werden Schwingungen
erzeugt, die die innere Reibung zwischen den Gesteins-
körnern fast vollständig überwinden. Die Einzelkörner
lagern sich dichter aneinander, die eingeschlossene Luft
entweicht in Form von Luftblasen an die Oberfläche
(natürlicher Luftgehalt nach der Verdichtung noch 1 bis 2
Volumenprozent), die Hohlräume füllen sich mit Feinst-
mörtel, und der Frischbeton verdichtet sich unter der Ein-
wirkung der Schwerkraft. Im Gegensatz zum vibrierten
Beton entfällt bei selbstverdichtendem Beton der Einsatz
von Vibriernadeln (Kap. 2.8) vollständig.
Verdichtungsaufwand
Je nach Konsistenz kann der Verdichtungsaufwand, z.B.
die Verdichtungszeit, erheblich variieren (Abb. 2.5.2). Es
ist darauf zu achten, dass der Beton gemäss seiner Kon-
sistenz und Eigenschaften den individuell benötigten
Verdichtungsaufwand erfährt. Unzureichendes Verdich-
ten kann zu Fehlstellen und zu intensives Verdichten zu
Entmischungserscheinungen führen.
KonsistenzklassenF1 F2 F3 F4 F5 F6 > F6
(SCC)
Stampfen starkes normales wenig leichtes leichtes kein
Verdichten Verdichten Verdichten Verdichten Verdichten Verdichten
(Stochern, Klopfen) (Schwabbeln)
Verdichtungsaufwand
Betonpraxis50
Vibriernadel
10–15cm
EintauchstellenOberfläche derunverdichteten Schüttung
bereits verdichtete Schicht
Abb. 2.5.4Abstand der Eintauchstellen
Abb. 2.5.5Einbringen «frisch in frisch»
Regeln für gutes Verdichten
• Die Vibriernadel ist rasch in möglichst gleichen Ab-
ständen in den Beton einzuführen und nach kurzem
Verharren im Tiefstpunkt langsam herauszuziehen,
wobei sich die Oberfläche des Betons schliessen muss.
Schliesst sich die Oberfläche nicht mehr, ist die Konsis-
tenz zu steif, das Erstarren des Betons hat bereits be-
gonnen, oder die Vibrierdauer war nicht ausreichend.
• Der Beton soll nicht mit der Vibriernadel verteilt werden.
• Das Vibrieren ist zu beenden, sobald sich an der Ober-
fläche eine dünne Feinmörtelschicht gebildet hat und
grössere Luftblasen nur noch vereinzelt austreten.
• Der Abstand der Eintauchstellen ist so zu wählen, dass
sich die von der Rüttelbewegung erfassten Betonbe-
reiche überschneiden.
• Wird Beton in mehreren Schichten «frisch in frisch»
eingebracht, muss die Vibriernadel etwa 10 bis 15 cm
tief in die bereits verdichtete Schicht eintauchen,
damit eine Verbindung der beiden Schichten gewähr-
leistet ist (Abb. 2.5.4 und 2.5.5).
Nachverdichten
Durch das Nachverdichten des bereits verdichteten, aber
noch nicht erstarrten Betons kann dessen Dichtigkeit
nochmals erhöht werden. Dies gilt vor allem für Beton
mit hohem w/z-Wert und geringem Wasserrückhalte-
vermögen, besonders massige Bauteile sowie für Beton,
der mit hoher Förderleistung eingebracht wurde. Hohl-
räume, die sich durch ein Nachsacken des Frischbetons
unter waagrechten Bewehrungsstäben gebildet haben,
können geschlossen werden. Voraussetzung für das
Nachverdichten ist, dass der richtige Zeitpunkt erfasst
wird und der Beton noch verformbar ist. Dies ist aller-
dings schwierig zu bestimmen. Das Nachverdichten darf
nur durch erfahrenes Fachpersonal ausgeführt werden.
Vom Frischbeton zum Festbeton
Wirkungsbereich elektrischer Hochfrequenz-
Vibriernadeln (Abb. 2.5.3)
Erfahrungsgemäss ist eine Frequenz von 12 000 Um-
drehungen pro Minute für üblichen Beton am güns-
tigsten. Für feinkörnige Betone ist die Vibrationsfre-
quenz zu erhöhen (bis 18 000 U/Min.).
Faustregel
Abstand der Eintauchstellen =
8- bis 10-facher Durchmesser der Vibriernadel
Durchmesser Durchmesser Abstand
Vibriernadel des Wirkungs- zwischen den
bereichs Eintauchstellen
[mm] [cm] [cm]
< 40 30 25
40 bis 60 50 40
> 60 80 70
Abb. 2.5.3Anhaltswerte für den Durchmesser desWirkungsbereichs und den Abstand derEintauchstellen
Betonpraxis 51
Vom Frischbeton zum Festbeton
Abb. 2.6.1Leistungswerte von Betonpumpen
2.6 Pumpbeton
Einsatzbereich
Das Einbringen von Beton mit Pumpen hat sich als
moderne und kostengünstige Methode durchgesetzt.
Pumpbeton kann praktisch für alle Bauteile eingesetzt
werden, besonders wenn eine hohe Einbringleistung
gefordert und/oder der Einbringort schwer zugänglich
ist. Abb. 2.6.1 orientiert über die Leistungen von Beton-
pumpen. Generell wird zwischen Auto- und stationä-
ren Betonpumpen unterschieden (Abb. 2.6.2 bis 2.6.4).
Für kleine Förderleistungen und/oder Kubaturen eignet
sich die Fahrmischerpumpe.
Anforderungen an Pumpbeton
Bei der Herstellung pumpfähiger Betonmischungen müs-
sen bei der Mischungszusammensetzung bestimmte
Regeln beachtet werden, damit der Frischbeton die für
eine Rohrförderung notwendigen Eigenschaften erhält.
Das Festlegen der Pumpbetonrezeptur sollte von sach-
kundigen Betontechnologen vorgenommen werden.
Beim Entwurf einer pumpfähigen Betonmischung müs-
sen neben den verlangten Festbetoneigenschaften insbe-
sondere die Kornzusammensetzung, der Zement- und
Mehlkorngehalt sowie der Mörtelgehalt und die Konsis-
tenz beachtet werden.
Zement
Für die Herstellung von Pumpbeton eignet sich grund-
sätzlich jeder Zement nach SN EN 197-1. Der Zementge-
halt für eine optimale Förderung des Frischbetons sollte
mindestens 320 kg/m3 betragen. Zemente, die der Beton-
mischung eine hohe Kohäsion verleihen, z.B. Fluvio 4 oder
Fortico 5R, sind besonders geeignet.
Kornzusammensetzung
• Sand: Es sollte eine stetige Kornverteilung im Sand an-
gestrebt werden. Vielfach sind Schwankungen in der
Kornverteilung die Ursache für ungenügende Pump-
barkeit.
• Korngruppe 4–8 mm: Die Pumpbarkeit verbessert sich,
wird die Korngruppe 4–8 mm weggelassen. Ihr Anteil
am Korngemisch ist andernfalls auf 20 M.-% zu be-
grenzen.
• Kornform: Betonmischungen mit mehr als 20 M.-%
gebrochener Gesteinskörner weisen einen höheren
Hohlraumgehalt auf als Betonmischungen mit natür-
lich gerundeten Gesteinskörnern. Deshalb erfordern
Betonmischungen mit gebrochenen Gesteinskörnern
eine höhere Zementdosierung.
Stationäre Pumpen und Autobetonpumpen
Fördermenge pro Stunde 20 bis 150 m3
Förderdistanz üblicher Bereich bis 500 m
extremer Bereich bis 2000 m
Förderhöhe Steigleitung 1) bis 400 m
Fallleitung 1) je nach Situation
1) Am Anfang von Steigleitungen und am Ende von Fallleitungen hat sich der
Einbau von Schiebern bewährt. Sie verhindern bei Betonierunterbrüchen
oder Stopfern das Entleeren der Leitungen.
Abb. 2.6.2Betonieren einer grossen Bodenplatte. Auto-betonpumpe, beschickt durch Fahrmischer
Abb. 2.6.3Betonförderung mit stationärer Betonpumpe(Anhängerpumpe) über feste Pumpleitung
Betonpraxis52
Abb. 2.6.4Verteilmast,
beschickt durch stationäre Pumpe
über langePumpleitung
Abb. 2.6.5Richtwerte für die
Zusammensetzungvon Pumpbetonmi-schungen mit run-
der Gesteinskör-nung
Zusatzstoffe
Zusatzstoffe, vor allem Steinkohlenflugasche mit ihrer
kugeligen Teilchenform, wie beispielsweise Hydrolent,
verbessern bei Zudosierungen von 30 bis 50 kg pro
Kubikmeter Beton die Pumpbarkeit.
Zusatzmittel
Für den Einsatz von Zusatzmitteln (Kap. 1.4) gelten die
gleichen Regeln wie bei nicht gepumptem Beton. Bei
Zugabe von Luftporenbildnern ist darauf zu achten, dass
diese die Förderleistung der Betonpumpen beeinträchti-
gen können.
Konsistenz
Der Pumpbeton sollte in der Regel folgende Frischbeton-
konsistenzen aufweisen:
• Ausbreitmass (F3): 420 bis 480 mm oder
• Verdichtungsmass nach Walz (C3): 1,04 bis 1,10.
Die erforderliche Konsistenz kann jedoch erheblich von
den Eigenschaften des Sandes abhängen und muss gege-
benenfalls aufgrund von Vorversuchen angepasst werden.
Selbstverdichtende Betone (SCC) sind jedoch immer
pumpbar.
Vom Frischbeton zum Festbeton
Hinweise für das Pumpen von Beton
• Ein reibungsloser Ablauf ist durch frühzeitige Ab-
sprache zwischen Betonpumpenbetreiber, Bauun-
ternehmen und Betonlieferanten sicherzustellen.
• Die Pumpeninstallation und der Betrieb der Pumpe
fallen unter die Verantwortlichkeit des Pumpen-
betreibers.
• Die Anlieferungsfrequenz und die Förderleistung
der Betonpumpe sind der Einbauleistung der
Verarbeitungsequipe anzupassen.
• Der Transport des Pumpbetons zur Betonpumpe
sollte zur Vermeidung jeglicher Entmischungen
mit Fahrmischern erfolgen.
• Das zuständige Bauunternehmen ist für die fach-
gerechte Verarbeitung und die Nachbehandlung
des Betons verantwortlich.
• Die zum Anpumpen erforderliche «Schmiermi-
schung» in Form eines zementreichen Mörtels
darf nicht für Betontragwerke verwendet werden.
Sicherheitsaspekte beim Einsatz von Betonpumpen
Das Fördern und Einbauen von Pumpbeton birgt Ge-
fahren. Es muss insbesondere geprüft werden, ob:
• die Wand- und Stützenschalungen dem erhöhten
Schalungsdruck des Pumpbetons angepasst sind
• Stromfreileitungen im Einsatzbereich verlaufen
• die Tragfähigkeit des Pumpeninstallationsplatzes
genügt.
Die Anweisungen des Pumpenpersonals sind strikt zu
befolgen.
Grösstkorn 32 mm 16 mm
Feinstmörtelgehalt ≤ 0,125 mm 1) [l/m3] ca. 300 ca. 330
Mörtelgehalt ≤ 2 mm 1) [l/m3] ca. 530 ca. 570
Mehlkorngehalt ≤ 0,125 mm 2) [kg/m3] ≥ 400 ≥ 430
Siebdurchgang bei 2 mm [%] ca. 33 ca. 38
1) Wasser + Zement + Zusatzstoffe + Gesteinskörnung
2) Zement + Zusatzstoffe + Gesteinskörnung (bei gebrochener Gesteinskörnung
sind die Mehlkornghalte um 10% zu erhöhen)
Faserbeton
Die Beigabe von Fasern vermindert die Konsistenz des
Pumpbetons. Ein erhöhter Zementleimgehalt kann dies
wieder ausgleichen.
Leichtbeton
Leichtbetone sind auf ihre Pumpbarkeit mit herkömli-
chen Betonpumpen zu prüfen. In der Regel sind Leicht-
betone mit einer Rohdichte > 1600 kg/m3 pumpbar.
Betonpraxis 53
Vom Frischbeton zum Festbeton
Abb. 2.7.1Übersicht über dieverschiedenenSpritzbetonsysteme
2.7 Spritzbeton
Spritzbeton als Betonierverfahren
Spritzbeton wird nach der Art seiner Verarbeitung be-
zeichnet. Wie der Name sagt, wird er in einem geschlos-
senen überdruckfesten Schlauch und/oder einer Rohr-
leitung zur Einbaustelle gefördert und dort durch
Spritzen aufgebracht. Durch die Wucht des Aufpralls ver-
dichtet sich dabei der Beton. Im Gegensatz zu vibrierten
Betonen, die eingebracht und erst anschliessend verdich-
tet werden, erfolgt beim Spritzbeton beides gleichzeitig.
Beim Auftreffen an der Auftragsfläche prallt ein Teil des
Spritzguts, das Rückprallgut, zurück.
Grundsätzlich wird zwischen dem Trocken- und dem
Nassspritzverfahren unterschieden. Die Verfahren
unterscheiden sich in der Zusammensetzung der Aus-
gangsmischung und den Spritzbetonmaschinen. Beim
Trockenspritzverfahren wird ein sogenanntes Trocken-
gemisch gefördert, dem erst an der Spritzdüse das
Zugabewasser mit oder ohne Beschleuniger zugegeben
wird. Beim Nassspritzverfahren ist das Zugabewasser
bereits im Ausgangsgemisch des Spritzguts enthalten.
Zur Erzeugung des nötigen Aufpralldrucks wird dem
Spritzgut an der Düse Druckluft zugeführt. Weitere
Details zu den unterschiedlichen Verfahren sind in Abb.
2.7.1 aufgeführt.
Einsatzmöglichkeiten der verschiedenen Spritzbeton-
systeme und -verfahren
Die Grösse des Bauvorhabens und die örtlichen Rand-
bedingungen beeinflussen die Wahl der Spritzbeton-
systeme. Kleinere Spritzbetonetappen werden in der
Regel im Trockenspritzverfahren ausgeführt, das bei
beengten Platzverhältnissen Vorteile bietet. Das Nass-
spritzverfahren gelangt aus wirtschaftlichen Überlegun-
gen erst bei grösseren Mengen zur Anwendung (Abb.
2.7.2).
Spritzbeton als Baustoff
Spritzbeton ist in aller Regel Normalbeton, der mit den
Ausgangsstoffen Zement, Sand/Kies, Wasser, Erstar-
rungsbeschleuniger und bei Bedarf Zusatzmitteln und
Zusatzstoffen hergestellt wird. Das Spritzsystem gibt vor,
mit welchem Wassergehalt das Spritzbetongemisch
geliefert bzw. verarbeitet wird.
Verfahren Trockenspritzen Nassspritzen
System-Nummer 1 2 3 4
Wassergehalt der< 5 M.-% ofentrocken keine Anforderung
Gesteinskörnung
Korngrösse 8 (max. 16) mm 4 (max. 8) mm 8 (max. 16) mm
Zement nachSpritzbindemittel (SBM)
ZementBindemittel
SN EN 197-1nach der österreichischen
nach SN EN 197-1Spritzbetonrichtlinie
Zementgehalt ca. 350 kg/m3 ca. 330 kg/m3 ca. 425 kg/m3
Erstarrungsbeginn> 120 Minuten < 3 Minuten > 120 Minuten
ohne Beschleuniger
Beschleuniger ge-ja nein ja
trennt beigegeben?
Herstellungsort Transportbetonvor Ort
Transportbeton
des Spritzguts oder vor Ort oder vor Ort
Fördergerät/Rotor oder
SystemRotor Dosierblas- Betonpumpe
schnecke
Wassergehalt des< 4 M.-%, erdfeucht ofentrocken nass
Spritzguts
Förderart Dünnstrom Dichtstrom
Betonpraxis54
Abb. 2.7.2Einsatzgebiete von
Spritzbeton und Eignung der
Verfahren
Abb. 2.7.4Mögliche Spritzbetonrezepturen für das
Trocken- und das Nassspritzverfahren (vgl. SN EN 14487)
Vom Frischbeton zum Festbeton
Abb. 2.7.3Trockenspritzen: Baugrubensicherung
Verfahren trocken nass
System-Nummer 1 2 3 4
Untertagebau, Vortriebssicherung im Fels (Ausbruchssicherung) + + – ++
Untertagebau, Vortriebssicherung im Lockergestein (Ausbruchssicherung) ++ + ++ –
Untertagebau, einschaliger Ausbau + + – ++
Untertagebau, Abdichten von Wassereinbrüchen + ++ ++ –
Untertagebau, Ausgleich und Tragschicht für Abdichtungen + + – ++
Versiegelung der Felsoberfläche als Verwitterungsschutz ++ – + +
Baugrubensicherung ++ – + +
Instandsetzung und Verstärkung von Betonbauten ++ + ++ –
Bauwerke (Schalen, Kuppeln, Schwimmbassins, Spritzbetonhäuser) ++ + + –
Künstliche Felsen, Rollbrettbahnen, Rodel- und Bobpisten usw. ++ + + –
Spritzbetonrezeptur Trockenspritzen Nassspritzen
Druckfestigkeitsklasse C 25/30 C 35/45
Expositionsklasse XC3 XC3, XA2
Grösstkorn Dmax 8 mm 8 mm
Chloridgehaltsklasse Cl 0,20 Cl 0,20
Konsistenzklasse C0 F4
Zusätzliche Anforderungen:
Verarbeitungszeit 3 Std. 6 Std.
Frühfestigkeit nach 4 Std. – 4 N/mm2
Frühfestigkeit nach 12 Std. 10 N/mm2 –
Zementgehalt 350 kg/m3 425 kg/m3
Zusatzstoffe (Silicastaub) 25 kg/m3
Gesteinskörnung 1650 kg/m3
Sand 0–4 mm 60 M.-% 55 M.-%
Kies 4–8 mm 40 M.-% 45 M.-%
Fliessmittel (FM) nein 1,0 M.-% v. Z.
Verzögerer (VZ) 0,2 M.-% v. Z. 0,4 M.-% v.Z.
Erstarrungsbeschleuniger (SBE) 4,0 M.-% v. Z. 5,0 M.-% v.Z.
Für die Stoffraumrechnung gilt bei:
• Trockenspritzen: Zementgehalt in kg pro 1000 Liter lose geschüttete Gesteins-
körnung.
• Nassspritzen: Die Einwaage aller Betonkomponenten, fertig verdichtet, ergibt
1 m3 fertigen Beton.
Die Eigenschaften des Spritzbetons sind bezüglich Roh-
dichte, Druck-, Zug- und Scherfestigkeit etwa vergleich-
bar mit jenen von Normalbeton. Dank seines besonderen
Gefügeaufbaus ist Spritzbeton aber in der Regel dichter
und frostbeständiger als üblicher Beton gleicher Zu-
sammensetzung. Auch seine hervorragende Haftung auf
der Auftragsfläche und die beliebige Oberflächengestal-
tung zeichnen Spritzbeton aus. Je nach Anforderungen
kann er mit Bewehrungsnetzen mit oder ohne Rückver-
ankerung durch Anker und Dübel zusätzlich gesichert
werden. Dank der einfachen Handhabung gewinnt der
alternative Einsatz von Stahlfasern im Spritzbeton für
verschiedene Anwendungen an Bedeutung. Beispiele für
Spritzbetonzusammensetzungen finden sich in Abb. 2.7.4.
Betonpraxis 55
Vom Frischbeton zum Festbeton
Abb. 2.7.7Aufbringen vonSpritzbeton miteinem Spritzbeton-roboter
Abb. 2.7.8Gestalten mitSpritzbeton: Künst-licher Fels desBärengeheges imZürcher Zoo
Abb. 2.7.5Auskleidung einesBahntunnels mitSpritzbeton
Abb. 2.7.6Sicherung desGebirges mit Spritzbeton
Anwendung
Spritzbeton wird für die Ausführung von bewehrten und
unbewehrten Bauteilen verwendet. Der anteilig häu-
figste Einsatz erfolgt im Untertagebau für Sicherungs-
arbeiten bzw. für den Ausbau. Aber auch zur Auskleidung
von Becken und Kanälen, zur Sicherung von Hängen,
Böschungen und Baugruben (Abb. 2.7.3) oder zur Instand-
setzung schadhafter Bauwerke aus Beton und Mauer-
werk gelangt Spritzbeton zur Anwendung.
Einen Aufschwung erfuhr die Spritzbetontechnik durch
den Einsatz schnell erhärtender Spritzbetone zur Sofort-
sicherung im Untertagebau sowie durch die immer wei-
ter fortschreitende Entwicklung der Applikationstechnik.
Abb. 2.7.7 zeigt einen Spritzbetonroboter.
Keine andere Verarbeitungstechnologie erfordert so
umfangreiche Kenntnisse und praktische Erfahrung wie
der Spritzbeton. Besonders die Wasserdosierung, die
Druckluftförderung und Applikation beeinflussen die
Qualität und Effektivität des Spritzbetons erheblich. Die
Ausführung von Spritzbetonarbeiten ist deshalb im All-
gemeinen Spezialfirmen mit den notwendigen Fachkräf-
ten und Maschinen vorbehalten.
Betonpraxis56
Abb. 2.8.2Einbringen von selbstverdichtendem Beton
Vom Frischbeton zum Festbeton
Abb. 2.8.1Unterschiedliche Volumenverhältnisse vonvibriertem und selbstverdichtendem Beton
Vibrierter Beton Selbstverdichtender Beton (SCC)
Zementleim: 280 l/m3
Gesteinskörnung: 720 l/m3
Grösstkorn 32 mm
Zementleim: 365 l/m3
Gesteinskörnung: 635 l/m3
Grösstkorn 16 mm
Beim SCC liegt der Zementleimgehalt um rund 80 bis 100 Literüber der Menge, die zum Ausfüllen der Hohlräume der Gesteins-körnung notwendig ist. Dieser Überschuss ermöglicht das Fliess-verhalten des Betons.
2.8 Selbstverdichtender Beton
Entwicklung
Selbstverdichtender Beton (engl.: Self Compacting Con-
crete, Kurzform SCC) ist ein neuer Betontyp, der in den
1980er-Jahren in Japan entwickelt wurde und seit länge-
rem in Europa angewendet wird. Selbstverdichtender
Beton zeichnet sich durch ein besonders hohes Fliessver-
mögen aus. Dieser hochviskose Beton fliesst entmi-
schungsfrei, selbst bei Bauteilen mit anspruchsvoller
geometrischer Struktur, füllt Hohlräume selbständig aus
und entlüftet ohne Aufbringen von Verdichtungsenergie.
Der Einsatz eines selbstverdichtenden Betons kann den
Bauablauf erleichtern und baustofftechnische Vorteile
haben, wie z. B. die Herstellung komplexer Bauteile in
einem Arbeitsgang oder hohe Sichtbetonqualität. Ausser-
dem können die Gesamtbaukosten reduziert sowie die
Arbeitsbedingungen verbessert werden.
Technologische Besonderheiten
Betonkomponenten: Zementleim
Grundsätzlich kann SCC aus einer Mischung von Zement
und Zusatzstoffen (z.B. Steinkohlenflugasche, Kalkstein-
mehl) sowie Zusatzmitteln (Fliessmittel, Stabilisatoren)
oder unter Verwendung von Spezialzementen wie Flex-
tremo oder Bisolvo hergestellt werden. Flextremo hat
den Vorteil, dass die notwendigen Bestandteile des
Zementleims in der optimalen Kombination bereits im
Zement enthalten sind und aufwendige Eignungstests
entfallen können. Grundsätzlich ist für SCC ein höherer
Zementleimgehalt notwendig als für vibrierte Betone.
Dieser rührt zum einen vom hohen Leimbedarf durch
Verwendung von feinkornreichen Sieblinien her, und
wird zum anderen für die Einstellung der besonderen
Fliesseigenschaften des Betons benötigt. Dabei rechnet
man mit einem Leimüberschuss von etwa 80 bis 100
l/m3 gegenüber einem vibrierten Beton, siehe auch
Abb. 2.8.1. Dieser Überschuss ermöglicht das Fliess-
verhalten des Betons.
Betonkomponenten: Gesteinskörnung
Grundsätzlich kann gerundete oder gebrochene Gesteins-
körnung verwendet werden. Die gerundete Gesteins-
körnung hat den Vorteil, dass sie lose geschüttet einen
geringeren Hohlraumgehalt aufweist und entsprechend
weniger Zementleim benötigt. Gebrochene Gesteins-
körnungen haben jedoch den Vorteil, dass sie aufgrund
der grösseren Oberfläche bei gleichem Gewicht leichter
in der Schwebe zu halten sind. Wegen des deutlich er-
höhten Anteils an feiner Gesteinskörnung (Sand) ist es
besonders wichtig, die Feuchte dieser Korngruppe zu
berücksichtigen. Die Aussteuerung der Frischbetoneigen-
schaften ist ohne das Messen und Berücksichtigen der
Sandfeuchte nicht zu gewährleisten.
Um die unterschiedlichen Zusammensetzungen von vib-
riertem und selbstverdichtendem Beton zu verdeutlichen,
finden sich in Abb. 2.8.3 Beispielrezepturen aus der prak-
tischen Anwendung im Transportbetonbereich. Wegen
der erhöhten Ansprüche an die Oberflächenqualität
wird bei vorgefertigten Betonelementen mit deutlich
höheren Zementleimgehalten gearbeitet.
Betonpraxis 57
Vom Frischbeton zum Festbeton
Abb. 2.8.3Beispiele für die unterschiedlichen volume-trischen Anteile eines vibrierten Betonsgegenüber selbstverdichtendem Beton ohneund mit SCC-Zement (Flextremo)
Abb. 2.8.4Setzfliessmass
Frischbetoneigenschaften
Selbstverdichtender Beton hat ein sehr hohes Fliessvermö-
gen, das nicht mit dem üblichen Konsistenzprüfverfah-
ren (Verdichtungsmass, Ausbreitmass, Slump), sondern
nur mit Hilfe des sogenannten Setzfliessmassversuchs
(prEN 12350-8) bestimmt werden kann (Abb. 2.8.4). Die
Messwerte liegen zwischen 600 und 850 mm. Abwei-
chend von den Durchführungsbestimmungen der Norm
wird der Setztrichter in der Schweiz auch mit der kleinen
Öffnung auf die Platte gestellt, um ein Aufschwimmen
des Setztrichters zu verhindern. Liegt die kleine Öffnung
unten, ergeben sich um 20 bis 40 mm grössere Werte für
das Setzfliessmass. Es ist deshalb notwendig, die Versuchs-
durchführung vorgängig festzulegen. Wichtig ist, dass
man sich auf eine einheitliche Variante festlegt.
Der Zusammenhalt des Betons ist wegen der gegenüber
normalen Fliessbetonen deutlich höheren Viskosität des
d1sf =
d1 + d2
2d 2
Betonzusammensetzung Vibrierter Beton SCC SCC mit Flextremo
Dichte Masse Volumen Masse Volumen Masse Volumen
[kg/l] [%] [kg] [l] [%] [kg] [l] [%] [kg] [l]
ZementFlextremo 3R 2,93 440 150
Fluvio 3,06 300 98 380 124
Zusatzstoffe Hydrolent 2,24 70 31
ZusatzmittelFliessmittel 1,10 1,6 6,08 5,53
Stabilisator 1,05 0,2 0,76 0,72
Sand 0/4 2,68 36 687 256 50 849 317 50 864 322
Gesteins- Kies 4/8 2,70 5 96 36 15 256 95 20 348 129
körnung Kies 8/16 2,70 24 461 171 35 598 222 30 522 193
Kies 16/32 2,70 35 673 249
Gesamtgehalt 1917 712 1704 633 1735 645
Wasser 1,00 170 170 185 185 185 185
Luft 0,00 20 20 20
Zementleimvolumen 288 367 355
w/zeq-Wert 0,57 0,47 0,42
Konsistenzklasse F3 F6 (SCC) F6 (SCC)
[mm]
sf = Setzfliessmass
Betonpraxis58
Vom Frischbeton zum Festbeton
Abb. 2.8.5Betonieren mit SCC. Die Einbauequipebesteht nur noch aus einer Person
Zementleims stabil. Die Abstimmung aller Komponenten
bedarf einer guten Vorbereitung und genauer Stoff-
kenntnisse. Deshalb sollte für die anwendungsbezogene
Entwicklung eines geeigneten selbstverdichtenden Be-
tons eine Fachperson beigezogen werden, die auch über
Kenntnisse der speziellen Prüfverfahren zur Beurteilung
des SCC verfügt. Zu beachten ist auch die gegenüber
vibrierten Betonen längere Mischdauer (Abb. 2.4.1).
Einbringen des Betons
SCC verdichtet sich dank seiner besonderen Konsistenz
selbst, der Einsatz von Vibriernadeln erübrigt sich. Vibrie-
ren kann zu Entmischungen führen! Der Beton lässt sich
wie andere Betone transportieren und mit Krankübel
(Abb. 2.8.5) oder Pumpe einbringen. Die Betonoberfläche
bei SCC ist das genaue Spiegelbild der Schalung und zeigt
jede diesbezügliche Unebenheit. Der Schalungstyp muss
daher der Anforderung an die Oberfläche angepasst
werden. Mehraufwendungen für die Dichtheit entfallen
für normale Geschosshöhen (≤ 3,5 m); es können her-
kömmliche Schalungen ohne besondere Vorkehrungen
verwendet werden. SCC weist einen erhöhten Frisch-
betondruck auf. Für übliche Geschosshöhen bis 3,50 m
sind in der Regel keine besonderen Verstärkungsmass-
nahmen erforderlich, wie aus folgendem Rechenbeispiel
hervorgeht:
Rechenbeispiel für eine schwere Rahmenschalung
mit einem zulässigen Druck von 80 kN/m2 (= 8 t/m2):
• Wandhöhe h = 3,20 m
• SCC mit Dichte γ = 2350 kg/m3
Der Schalungsdruck entspricht dem hydrostatischen
Druck:
γ · g · h = 2350 · 10 · 3,20 = 75 200 N/m2 = 75,2 kN/m2
Der effektive Druck liegt damit unter dem zugelas-
senen Druck von 80 kN/m2.
Betonpraxis 59
Wegen des hydrostatischen Drucks sind bei Schalhöhen
über 3,5 m Spezialisten beizuziehen. Die DIN 18218
«Frischbetondruck auf lotrechte Schalungen» liefert
genaue Hinweise und Empfehlungen. Ferner ist bei SCC
der Auftrieb zu beachten. Grössere Aussparungen,
Einlagen und auf der Decke verlegte Lüftungsleitungen
müssen fachgerecht fixiert werden.
Die Geschwindigkeit des Betoneinbaus beeinflusst we-
sentlich die Oberflächenqualität. Deshalb sollte der
Beton so eingebaut werden, dass er genügend Zeit zum
Entlüften hat. Es muss dem Beton die Möglichkeit des
Fliessens und der selbständigen Entlüftung gegeben
werden. Andernfalls können sich Luftblasen zwischen
Beton und Schalhaut sammeln und zu Lunkern führen.
Auch ist für eine rasche Nachbehandlung des Betons zu
sorgen, da der Beton durch den erhöhten Zementleim-
gehalt eine etwas stärkere Schwindneigung aufweisen
kann (siehe Kap. 3.2).
Anwendungsbeispiele
Selbstverdichtender Beton wurde mit Erfolg bei den ver-
schiedensten Anwendungen eingesetzt. So reicht die
Palette derzeit vom Betonieren von Einfamilienhäusern
(C25/30 bis C45/55) bis zu hochbelasteten Stützen
(C 90/105). Zum einen galten das besondere Fliessverhal-
ten und die selbständige Entlüftung des Betons als Pro-
blemlöser bei extrem hochbewehrten und komplizierten
Bauteilen, zum anderen war es die ausgezeichnete Ober-
flächenqualität des Betons, die aufwendige Nacharbeiten
an Stützen und Elementen überflüssig werden liess.
Auch im Bereich des Untertagebaus hilft der Einsatz von
SCC das «komplizierte» Entlüften des Betons zu verein-
fachen und bewirkt immense Einsparungen bei Lärmbe-
kämpfungsmassnahmen und bei den Inventarkosten.
Weiterführende Informationen zur Planung und Verwen-
dung von SCC finden sich in der Broschüre «Selbstver-
dichtender Beton» der Holcim (Schweiz) AG.
Vom Frischbeton zum Festbeton
Abb. 2.8.7Vorfabrikation von Standardelementen. SCCeignet sich besonders für die Vorfabrikation
Abb. 2.8.6Mit SCC entfällt das Vibrieren, der Betonmuss nur noch abtaloschiert werden
Abb. 2.8.8SCC erleichtert das Betonieren einer Tunnel-zwischendecke
Betonpraxis60
Vom Frischbeton zum Festbeton
2.9 Leichtbeton
Leichtbeton wird unterschieden in haufwerksporigen und
in gefügedichten Leichtbeton. Darüber hinaus gibt es
noch Porenbeton, Porenleichtbeton und Schaumbeton.
Die gegenüber Normalbeton verringerte Rohdichte wird
bei Leichtbeton durch die Verwendung einer leichten
Gesteinskörnung erreicht. In der Praxis wird vorwiegend
gefügedichter Leichtbeton eingesetzt, der eine Trocken-
rohdichte zwischen 800 und 2000 kg/m3 und Druckfes-
tigkeiten von 9 bis 55 N/mm2 besitzt. Er wird für die Her-
stellung von Leicht-, Stahlleicht- und Spannleichtbeton
verwendet (SN EN 206-1 und Norm SIA 262).
Leichte Gesteinskörnungen
Typische für Leichtbeton verwendete Gesteinskörnungen
sind:
• Blähton
• Blähglas
• Schaumglas.
Blähton ist ein aus blähfähigem Ton industriell herge-
stellter Leichtzuschlag mit porigem Gefüge. Der Ton wird
getrocknet, gemahlen und bei rund 1200 °C zum Blähen
gebracht und zu kleinen Kügelchen gebrannt. Er zeichnet
sich durch seine runde Kornform und eine geschlossene
Oberfläche aus. Die gewünschten Eigenschaften lassen
sich je nach Einsatzgebiet gezielt produzieren.
Blähglas ist ein rein mineralischer, faserfreier, aus Recyc-
ling-Glas hergestellter Leichtzuschlag mit porigem Ge-
füge. Das gereinigte Altglas wird zu Glasmehl gemahlen
und bei rund 900 °C aufgebläht. Es zeichnet sich durch
seine runde Kornform und eine geschlossene Oberfläche
aus.
Schaumglas ist Recyclingglas, das gemahlen und unter
Zugabe von mineralischen Zuschlagstoffen bei 700 °C bis
800 °C aufgebläht wird. Anschliessend wird es gebrochen
und als Schaumglasschotter eingesetzt.
Betontechnologische Besonderheiten
Wird ein Beton durch äussere Kräfte gleichmässig bean-
sprucht (einachsiger Druck), so stellt sich in seinem Inne-
ren durch den inhomogenen Aufbau (Zementsteinmatrix
und Gesteinskörnung) ein ungleichmässiger Kraftfluss
Abb. 2.9.1Blähton
Abb. 2.9.2Blähglas
Abb. 2.9.3Schaumglas
(Druck- und Zugspannungen) ein, der für Normal- und
Leichtbeton charakteristische Unterschiede aufweist
(Abb. 2.9.4). In der schematischen Darstellung ist zu er-
kennen, dass sich im Normalbeton die Lastabtragung
vorwiegend auf die Gesteinskörner konzentriert und im
Leichtbeton vorwiegend auf die Zementsteinmatrix zwi-
schen den Gesteinskörnern.
Betonpraxis 61
Vom Frischbeton zum Festbeton
Rohdichte und Druckfestigkeit
Abhängig von der verwendeten Gesteinskörnung und der
Rohdichteklasse werden bei Leichtbetonen unterschiedli-
che Druckfestigkeitsklassen erreicht. Es besteht eine Kor-
relation zwischen der Rohdichte und der Tragfähigkeit von
Leichtbeton: Je niedriger die Rohdichte, umso geringer ist
auch die Druckfestigkeit. Abb. 2.2.3 und 2.2.4 (Kap. 2.2
«Festlegung des Betons») zeigen die Leichtbetondruck-
festigkeits- und Rohdichteklassen nach SN EN 206-1.
E-Modul
Der E-Modul hängt bei Leichtbeton wie bei Normalbeton
von der Druckfestigkeit, der Rohdichte und der verwen-
deten Gesteinskörnung ab. Er liegt bei Leichtbeton im
Bereich von 2000 bis 25 000 N/mm2. Bei gleicher Festig-
keitsklasse beträgt der E-Modul von Leichtbeton nur
etwa 30 bis 70% der Werte von Normalbeton.
Schwinden
Bei der Bemessung von Leichtbeton muss mit einem
höheren Endschwindmass als bei Normalbeton gerech-
net werden. Die Grundschwindmasse von Normalbeton
werden für Leichtbeton bis zur Festigkeitsklasse LC16/18
um den Faktor 1,5, ab LC20/22 um den Faktor 1,2 erhöht.
Kriechen
Bei gleicher Festigkeit und gleicher Beanspruchung durch
Dauerlast, also kriecherzeugender Betonspannung, zeigen
Leichtbetone der mittleren und oberen Festigkeitsklasse
ähnlich grosse Kriechverformungen wie Normalbeton.
Leichtbetone der unteren Festigkeits- und Rohdichte-
klassen weisen erhöhte Anfangskriechmasse auf. Für die
Bemessung wird bei Leichtbetonen der Festigkeitsklasse
bis und mit LC 16/18 von einer um rund 30% erhöhten
Kriechzahl ausgegangen.
Wärmeleitfähigkeit
Die Wärmeleitfähigkeit λ verändert sich abhängig von
der Rohdichte, dem Wassergehalt und der Temperatur
eines Stoffes. Je kleiner die Wärmeleitfähigkeit ist, desto
besser ist in der Regel auch die wärmedämmende Wir-
kung eines Baustoffs. Die Norm SIA 381/1 gibt für Leicht-
betone mit Gesteinskörnung aus Blähton Bemessungs-
werte für λ in Abhängigkeit von der Trockenrohdichte
gemäss Abb. 2.9.6 an.
Abb. 2.9.5Schnitt durch gefügedichten Leichtbeton
Abb. 2.9.4Schematische Darstellung der Lastabtragungbei Normalbeton (links) und Leichtbeton(rechts)
Normalbeton Leichtbeton
ρ [kg/m3] λ [W/mK]
1000 0,30
1250 0,50
1500 0,70
1700 1,00
Abb. 2.9.6Wärmeleitfähigkeit in Anhängigkeit derTrockenrohdichte für Leichtbeton (Bemes-sungswerte)
Betonpraxis62
Vom Frischbeton zum Festbeton
steinskörnung muss regelmässig gemessen und beim
Abwiegen berücksichtigt werden. Die empfohlene Min-
destmischdauer von gefügedichtem Leichtbeton, nach
Zugabe aller Bestandteile, beträgt 90 Sekunden.
Entmischen
Bei sehr weicher Konsistenz kann Leichtbeton zum Ent-
mischen neigen, d.h. die leichten Gesteinskörner schwim-
men auf. Die Zugabe von geeigneten Betonzusatzmitteln
(z. B. Luftporenbildner, Stabilisierer) und Zusatzstoffen
kann den Zusammenhalt des Frischbetons unterstützen
bzw. verbessern.
Verdichten
Beim Verdichten von Leichbeton ist auf einen sorgfälti-
gen Umgang mit dem Rüttler zu achten. Je geringer die
Rohdichte ist, umso eher neigt die Gesteinskörnung dazu
aufzuschwimmen. Die leichte Gesteinskörnung dämmt
die Rüttelenergie, daher sind die Rüttelabstände zu ver-
ringern.
Nachbehandlung
Die Temperaturerhöhung infolge Hydratationswärme bei
einem Bauteil aus Leichtbeton ist höher als bei Normal-
beton, da die leichte Gesteinskörnung wärmedämmende
Eigenschaften besitzt, die einen raschen Temperaturab-
fluss verhindern. Um Risse, die aus dem Temperatur-
gefälle zwischen Betonkern und -randzone entstehen, zu
vermeiden, empfehlen sich ein spätes Ausschalen (frü-
hestens nach 5 Tagen) und ein sofortiges Abdecken des
Bauteils mit Dämmmatten. Die hohe Wärmeentwicklung
im Leichtbeton ist auch beim Einbau von temperatur-
empfindlichen Installationen wie beispielsweise Kunst-
stoffleerrohren zu berücksichtigen.
Oberflächenhydrophobierung
Es wird empfohlen bei der Witterung ausgesetzten
Bauteilen die Oberfläche mit alkalibeständigen Mitteln
zu hydrophobieren, um den kapillaren Wassertransport
zu verhindern. Dabei werden die Oberfläche und die
oberflächennahen Poren mit einem dünnen, nicht immer
geschlossenen Film überzogen. Rein äusserlich ist diese
Schicht nicht erkennbar. Die Diffusion von Gasen wird
durch die Hydrophobierung nicht beeinträchtigt.
Abb. 2.9.7Nationalparkzentrum Zernez
Abb. 2.9.8Einfamilienhaus in Schaffhausen
© Schweizerischer Nationalpark
© Marx Architekten. Mammern
Dämmbeton
Unter Dämmbeton wird im Allgemeinen ein aus
«einem Guss» hergestellter, konstruktiv tragfähiger,
gefügedichter Leichtbeton verstanden, dessen heraus-
ragende Merkmale seine geringe Rohdichte im Bereich
von 800 bis 1000 kg/m3 und seine wärmedämmenden
Eigenschaften sind. Mit ihm ist es möglich Sichtbeton-
bauten herzustellen, die ohne aufwendige zweischali-
ge Konstruktionen oder zusätzliche Dämmschichten
auskommen können (Abb. 2.9.7 und 2.9.8).
Herstellung
Leichte Gesteinskörnung besitzt eine hohe Porosität und
kann, wenn sie ungeschützt im Freien lagert, erhebliche
Wassermengen aufnehmen. Die Eigenfeuchte der Ge-
Betonpraxis 63
Vom Frischbeton zum Festbeton
2.10 Hochfester Beton
Betone der Festigkeitsklassen C55/67 bis C100/115 (Abb.
2.2.3) werden als hochfeste Betone bezeichnet. Das we-
sentliche Merkmal ist ein besonders niedriger Wasser-
zementwert von etwa 0,25 bis 0,35, der ein sehr dichtes
Betongefüge mit geringem Kapillarporenanteil gewähr-
leistet. Damit werden nicht nur hochfeste, sondern auch
besonders dichte und dauerhafte Betonkonstruktionen
möglich. Voraussetzung sind einerseits geeignete Fliess-
mittel zur Gewährleistung einer leicht verarbeitbaren
Konsistenz bei geringem Wassergehalt und anderseits
der Einsatz von Silicastaub als Zusatzstoff zur Verbesse-
rung des Verbunds zwischen Zementstein und Gesteins-
körnung.
Abb. 2.10.1Vorgefertigte Stützen aus hochfestemBeton, hier ein C80/95, ermöglichen schlan-ke Querschnitte, geringe Transportkostenund erfüllen die Anforderungen des bau-lichen Brandschutzes
Hochfeste Betone erlauben deutlich geringere Bauteilab-
messungen, was Platz spart und Transportkosten redu-
ziert. Dies spiegelt sich in der wachsenden Verwendung
vorgefertigter hochfester Betonstützen wider. Die höhere
Dichtheit des Betons und der Widerstand gegen mecha-
nische und chemische Einflüsse wird bei Betondecken,
Umweltschutzbauwerken und Kraftwerken genutzt.
Betonkomponenten und Mixdesign
In der Regel wird für hochfesten Beton ein Zement der
Festigkeitsklasse 52,5 R verwendet. Die Zementgehalte
liegen über denen normalfester Betone, üblicherweise
zwischen 380 kg/m3 und 450 kg/m3. Der geringe Wasser-
anteil im Beton erlaubt keine vollständige Hydratation
des Zements mehr (w/z ≈ 0,40). Der Zementstein bleibt
so fast frei von ungebundenem Wasser, was die Bildung
von Kapillarporen vermindert. Der verbleibende, unhy-
dratisierte Zement wirkt als hochfeste Gesteinskörnung,
die einen optimalen Verbund mit dem umgebenden
Zementstein aufweist.
Etwa ab einer Festigkeitsklasse C70/85 wird Silicastaub
zugesetzt. Er reduziert den Calcium- und Ettringitgehalt
in der Kontaktzone zwischen Zementstein und Gesteins-
körnung und wandelt diese in das härtere Calciumsilicat-
hydrat um. Da Silicastaub in der Handhabung nicht unbe-
denklich ist, empfiehlt sich ein Silicastaubzement (z. B.
Fortico 5R), der durch die gemeinsame Vermahlung von
Zementklinker und Silicastaub eine gleichmässige Dosie-
rung, Homogenität und einen wirksamen Aufschluss ge-
währleistet. Die Zugabe eines weiteren puzzolanischen
Abb. 2.10.2 Bruchbilder von Normal- und hochfestemBeton. Der Bruch geht bei hochfestem Beton(rechts) durch das Gesteinskorn
Betonpraxis64
Vom Frischbeton zum Festbeton
Zusatzstoffs – Steinkohlenflugasche (Hydrolent) – wird
empfohlen, wenn hochfester Beton als SCC verarbeitet
wird oder der Beton eine geringe Hydratationswärme
ausweisen soll. Inerte Zusatzstoffe eignen sich wegen
ihres hohen Wasseranspruchs nicht für hochfesten Beton.
Zur Gewährleistung einer guten Verarbeitung trotz gerin-
gen Wassergehalts kommen Fliessmittel auf Basis von
Polycarboxylatethern zum Einsatz. Bei hochfestem SCC
können neben den Fliessmitteln noch Stabilisatoren ver-
wendet werden.
Während bei normalfestem Beton bei der Druckprüfung
stets der Zementstein lange vor der Gesteinskörnung
versagt, bestimmen im hochfesten Beton die Qualität
und Eigenschaften der Gesteinskörnung die erreichbare
Festigkeit entscheidend mit. Dies gilt grundsätzlich für
runde oder gebrochene Gesteinskörnung und wird im
Bruchbild hochfester Betone leicht sichtbar. Der Bruch
verläuft hier nicht mehr nur durch den Zementstein, son-
dern ebenfalls durch das Gesteinskorn (Abb. 2.10.2).
Sande für hochfesten Beton sollen eine konstante Korn-
grössenverteilung und einen geringen Gehalt an Fein-
anteilen aufweisen. Der damit verbundene tiefe Wasser-
anspruch verbessert die Verarbeitung des Betons wesent-
lich. Deshalb sind Brechsande für hochfesten Beton
ungeeignet. Bei Festigkeitsklassen > C90/105 empfiehlt
sich die Verwendung von Hartsteinsplitten im Grobkies
ab 4 mm. Dazu zählen Diabas, Granit, Basalt, aber auch
Mischgesteine. Das Grösstkorn von hochfestem Beton
wird in der Regel auf 16 mm (bei Splitten 22 mm) be-
grenzt.
Die je Anwendung gewünschten Frisch- und Festbeton-
eigenschaften bestimmen die Betonzusammensetzung
hochfester Betone. Typische Betonzusammensetzungen
für vibrierten hochfesten Beton, hochfesten SCC und
hochfesten Beton mit geringer Hydratationswärme-
entwicklung sind in Abb. 2.10.3 dargestellt.
Betonzusammensetzung Hochfester Beton Hochfester SCC Hochfester Beton mit geringer
Hydratationswärmeentwickl.
C60/75 C80/95 C80/95
Dichte Masse Volumen Masse Volumen Masse Volumen
[kg/l] [%] [kg] [l] [%] [kg] [l] [%] [kg] [l]
ZementFortico 5R 3,06 460 150 480 157
Protego 4 3,01 380 126
Zusatzstoffe Hydrolent 2,24 120 54 120 54
ZusatzmittelFliessmittel 1,10 0,9 4,14 3,76 1,4 6,72 6,11 0,8 3,04 2,76
Stabilisator 1,05 0,2 0,96 0,91
Sand 0/4 2,68 45 791 295 50 801 299 42 740 276
Gesteins-Kies 4/8 2,70 20 354 131 25 403 149
körnungKies 8/16 2,70 35 620 230 25 403 149
Splitt 4/8 2,70 23 408 151
Splitt 8/16 2,70 35 621 230
Wasser 1,00 170 170 170 170 140 140
Luft 0,00 20 15 20
Zementleimvolumen 344 402 343
Volumen Gesteinskörnung 656 598 657
w/zeq-Wert 0,37 0,32 0,33
Abb. 2.10.3Beispiele für eine Betonzusammensetzunghochfester Betone für verschiedene Anwen-dungen
Betonpraxis 65
Vom Frischbeton zum Festbeton
Herstellung
Hochfester Beton kann in jedem Betonwerk hergestellt
werden, das über die erforderlichen Betonkomponenten
und eine Ausrüstung zur Bestimmung der Feuchten in
der Gesteinskörnung verfügt. Wegen der geringen
Wassermenge und den längeren Aufschlusszeiten der
Fliessmittel wird eine leicht erhöhte Mischdauer von
etwa 90 Sekunden empfohlen.
Verarbeitung und Nachbehandlung
Hochfester Beton ist in der Regel von zäher Konsistenz.
So benötigt er einen höheren Aufwand beim Einbringen,
Verteilen und Verdichten. Allgemein sollte die doppelte
Verdichtungsenergie gegenüber einem Normalbeton
aufgebracht werden. Dieser Mehraufwand entfällt bei
der Herstellung als hochfester SCC. Soll hochfester Beton,
insbesondere solcher mit erhöhten Splittanteilen ge-
pumpt werden, ist eine geeignete leistungsfähige Pumpe
auszuwählen und die möglichen Fördermengen sind in
einem Vorversuch zu bestimmen.
Da die Nachbehandlung die Druckfestigkeit und Dichtig-
keit des hochfesten Betons in der Betonrandzone mass-
gebend bestimmt, soll ihr besondere Beachtung ge-
schenkt werden. Die Massnahmen zum Schutz des Be-
tons müssen unmittelbar nach der Fertigstellung der
Betonoberfläche beginnen, da durch den niedrigen
Wassergehalt im Beton ein erhöhtes Risiko für das Aus-
trocknen des Betons in der Randzone besteht. So können
flächige Bauteile wie Brückendecken mit feuchten
Jutebahnen und einer darüberliegenden Folie vor dem
Austrocknen geschützt werden. Massige Bauteile müs-
sen sowohl vor Austrocknung als auch vor Auskühlung
geschützt werden, um Risse aus Temperaturspannungen
zu vermeiden (Abb. 2.10.5 und 2.10.6). Bei geschalten
Elementen im Elementbau entfällt dieses Problem.
Abb. 2.10.4 Brückenelemente aus hochfestem BetonC80/95
Abb. 2.10.5 Hochfester Beton C80/95 in massigen Stein-schlagwürfeln mit geeigneter Nachbehand-lung durch Thermomatten
Abb. 2.10.6Steinschlagwürfel aus hochfestem Beton;fertig ausgeschalt und einsetzbar für diePrüfung von Schutznetzen im Gebirge
Betonpraxis66
Vom Frischbeton zum Festbeton
2.11 Recyclingbeton
Mineralische Bauabfälle («Bauschutt»)
Die mineralischen Bauabfälle lassen sich in Ausbauasphalt,
Strassenaufbruch, Betonabbruch und Mischabbruch
unterteilen. Beton- und Mischabbruch werden aus dem
Rückbau von bewehrten oder unbewehrten Betonkon-
struktionen und Betonbelägen sowie aus Massivbautei-
len wie Beton, Backstein-, Kalksandstein- und Naturstein-
mauerwerk gewonnen.
Recyclingbaustoffe/Recycling-Gesteinskörnung
Durch die Aufbereitung (Sortieren, Brechen, Sieben, Wa-
schen) von Beton- und Mischabbruch entstehen die so-
genannten Recyclingbaustoffe Betongranulat und Misch-
abbruchgranulat. In loser Form, als Granulat, können sie
als Kieskoffer mit Deckschicht und in gebundener Form
für die Herstellung von Recyclingbeton verwendet wer-
den. Die geforderte Qualität der Recyclingbaustoffe wird
vom Hersteller mit einer Materialanalyse nachgewiesen.
Diese gilt als erfüllt, wenn sich die Haupt- und Neben-
gemengteile der Bafu-Richtlinie zur Verwertung minerali-
scher Bauabfälle bzw. der SN 670 062 entsprechen (Abb.
2.11.1).
Eigenschaften der Recyclingbaustoffe
Recycling-Gesteinskörnungen weisen je nach Art der
Aufbereitung, der Herkunft der Ausgangsmaterialien und
ihrer Zusammensetzung unterschiedliche Eigenschaften
auf. Durch das Brechen von Beton- und Mischabbruch
werden Feinstanteile (Mehlkorngehalt ≤ 0,125 mm) an-
gereichert, die die Eigenschaften von Recyclingbeton sehr
stark beeinflussen können. Recycling-Gesteinskörnungen
müssen die Anforderungen der SN EN 12620 erfüllen.
Recyclingbeton
Als Recyclingbeton wird ein Beton nach SN EN 206-1 be-
zeichnet, dessen Gehalt an Gesteinsteinskörnung zu
mindestens 25 M.-% aus Betongranulat und/oder Misch-
abbruchgranulat im Sinne der Bafu-Richtlinie zur Verwer-
tung mineralischer Bauabfälle besteht. Zurzeit wird das
SIA-Merkblatt 2030 «Recyclingbeton» erarbeitet, das auf
dem heutigen Sachstand basiert und die aktuellen Trag-
werksnormen und Umweltvorschriften berücksichtigt. Es
soll die sichere Anwendung von Recyclingbeton im Beton-
bau nach Norm SIA 262 ermöglichen.
Recyclingbeton mit Betongranulat wird im konstruktiven
Bereich häufig angewendet. Die Bemessung kann wie
Beton mit natürlicher Gesteinskörnung nach Norm SIA
262 «Betonbau» erfolgen.
Recyclingbeton mit Mischabbruchgranulat wird im kon-
struktiven Bereich bisher nur sehr vereinzelt angewandt,
da sich die Betoneigenschaften von Beton aus natür-
licher Gesteinskörnung und denjenigen von Beton mit
Mischabbruchgranulat deutlich unterscheiden können.
Geringe Gehalte an Mischabbruchgranulat bis 5 M.-%,
die als Verunreinigung in Normal- und Recyclingbeton
mit Betongranulat auftreten können, sind jedoch in der
Regel problemlos.
Folgende Aspekte sind bei der Herstellung von Recycling-
beton mit Beton- und/oder Mischabbruchgranulat be-
sonders zu beachten:
• Die Recycling-Gesteinskörnung ist sorgfältig herzustel-
len.
• Der Feuchtegehalt der Gesteinskörnungen ist zu
berücksichtigen.
• Es ist eine zweckmässige Sieblinie zu verwenden.
Recyclingbaustoffe Ausbauasphalt Kies-Sand Betonabbruch Mischabbruch Fremdstoffe
Betongranulat ≤ 3 M.-% 1) ≥ 95 M.-% ≤ 2 M.-% ≤ 0,3 M.-%
Mischabbruchgranulat ≤ 3 M.-% ≥ 97 M.-% ≤ 0,3 M.-%
1) Betongranulat, das als Gesteinskörnung für Beton nach Norm vorgesehen ist, darf keinen Ausbauasphalt enthalten.
Abb. 2.11.1Anforderungen an die Gemengteile vonRecyclingbaustoffen. Der Hauptgemengteilist dunkel hinterlegt
Betonpraxis 67
Vom Frischbeton zum Festbeton
• Je nach Anforderung sind Fliessmittel zu verwenden.
• Das Zementleimvolumen ist auf den Hohlraumgehalt
der lose geschütteten Gesteinskörnung abzustimmen.
Bezeichnung nach SN EN 206-1
Wird Recyclingbeton nach SN EN 206-1 eingesetzt, gelten
dieselben Anforderungen wie für Beton mit natürlicher
Gesteinskörnung und es sollten dabei folgende Festle-
gungen gemacht werden:
• Beton nach SN EN 206-1
• Druckfestigkeitsklasse
• Expositionsklasse
• Nennwert des Grösstkorns
• Chloridgehaltsklasse
• Konsistenz
• Zusätzliche Anforderungen:
• Recyclingbeton
• Gesteinskörnungen: Anteil Betongranulat und/oder
Mischabbruchgranulat (mindestens 25 M.-%)
• E-Modul (mittlerer Elastizitätsmodul Ercm)
• Rohdichte (mittlere Rohdichte ρrcm)
Eigenschaften von Recyclingbeton
In Abb. 2.11.4 wird ein typischer Beton mit natürlicher
Gesteinskörnung einem Recyclingbeton mit Betongranu-
lat und einem Recyclingbeton mit Mischabbruchgranulat
gegenübergestellt. Bei gleichbleibender Konsistenz wird
für die Herstellung eines Recyclingbetons mehr Zement,
mehr Zusatzmittel und/oder mehr Wasser benötigt als
für einen Beton mit natürlicher Gesteinskörnung. Bei
gleichbleibender Druckfestigkeit ist der E-Modul beim
Recyclingbeton bedeutend kleiner als beim Beton mit
natürlicher Gesteinskörnung. Aus Abb. 2.11.4 ist auch
ersichtlich, dass die Differenz zwischen Gesamtwasser-
gehalt und wirksamem Wassergehalt beim Recyclingbe-
ton gross ist. Der Feuchtegehalt der Recycling-Gesteins-
körnung ist für die Herstellung von Recyclingbeton von
enormer Bedeutung.
Die Eigenschaften des Recyclingbetons hängen sehr eng
mit denen der verwendeten Gesteinskörnung (Recycling-
Gesteinskörnung und/oder natürliche Gesteinskörnung)
sowie mit der Herstellung zusammen. Vor allem Misch-
Abb. 2.11.2Mischabbruch- (links) und Betongranulat(rechts): Gesteinskörnung aus aufbereite-tem, gemischtem mineralischem Abbruch-und Rückbaumaterial bzw. aus reinemBetonabbruch. Die Kornform ist bei beidengebrochen
Abb. 2.11.3Einbau Recyclingbeton auf Baustelle
Betonpraxis68
Vom Frischbeton zum Festbeton
abbruchgranulat weist aufgrund seiner stofflichen
Zusammensetzung Schwankungen auf, die sich auf die
Frisch- und Festbetoneigenschaften auswirken. Diese
Eigenschaften bestimmen dadurch auch die jeweiligen
Anwendungsbereiche.
Recyclingbeton wird im Hochbau, im Strassenbau, bei
Kanalisationsbauten, Werkleitungen und Hilfsbauten als
Konstruktionsbeton, als Mager-, Sicker-, Füll-, Spritz- und
Walzbeton eingesetzt.
Die Dauerhaftigkeit ist noch nicht ausreichend unter-
sucht. So liegen z. B. zur Alkali-Aggregat-Reaktion, Frost-
beständigkeit, Karbonatisierung oder zum Chloridwider-
stand von Recyclingbeton erst wenige Informationen vor.
Es sind diesbezüglich mehrere Forschungsarbeiten im
Gange.
Abb. 2.11.5Recyclingbeton mit Betongranulat im Frisch-betonzustand
Betonzusammensetzung Beton mit natürlicher Recyclingbeton mit Recyclingbeton mit
Gesteinskörnung Betongranulat Mischabbruchgranulat
Zement Fluvio 4 [kg/m3] 320 325 335
Zusatzstoff Hydrolent [kg/m3] – 40 –
Zusatzmittel Fliessmittel [%] 0,6 1,2 1,2
Gesteins-natürlich [%] 100 50 –
körnungBetongranulat [%] – 50 –
Mischabbruchgranulat [%] – – 100
WasserGesamtwassergehalt [kg/m3] 170 225 240
wirksamer Wassergehalt [kg/m3] 158 175 170
Luft [%] 1,5 1,7 2,0
Rohdichte [kg/m3] 2440 2340 2260
Konsistenz [–] C3 C3 C3
Druckfestigkeit 28 Tage [N/mm2] ≈ 45 ≈ 45 ≈ 45
E-Modul 28 Tage [N/mm2] ≈ 35 000 ≈ 27 000 ≈ 23 000
w/zeq-Wert [–] 0,49 0,51 0,51
Expositionskl. [–] XC4 XC1, XC2 XC1, XC2
Abb. 2.11.4Recyclingbeton im Vergleich mit Beton mitnatürlicher Gesteinskörnung
Betonpraxis 69
Vom Frischbeton zum Festbeton
2.12 Sichtbeton
Unter Sichtbeton werden im Allgemeinen Betonflächen
verstanden, die für den Betrachter als Oberfläche sicht-
bar bleiben und an die hinsichtlich des Aussehens beson-
dere Anforderungen gestellt werden. In der Schweiz
bestehen keine verbindlichen Vorschriften (Normen,
Richtlinien, Merkblätter usw.) hinsichtlich Planung und
Realisierung von Sichtbetonbauten. Detaillierte Ausfüh-
rungen und Empfehlungen sind der Sichtbetonbroschüre
der Holcim Schweiz zu entnehmen.
Im Wesentlichen unterscheidet man bei der Herstellung
von Sichtbetonflächen zwischen den Oberflächen, bei
denen die Schalhaut als Gestaltungselement benutzt
wird und Betonflächen, die nachträglich bearbeitet wer-
den. In beiden Fällen kann die Farbe als weiteres gestal-
terisches Merkmal eingesetzt werden.
Eine hohe Gleichmässigkeit der Sichtbetonqualität lässt
sich nur erzielen, wenn ausser besonderen Anforderun-
gen an die Schalhaut auch hohe Anforderungen an die
Betonzusammensetzung, Betonherstellung, die Beton-
verarbeitung und Nachbehandlung gestellt werden.
Daneben ist eine gute Zusammenarbeit aller am Sicht-
betonbau beteiligten Personen unerlässlich.
Komponenten
Grundsätzlich gelten bei Sichtbeton die gleichen Voraus-
setzungen für die Herstellung wie für andere Betone.
Nachfolgend sind die wichtigsten Kriterien zusammen-
gestellt.
Zement
Für die Herstellung von Sichtbeton sind alle Zemente
nach SN EN 197-1 (vgl. Kap. 1.1) geeignet. Da die Farbe
des Zements jene der Betonoberfläche beeinflusst, soll
während der Ausführung eines Objekts weder die
Zementsorte noch das Lieferwerk gewechselt werden.
Wasser
Jedes Wasser aus öffentlichen Trinkwasserversorgungen
ist zur Herstellung von Sichtbeton geeignet (vgl. Kap. 1.2).
Bei der Verwendung von Rest- und/oder Recyclingwasser
sind vorgängig Versuche notwendig.
Gesteinskörnung
Die Gesteinskörnung muss aufgrund ihrer Anwendung
im Freien frost- und witterungsbeständig sein. Zudem
darf während der Ausführung die Herkunft der Gesteins-
körnung nicht geändert werden, um die gleichmässige
Farbtönung der Betonoberfläche nicht zu beeinträchti-
gen. Das Grösstkorn ist grundsätzlich auf die Bauteil-
geometrie und den Bewehrungsgehalt abzustimmen.
Zusatzmittel
Bei der Herstellung von Sichtbeton können alle Zusatz-
mittel gemäss SN EN 934-1 eingesetzt werden (vgl. Kap.
Die Ansichtsfläche wird beeinflusst durch
• Art und Material der Schalhaut
• Einsatzhäufigkeit und Reinigungszustand der
Schalhaut
• Dichtigkeit der Schalung
• Anordnung der Bindstellen und Fugen
• Steifigkeit des Schalungssystems
• Menge und Art des Trennmittels
• Betonzusammensetzung und -herstellung
• Einbau und Verdichten des Betons
• Witterung bei Herstellung
• Nachbehandlung
• Gestaltung durch nachträgliche Oberflächen-
bearbeitung
• Gestaltung durch Oberflächenstrukturierung
(Matrizen)
• Gestaltung durch Einfärben (Pigmente).
Abb. 2.12.1Kunsthaus Bregenz
© Kunsthaus Bregenz Tomas Riehle/artur
Betonpraxis70
Vom Frischbeton zum Festbeton
1.4). Dazu werden in der Regel Betonverflüssiger (BV)
und Fliessmittel (FM) zur besseren Verarbeitung des
Betons eingesetzt. Zusatzmittel haben einen nur gerin-
gen Einfluss auf die Farbe der Betonoberfläche, insbeson-
dere dann, wenn sie transparent sind.
Betonzusatzstoffe
Als Zusatzstoffe werden bei Sichtbeton hauptsächlich
Steinkohlenflugasche, Steinmehl sowie Farbpigmente
verwendet. Beim Einsatz von Steinkohlenflugasche sind
schwarze Verfärbungen an der Betonoberfläche nicht
auszuschliessen. Deshalb wird dringend empfohlen, dies-
bezüglich Vorversuche durchzuführen.
Betonzusammensetzung
Grundsätzlich ist die Verwendung eines Betons nach
Eigenschaften gemäss SN EN 206-1 oder eines Betons
nach Zusammensetzung möglich. Im Normalfall emp-
fiehlt sich ein Beton nach Eigenschaften (z. B. NPK-Betone).
Die Betonzusammensetzung muss eine gute Verarbeit-
barkeit (kein Entmischen oder Bluten beim Einbau und
Verdichten) gewährleisten. Zur Erzielung guter Sichtbeton-
flächen hat sich das Einhalten folgender Punkte
bewährt:
• ausreichend hoher Mehlkorngehalt (Zement, Zusatz-
stoffe und Anteile der Gesteinskörnung ≤ 0,125 mm)
gemäss den Werten in Abb. 1.3.19
• Kornzusammensetzung entspricht einer stetigen
Kurve gemäss Abb. 1.3.16 und ist im oberen Bereich
der Kurve anzusetzen
• gleichmässige Betonzusammensetzung, gegebenen-
falls unter Verwendung eines verflüssigenden Zusatz-
mittels
• Zementgehalt mindestens 350 kg/m3 (bei einem
Grösstkorn von 32 mm)
• w/z-Wert kleiner 0,50 und möglichst konstant (Abwei-
chungen bewirken erkennbare Farbunterschiede an
Betonoberfläche)
• ausreichender Zusammenhalt (kein Entmischen) und
ausreichendes Wasserrückhaltevermögen (kein Bluten)
des Frischbetons.
Konsistenz
Die richtige Konsistenz ist bei der Herstellung von Sicht-
beton eine wichtige Voraussetzung. Sie ist abhängig von
der Bauteilgrösse und vom Bewehrungsgehalt zu wäh-
len. Zum einwandfreien Füllen der Schalung und zum
Umschliessen der Bewehrung eignen sich Betone ab der
Abb. 2.12.2Anbau des International Institute forManagement Development in Lausanne
Abb. 2.12.3Treppenlauf im Dock Midfield, Flughafen Kloten
Betonpraxis 71
Konsistenz F3. Vibrierbetone, die nicht zum Bluten nei-
gen und eine weiche, nicht ausschliesslich über den
Wassergehalt erzielte Konsistenz (F4 bis F5) aufweisen,
ergeben bezüglich Farbkonstanz, Helligkeit und Porigkeit
die gleichmässigsten Sichtbetonoberflächen. Bei SCC ist
ein Setzfliessmass von 700 mm anzustreben.
Bauausführung
Um eine gleichmässige Farbtönung der Betonoberfläche
und eine geschlossene Oberfläche zu erhalten, gilt es fol-
gende technische Aspekte zu berücksichtigen:
Schalung
Der Einfluss der Schalungen wird in Kap. 2.13 separat
behandelt.
Bewehrung
Bei der Bewehrung sind folgende Punkte zu beachten:
• Bemessung nach Norm SIA 262
• Koordination mit Haustechnik
• keine langen Standzeiten, um Rostverfärbungen zu
vermeiden
• Bewehrung und Einbauteile fachgerecht fixieren
(Bindedrähte immer von Schalhaut abgewendet!)
• ausreichend Platz für Einbringhilfen und Vibriernadeln
vorsehen.
Betoneinbau und -verdichtung
Gerade beim Einbringen und beim Verdichten des Betons
sind viele Aspekte von Bedeutung:
• gleicher w/z-Wert bei jeder Mischung, ungeachtet der
Eigenfeuchte der Gesteinskörnung
• ausreichend lange, definierte Mischzeit (mindestens
60 Sekunden)
• gleichmässige Frischbetontemperatur
• ausreichende und gleichmässige Verdichtung
• Entmischung verhindern mit möglichst kurzen
Transportwegen, Fallhöhen unter 1,0 m, kurzen
Schüttabständen, Betonierlagen unter 50 cm und dich-
ten Schalungsfugen
• Beton nicht gegen Schalung oder Bewehrung schüt-
ten, sondern mittig einbringen
• auf ähnliche klimatische Verhältnisse (Temperatur,
Feuchte, Wind) bei der Betonherstellung achten.
Vom Frischbeton zum Festbeton
Nachbehandlung
Die Nachbehandlung ist bei Sichtbetonbauten von gros-
ser Wichtigkeit. Zu beachten ist insbesondere:
• vorsichtiges und zügiges Ausschalen
• kein Bauteil darf ausgeschalt werden, bevor der Beton
nicht ausreichend erhärtet ist
• vermeiden zu langer Verweildauer des Betons in der
Schalung (Verfärbung der Oberfläche)
• ausreichende, gleichmässige Nachbehandlung
• Berücksichtigung der klimatischen Verhältnisse
(Temperatur, Feuchte, Wind).
Als Nachbehandlungsmassnahmen kommen in Frage:
• Feuchthalten (Verhinderung Ausblühungen bzw.
Aussinterungen, vgl. Kapitel 3.4)
• Abdecken mit Folien (Verhinderung direkter Kontakt
Folie mit Betonoberfläche, Verhinderung einer
Kaminwirkung, Verdunstungsschutz)
• Auflegen von wasserspeichernden Abdeckungen (z.
Bsp. Thermomatten, Geotextil (Jute)) unter ständigem
Feuchthalten, um Ausblühungen vorzubeugen.
Sichtbetonoberflächen dürfen nach dem Ausschalen nicht
direkt starken Niederschlägen ausgesetzt oder mit Wasser
besprüht werden. Ferner empfiehlt es sich, bereits fertig-
gestellte bzw. ausgeschalte Sichtbetonflächen mit einem
Kanten- und Eckenschutz gegen mechanische Beschädi-
gungen zu schützen.
Abb. 2.12.4Mehrfamilienhausaus eingefärbtemund selbstverdich-tendem Sichtbeton
Betonpraxis72
Vom Frischbeton zum Festbeton
Abb. 2.13.1Auswirkung einer undichten Schalung
Abb. 2.13.2Abgerissene Betonhaut
Abb. 2.13.3Auf der Holzschalung haftende Betonhaut
Abb. 2.13.4Beispiel einer gelungenen, strukturiertenBetonoberfläche
2.13 Einfluss der Schalungen
Die Schalungen sind wichtig für das Gelingen eines Bau-
werks, sie verleihen der Betonoberfläche Form, Struktur
und Farbe und geben dem Beton die massgerechte Form.
Oft wird ihnen nicht die nötige Beachtung geschenkt.
Wahl der Schalungen
Die Wahl der Schalungstypen bzw. der Schalungshaut
erfolgt in der Regel durch den Planer (Ingenieur) und die
des Schalungssystems durch das Bauunternehmen. Es
sind folgende Kriterien zu berücksichtigen:
• Bauobjekt/Bauteil
• angestrebte Qualität der Betonoberfläche (Leistungs-
beschrieb)
• Anzahl der möglichen Wiederverwendungen
• Aufwand für die Erstellung
• Einbring- und Verdichtungsart des Betons
• Wärmeisolationsvermögen
• Preis.
Verwendete Schalungsmaterialien/Schalhaut
• rohe, ungehobelte Holzbretter
• vorbehandelte Holzbretterschalungen
• kunststoffbeschichtete Schalungen (Polyester, Poly-
styrol, Linoleum, Elastomere usw.)
• Vollkunststoffplatten
• Stahl.
Anforderungen an die Schalung
• Massgenauigkeit
• Dichtigkeit (Abb. 2.13.1)
• Steifigkeit, keine Deformationen (Formstabilität)
• Sauberkeit
• geringe Haftung am erhärteten Beton (Abb. 2.13.2 und
Abb. 2.13.3)
• gefällige Oberflächenstruktur (Abb. 2.13.4).
• Lagerung (Art, Ort)
• Kombination alt/neu vermeiden
• Standsicherheit
• betonverträglicher Werkstoff als Schalhaut.
Neue Schalungen weisen zu Beginn alle die ungefähr
gleiche Qualität auf. Oberflächenverletzungen (z.B. Nagel-
löcher, Dellen usw.) verschleissen film- und kunststoffbe-
schichtete Mehrschichtholzplatten, wobei die Lebens-
Betonpraxis 73
Vom Frischbeton zum Festbeton
Abb. 2.13.6Auswirkung unterschiedlicher Saugfähigkeitvon Holzschalungen auf die Betonoberfläche
Schalungstypen
Norm SIA 118/262 «Allgemeine Bedingungen für Beton-
bau» definiert die Oberflächenbeschaffenheit von Scha-
lungen mit folgenden Bezeichnungen (Abb. 2.13.5):
• Typ 1: normale Betonfläche
• Typ 2: Betonfläche mit einheitlicher Struktur
• Typ 3: Sichtbetonfläche mit Brettstruktur
• Typ 4: Sichtbetonfläche mit Tafelstruktur.
Diese Schalungstypen bestimmen – unabhängig von
einer späteren Bearbeitung oder Behandlung – den
Oberflächencharakter des Betons.
Schalhaut
Die Schalhautoberfläche kann saugend bis nicht saugend
sein. Bei der Auswahl der geeigneten Schalhaut sind hin-
sichtlich des Saugverhaltens grundsätzliche Unterschiede
zu beachten. Saugfähige Schalhautoberflächen ergeben
im Allgemeinen eine leicht raue, geschlossene Beton-
oberfläche, weil sie überschüssiges Wasser und Luftblasen
aufsaugen. Es sollten in einer Schalfläche nur Holzbretter
verwendet werden, die eine gleiche Anzahl von Wieder-
verwendungen hinter sich haben, da bei jedem Einsatz
das Saugvermögen des Holzes zurückgeht und sich da-
durch die Farbe der Betonoberfläche ändert. Rohe Holz-
bretter sind vor der Erstverwendung mit Zementleim ein-
zuschlämmen, um den die Zementhydratation störenden
Holzzucker zu entfernen und die Unterschiede in der Saug-
fähigkeit des Holzes etwas auszugleichen (Abb. 2.13.6).
Nicht saugfähige, wasserabweisende Schalhautoberflä-
chen begünstigen partielle Feinstmörtelanreicherungen.
Dies führt zu farblichen Unregelmässigkeiten an der
Betonoberfläche (Wolkenbildung), jedoch auch zu sehr
glatten Oberflächen. Starke oberflächliche Entmischun-
gen können zur Beeinträchtigung der Dauerhaftigkeit
führen (Kap. 3.1 «Entmischung des Betons»). Daher sind
für der Witterung ausgesetzte Bauteile saugfähige Scha-
lungen oder die Einlage von wasserabführenden Scha-
lungsbahnen, z.B. aus Polypropylengeweben, vorteilhaf-
ter. Abb. 2.13.7 erläutert den Einfluss des Saugverhaltens
der Schalhautoberfläche auf die Betonoberfläche.
Trennmittel
Trennmittel werden verwendet, um die Schalungselemen-
te einwandfrei von der Betonoberfläche lösen zu können
und gleichzeitig das Schalungsmateriel zu schützen und
dauer filmbeschichteter Mehrschichtholzplatten kürzer
ist als jene der kunststoffbeschichteten. Vollkunststoff-
platten sind diesem Verschleiss nicht ausgesetzt, weil
Oberflächenverletzungen ihre Lebensdauer nicht beein-
trächtigen.
Schalung Typ 1: normaleBetonfläche
Schalung Typ 2: Betonflächemit einheitlicher Struktur
Schalung Typ 3: Sichtbeton-fläche mit Brettstruktur
Schalung Typ 4: Sichtbeton-fläche mit Tafelstruktur
Abb. 2.13.5Bezeichnungen der Schalungstypen gemässNorm SIA 118/262
Vom Frischbeton zum Festbeton
Betonpraxis74
zu konservieren. Sie sind dünn und gleichmässig sowie
grundsätzlich vor dem Einbau der Bewehrung aufzutragen.
Überschüssiges Trennmittel ist mit einem Gummilappen
abzuwischen. Fleckenbildung sowie unterschiedliche
Grautönungen und Absandungen bzw. Erhärtungsstö-
rungen auf Betonoberflächen sind häufig auf unsach-
gemässes Auftragen des Trennmittels zurückzuführen
(Abb. 2.13.8). Bei der Verwendung von Trennmitteln gilt
es Folgendes zu beachten:
• Trennmittel sind grundsätzlich nach den Angaben des
Herstellers zu verwenden
• möglichst umweltverträgliche und gesundheitlich un-
bedenkliche Trennmittel verwenden
• möglichst konstante Ablüftzeit der Trennmittel inner-
halb einer Fläche (abhängig von Art des Trennmittels)
• Eignung des Trennmittels an Probeflächen ermitteln.
Weitergehende Informationen zu Schalungen sind auch
der Publikation «Sichtbeton» der Holcim (Schweiz) AG zu
entnehmen.
Schalhautoberfläche saugend nicht saugend
Farbe der Betonoberfläche dunkler heller
w/z-Wert der Betonrandzone niedriger höher
Anzahl Luft- und Wasserporen geringer höher
Neigung zum Abmehlen/Absanden etwas höher geringer
Grautonunterschiede höher geringer
Neigung zu Feinstanteilanreicherungen geringer stärker
Quell- und Schwindneigung höher geringer
Abb. 2.13.7Qualitative Angaben zu Auswirkungen desSaugverhaltens der Schalhautoberfläche aufjene des Betons.
Abb. 2.13.8Auswirkung von Trennmitteln auf dieBetonoberfläche. Links: überschüssigesTrennmittel mit Lappen entfernt, rechts:überdosiertes Trennmittel
Betonpraxis 75
Austrocknungsgeschwindigkeit
Die Austrocknungsgeschwindigkeit hängt ab von der:
• Lufttemperatur
• Betontemperatur
• relativen Luftfeuchte
• Windgeschwindigkeit.
Typische Auswirkungen dieser Faktoren sind in Abb. 2.14.4
und Abb. 2.14.5 dargestellt. Abb. 2.14.6 zeigt Zusammen-
hänge zwischen den genannten Grössen auf und lässt
sich zum Abschätzen der Austrocknungsrate verwenden.
Vom Frischbeton zum Festbeton
Abb. 2.14.2Ummantelungeiner Betonstützemit Thermomatte
2.14 Nachbehandlung
Zweck und Ziele
Die Nachbehandlung hat den Zweck, den jungen Beton
vor Wasserverlust und äusseren Umwelteinflüssen zu
schützen. Druckfestigkeit allein garantiert keine Dauer-
haftigkeit, der Beton muss auch dicht sein. Gerade im
oberflächennahen Bereich ist ein Zementstein mit hoher
Dichtigkeit und einer möglichst geringen Porosität sehr
wichtig für einen erhöhten Widerstand gegen Karbona-
tisierung und das Eindringen schädigender Stoffe sowie
gegen Abrieb. Unter Nachbehandlung versteht man alle
Massnahmen, die dazu geeignet sind, den frisch verar-
beiteten und jungen Beton bis zum Erreichen einer aus-
reichenden Festigkeit zu schützen. Die wichtigsten Ziele
der Nachbehandlung sind der Schutz vor:
• vorzeitigem Austrocknen durch Wind, Sonne, trocke-
ne Kälte
• extremen Temperaturen (Kälte/Hitze) und raschen
Temperaturwechseln
• Auswaschung bei Niederschlägen
• Erschütterung.
Vorzeitiges Austrocknen
Besonders wichtig ist der Schutz gegen vorzeitiges Aus-
trocknen in der Betonrandzone, mit dem unmittelbar
nach dem Einbringen zu beginnen ist. Folgen des zu frü-
hen Wasserverlusts im oberflächennahen Bereich sind:
• Entstehen starker Frühschwindrisse (Kap. 3.2 «Riss-
bildung»)
• geringe Festigkeit
• Neigung zum Absanden («Verdursten»)
• geringere Dichtigkeit und Dauerhaftigkeit
• verminderter Verschleisswiderstand
• erhöhte Gefahr späterer Schwindrisse.
Schutzmassnahmen gegen vorzeitiges Austrocknen
• saugende Schalungen sind vor dem Betonieren
mit Wasser vorzunässen
• in der Schalung belassen
• mit Folien abdecken (Abb. 2.14.1)
• mit Thermomatten abdecken (Abb. 2.14.2)
• wasserhaltende Abdeckungen aufbringen (Jute,
Geotextilmatten)
• flüssige Nachbehandlungsmittel aufbringen
(Curing compound, Abb. 2.14.3)
• kontinuierliches Besprühen mit Wasser
• Unterwasserlagerung (Fluten)
• Kombination der aufgeführten Massnahmen.
Abb. 2.14.1Abdecken einer Betondecke mit Plastikfolie
Abb. 2.14.3Aufsprühen eines Nachbehandlungsmittels
Betonpraxis76
0,8
Vom Frischbeton zum Festbeton
Abb. 2.14.6Diagramm zum Abschätzen der Austrock-nungsrate an offen liegenden Betonflächen. Oben rot eingezeichnetes Beispiel: Lufttem-peratur: 28 °C, relative Luftfeuchte: 50%,Betontemperatur: 28 °C, Windgeschwindig-keit: 5 m/s. Ergebnis: Austrocknungsrate =0,8 kg/m2 · Std.
1
Druc
kfes
tigke
it [%
]
Prüfalter [Tage]
100
75
50
25
3 7 28 900
ohneFeucht-halten
dauerndesFeuchthalten
Feucht-halten bis
7 Tage
Zeit [Stunden]0
Früh
schw
inde
n [m
m/m
]
4
3
2
1
06 12 18 24
mit einem Nachbehandlungsmittelgeschützter Beton
ungeschützter Beton beiWindgeschwindigkeit von 20 km/h
ungeschützter Beton beiWindgeschwindigkeit von 10 km/h
Abb. 2.14.4Einfluss des Feucht-
haltens auf dieFestigkeitsentwick-
lung des Betons inder oberflächen-
nahen Zone (0–10 mm)
Abb. 2.14.5Frühschwinden als
Folge mangelhafterNachbehandlung
bei extremenWitterungs-
bedingungen
Extreme Temperaturunterschiede
Bei Wärme (z. B. starke Sonneneinstrahlung) dehnt sich
der Beton aus, bei Kälte (z. B. Abkühlung durch starken
Niederschlag) zieht er sich zusammen. Dies führt zu
Spannungen, wenn der Beton bei der Verformung behin-
dert wird oder wenn sich extreme Temperaturunterschie-
de innerhalb des Betonkörpers einstellen können. Deshalb
ist zu verhindern, dass zwischen der Betonoberfläche
und dem Betonkern grössere Temperaturunterschiede als
15 bis 20 °C entstehen und der noch nicht ausreichend
erhärtete Beton schroffen Temperaturwechseln ausge-
setzt wird. Überschreiten die Spannungen die noch ge-
ringe Zugfestigkeit des jungen Betons, führt dies zu Rissen.
Massnahmen zur Verminderung der Temperaturunter-
schiede sind in Abb. 2.14.7 aufgeführt. Weitere Mass-
nahmen zum Vermeiden oder Verringern von Tempera-
turunterschieden oder deren Auswirkungen finden sich
in Kapitel 3.2 «Rissbildung».
Mechanische und dynamische Einwirkungen
Diese können während des Erstarrens und in der ersten
Zeit des Erhärtens ein Betonbauwerk schädigen, wenn
sie das Betongefüge oder den Verbund zwischen Beton
Bei einem Normalbeton mit einem Zementgehalt von300 kg/m3 und einem w/z-Wert von 0,55 bedeutet eineAustrocknungsrate von 0,8 kg/m2 · Std., dass nach einerStunde das in den obersten 5 mm des Betons enthalteneWasser verdunstet ist.
35 mmBewehrungs-überdeckung
5 mm/Std.Austrocknung an der exponierten Oberfläche
Betonpraxis 77
Vom Frischbeton zum Festbeton
Abb. 2.14.7Nachbehandlungs-massnahmen beiverschiedenenAussentemperaturen
zu verlängern. Festigkeitsentwicklung und Nachbehand-
lungsdauer müssen so gewählt werden, dass auch die
oberflächennahen Zonen die Festigkeit und die Dichtheit
des Betongefüges erreichen, die für die Dauerhaftigkeit
der Betonoberfläche und damit auch für die Beweh-
rungsüberdeckung und den Schutz der Bewehrung not-
wendig sind. Die Festigkeitsentwicklung wiederum
hängt eng mit der Betonzusammensetzung, der
Frischbetontemperatur, der Lufttemperatur und den
Bauteilabmessungen zusammen.
Normative Anforderungen
In den Schweizer Normen werden keine Angaben zum
Verzicht auf Nachbehandlungsmassnahmen gemacht
und es existieren keine Angaben über den Beginn einer
Nachbehandlung. Die Art und Dauer einer Nachbehand-
lung, der Schutz des Betons und der Ausschalzeitpunkt
sind in Norm SIA 262 geregelt. Gemäss Norm SIA 118/262
ist die Nachbehandlungsdauer – sofern nichts anderes
vereinbart wurde – während 5 Tagen zu gewährleisten.
Massnahmen Aussentemperaturen in °C
– 3 5 10
unter bis bis bis über
– 3 + 5 10 25 25
Holzschalung nässen; Stahlschalung vor Sonneneinstrah-
lung schützen. Abdecken oder Aufsprühen von Nachbe-● ●
handlungsmittel oder Feuchthalten durch kontinuierliches
Benetzen
Abdecken oder Aufsprühen von Nachbehandlungsmittel ● ●
Vorwärmen der Schalung und Bewehrung.
Abdecken oder Aufsprühen von Nachbehandlungsmittel; ●
Auflegen von Thermomatten
Vorwärmen der Schalung und Bewehrung.
Abdecken mit Thermomatten. Betontemperatur●
mindestens 3 Tage lang auf + 10 °C halten
(Bauteil umschliessen und beheizen)
Hinweis
Wird zur Nachbehandlung ein Nachbehandlungs-
mittel (Curing Compound) aufgesprüht, muss bei
nachträglicher Betonbeschichtung der Untergrund
vorbehandelt werden (z.B. Sandstrahlen, Wasser-
hochdruck).
und Bewehrungsstahl lockern. In den ersten 36 Stunden
nach Einbringen bzw. Erhärtungsbeginn des Betons dür-
fen keine solche Einwirkungen auftreten.
Chemische Angriffe
Chemische Angriffe durch biologische Einwirkungen und
durch aggressive Stoffe sind möglichst lange vom jungen
Beton fernzuhalten.
Niederschläge
Niederschläge können häufig bleibende Schäden (hohe
Porosität, verminderte Dauerhaftigkeit, Auswaschungen)
am frischen oder jungen Beton verursachen. Deshalb ist
vor dem Betonieren die vorbereitete Schalung von ste-
hendem Wasser zu befreien. Der frisch eingebrachte Be-
ton ist vor Regen zu schützen, gegebenenfalls mit Folien
oder durch Einhausung.
Nachbehandlungsmassnahmen
Die Art (Abb. 2.14.7) und die Dauer der Nachbehandlung
richten sich vorwiegend nach den herrschenden Witte-
rungsbedingungen, der Festigkeitsentwicklung des Be-
tons und den zu schützenden Bauteilen (Geometrie des
Bauteils) sowie nach den örtlichen Möglichkeiten. Über
die Dauer der Nachbehandlung orientieren die Produkt-
Informationen der Holcim Zement-Dokumentation.
Nachbehandlungs- und Ausschalfristen sind um die An-
zahl der effektiven Frosttage (Temperaturen unter 0 °C)
Betonpraxis78
Vom Frischbeton zum Festbeton
Abb. 2.15.1Typische Druck-festigkeits- und
Verarbeitbarkeits-statistik währenddes Sommerhalb-
jahrs. Daten aus derQualitätssicherung
eines Transport-betonwerks
Abb. 2.15.2Auswirkung der Temperatur auf die Entwick-lung der Druckfestigkeit von Beton
2.15 Betonieren bei warmerWitterung
Im Sommerhalbjahr stellt man oft einen Abfall der
durchschnittlichen 28-Tage-Betondruckfestigkeit von
einigen N/mm2 fest. Man spricht vom sogenannten Som-
merloch (Abb. 2.15.1). Es handelt sich dabei um eine aus
März April Mai Juni Juli Aug. Sept. Okt.
1,10
Verd
ichtu
ngsm
ass
nach
Wal
z
20
25
30
35
40
45
50
55
60
28-T
age-
Druc
kfes
tigke
it [N
/mm
2 ]
1,05
Druc
kfes
tigke
it [%
]
25
50
75
100
0
nach28 Tagen
nach1 Tag
Temperatur [°C]10 20 30 40 50
Höhere Betontemperatur
Die im Allgemeinen höhere Betontemperatur bewirkt
eine schnellere Zementhydratation. Diese führt zu einer
höheren Frühfestigkeit, weil sich gegenüber niedrigeren
Temperaturen rascher Zementhydratkristalle bilden, die
allerdings kleiner sind. Kleinere Kristalle können sich
weniger intensiv verfilzen als grössere. Es stellt sich auch
eine höhere Porosität ein. Da der Grad der Kristallverfil-
zung und die Porosität die Endfestigkeit des Betons er-
heblich beeinflussen, nimmt diese ab (Abb. 2.15.2).
allen Ländern mit ausgeprägten saisonalen Temperatur-
unterschieden bekannte Erscheinung. Sie ist vornehmlich
auf drei Ursachen zurückzuführen
• höhere Betontemperatur
• unzulässige Wasserzugabe
• ungleichmässige Mischung.
Betonpraxis 79
Vom Frischbeton zum Festbeton
Abb. 2.15.3Benetzen der Schalung
Unzulässige Wasserzugabe
Bei hohen Temperaturen nimmt das Ansteifen des Betons
zu. Auch eine höhere Ausgangskonsistenz bei Transport-
beton durch höhere Fliessmittelgehalte kann dieses Ver-
halten nicht ganz kompensieren. Deshalb ist die Versu-
chung gross, den Beton durch die Zugabe von Wasser
besser verarbeitbar zu machen. Doch bereits mit geringen
Mengen zusätzlichen Wassers im Beton fällt die Festig-
keit zwangsläufig ab (vgl. Abb. 2.4.5); noch mehr aber lei-
det die Dauerhaftigkeit des Betons.
Ungleichmässige Mischung
Namentlich bei hoher Temperaturdifferenz zwischen dem
Zement und dem auch im Sommer kühlen Anmach-
wasser kann es vorkommen, dass der Zement sich nicht
gleichmässig in der Mischung verteilt. Dadurch können
geringe Festigkeitseinbussen entstehen. Um den Beton-
festigkeitsabfall bei heisser Witterung in engen Grenzen
zu halten, schreibt die Norm SIA 262, Ziffer 6.4.5.5, eine
Frischbetontemperatur von höchstens 30 °C vor. Bei
Beton, an den besondere Anforderungen gestellt werden,
sollte die Frischbetontemperatur auf maximal 25 °C be-
grenzt werden.
Neben dem Verlust an Endfestigkeit (Abb. 2.15.2) und
Dauerhaftigkeit hat eine höhere Betontemperatur
noch weitere unerwünschte Auswirkungen:
• Die schnellere Zementhydratation bewirkt ein rasche-
res oder sogar vorzeitiges Ansteifen des Betons, wo-
durch seine Verarbeitung beeinträchtigt wird (Kap. 2.3
«Verarbeitbarkeit und Konsistenz»).
• Der Beton, namentlich seine Oberfläche, trocknet
rascher aus. Dies gilt insbesondere bei hoher Wind-
geschwindigkeit, intensiver Sonneneinstrahlung und
niedriger relativer Luftfeuchte. Die Nachbehandlung
(Kap. 2.14 «Nachbehandlung») soll den Wasserentzug
vermeiden, oder es muss für kontinuierliche Wasser-
zufuhr auf die Betonoberfläche gesorgt werden.
Andernfalls bleibt die Zementhydratation unvoll-
ständig, wodurch die Endfestigkeit der vorzeitig
ausgetrockneten, oberflächlichen Partien, insbeson-
dere aber deren Dauerhaftigkeit, noch zusätzlich
reduziert würde. Auch neigen solche Bauteile stark
zum Frühschwinden und der damit zusammenhän-
genden Rissbildung (Kap. 3.2 «Rissbildung») sowie
bei Sichtbeton zu hässlichen Unterschieden in den
Grautönen.
Faustregel
10 Liter mehr Anmachwasser pro m3 Beton verursa-
chen einen 28-Tage-Druckfestigkeitsverlust von bis
zu 5 N/mm2.
Betonpraxis80
Vom Frischbeton zum Festbeton
Massnahmen zur Kontrolle der Betontemperatur
Die Temperatur T eines Frischbetons kann mit
folgender Formel näherungsweise abgeschätzt wer-
den:
Da die Zementtemperatur durch den Einbau von spe-
ziellen Kühlern in den Zementmahlanlagen auf 60 °C
oder weniger reduziert wird, ist ihr Einfluss auf die
Betontemperatur relativ gering.
Massnahmen zum Senken der Betontemperatur
• Anbringen einer Wärmeisolation am Kiessilo
• Kühlen des Grobkieses durch Besprengen mit
Wasser 1)
• Kühlen des Zugabewassers mit Eis 1)
• Kühlen der Betonmischung mit flüssigem Stick-
stoff.
1) Die Zugabewassermenge ist entsprechend zu redu-
zieren.
Betonieren bei warmer Witterung verlangt gute
Planung und Vorbereitung
• Die Anlieferung des Frischbetons muss so mit
seiner Verarbeitung koordiniert werden, dass er
zügig eingebaut werden kann.
• Für das Betonieren sind genügend Gerätschaften
und Personal einzuplanen, damit das Einbringen
und das Verdichten des Frischbetons ohne Verzug
erfolgen können.
• Unterlage und Schalung dürfen dem Frischbeton
kein Wasser entziehen. Die Schalung ist deshalb
vor dem Einbringen des Betons zu benetzen (Abb.
2.15.3). Übermässiges Wässern von Schalung und
Untergrund ist zu vermeiden (keine Wasserlachen).
• Sind die für ein erfolgreiches Betonieren bei hoher
Temperatur erforderlichen Voraussetzungen aus
irgendwelchen Gründen nicht gegeben, muss auf
eine kühlere Tageszeit ausgewichen werden.
• Das Verwenden von Abbindeverzögerern kann die
Nachteile der rascheren Zementhydratation weit-
gehend beheben. Sie sind aber wenig wirksam
gegen vorzeitiges Ansteifen des Betons, auch
erfordert ihr Einsatz eine verlängerte Nachbe-
handlung. Wenn die Wirkung eines bestimmten
Verzögerers auf einen Zement nicht schon von
früheren Verwendungen her bekannt ist, muss
sie durch Vorversuche abgeklärt werden, um eine
zweckentsprechende Verzögererdosierung zu
ermöglichen.
Tb = 0,7 · Tg + 0,2 ·Tw + 0,1 · Tz
Tb: Betontemperatur
Tg: Gesteinskörnungstemperatur
Tw: Wassertemperatur
Tz: Zementtemperatur
Beispiel: Bekannt sind:
Tg = 21 °C
Tw = 15 °C
Tz = 50 °C
Gesucht ist die Betontemperatur Tb:
Tb = 0,7 · 21 + 0,2 · 15 + 0,1 · 50 = 22,7 °C
Betonpraxis 81
Vom Frischbeton zum Festbeton
Abb. 2.15.4Aufsprühen eines Nachbehandlungsmittelsunmittelbar nach dem Abziehen des Betons
Einbringen und Verdichten
• Kurze Liegezeit und schnellstmögliche Verarbei-
tung des Frischbetons sind oberstes Gebot.
• Das Baustellenpersonal ist mit den Besonderhei-
ten und Anforderungen des Betonierens bei
hohen Temperaturen vertraut zu machen.
• Sind unvorhergesehene Wartezeiten nicht zu ver-
meiden, muss der Beton im Fahrzeug und im Um-
schlaggerät vor direkter Wind- und Sonnenein-
wirkung geschützt werden. Die Trommel des
Fahrmischers kann dazu mit Wasser berieselt
werden.
• Die nachträgliche Wasserzugabe auf der Bau-
stelle ist streng zu verbieten, und das Einhalten
des Verbots ist zu kontrollieren. Ausnahmen sind
nur gestattet, wenn das zusätzliche Wasser im
Fahrmischer mit dem Beton gut durchgemischt
werden kann und dies auf dem Lieferschein ver-
merkt wird.
Nachbehandlung – die ersten Stunden nach dem
Einbringen sind entscheidend
• Frühzeitige und fortgesetzte Nachbehandlung
verhindert rasches Austrocknen, mindert die
Rissgefahr und steigert zudem Dichtigkeit und
Druckfestigkeit.
• Die Nachbehandlung muss unmittelbar nach
dem Einbringen des Betons beginnen (Abb.
2.15.4).
• Die Nachbehandlung muss sich über mehrere
Tage erstrecken. Detaillierte Angaben über ihre
Dauer sind für jede einzelne Zementsorte den
Holcim Produkt-Informationsblättern zu entneh-
men.
• Über Nachbehandlungsverfahren, Nachbehand-
lungs- und Abdeckmittel orientiert das Kapitel
2.14 «Nachbehandlung».
Betonpraxis82
Vom Frischbeton zum Festbeton
Abb. 2.16.2Erforderliche Zeit zum Erreichen der Gefrier-beständigkeit des Betons (Betondruckfestig-keit ≥ 5 N/mm2) in Abhängigkeit vom w/z-Wert bei verschiedenen Betontemperaturenund Zementarten
2.16 Betonieren bei kalterWitterung
Gefahren bei tiefer Temperatur
Abb. 2.16.1 zeigt, dass vor allem die Frühfestigkeit, etwas
weniger die Endfestigkeit (90 Tage), bei tieferer Beton-
temperatur deutlich abfällt. Kühle Witterung erfordert
deshalb zusätzliche Massnahmen bei der Herstellung
und dem Einbau von Beton. Nach Norm SIA 262, Ziffer
6.4.5.5, darf ohne besondere Massnahmen die Tempe-
ratur des Betons beim Einbringen + 5 °C nicht unter-
schreiten.
0,7w/z
-Wer
t
0,6
0,5
0,4
10 20 30 40 50 Zeit[Std.]
+15
°C
CEM I 42,5 CEM I 52,5
+15
°C
+5
°C
+5
°C
0
[–]
100
Dru
ckfe
stig
keit
[%]
80
40
20
2 7 28 90Zeit [Tage]
120
60
Massnahmen zur Betonherstellung bei kühler
Witterung
Schon bei der Betonherstellung kann die bei kühler
Witterung erforderliche Festigkeits- und Wärmeent-
wicklung durch folgende Massnahmen günstig beein-
flusst werden:
• Anheben der Frischbetontemperatur durch gezielte
Erwärmung des Zugabewassers und/oder Erwär-
mung der Gesteinskörnung.
• Anheben des Zementgehalts und/oder Verwenden
von Zement hoher Wärmeentwicklung (Normo
5R) bei sonst gleichen Ausgangsstoffen. Dadurch
wird die Frühfestigkeit angehoben.
• Herabsetzen des w/z-Werts durch Einsatz eines
Fliessmittels (FM). Beton mit weniger Über-
schusswasser ist weniger frostgefährdet.
• Beschleunigen der Festigkeitsentwicklung durch
den Einsatz eines chloridfreien Erhärtungsbe-
schleunigers (HBE).
• Bauteile oder ganzes Bauwerk vor Wärmeverlust
und Luftzug schützen.
Bei Betonoberflächen mit erhöhten Anforderungen wird
empfohlen, die Frischbetontemperatur auf + 10 °C zu
erhöhen. Sinkt die Betontemperatur unter den Gefrier-
punkt, kommt die Festigkeitsentwicklung praktisch zum
Stillstand. Gefriert Wasser im jungen Beton, kann das
Betongefüge durch den dabei entstehenden Eisdruck
gelockert oder gesprengt werden. Ein so geschädigter
Beton muss entfernt werden. Beton ist immer vor dem
Gefrieren zu schützen, solange er eine Druckfestigkeit
von 5 N/mm2 noch nicht erreicht hat.
Abb. 2.16.2 zeigt in Abhängigkeit von Zementsorte, w/z-
Wert und Betontemperatur, wie viele Stunden der Beton
erhärten muss, damit die genannte Mindestfestigkeit
erreicht wird.
Abb. 2.16.1Festigkeitsentwicklung von Beton (mit CEM I 42,5 N) in Abhängigkeit derBetontemperatur
+ 20 °C
+ 5 °C
Betonpraxis 83
Vom Frischbeton zum Festbeton
Abb. 2.16.3Messen der Festigkeitsentwicklung miteinem Reifecomputer
Abb. 2.16.4Thermomatten schützen Betonmauern vorübermässigem Wasserverlust und Abküh-lung
Massnahmen auf der Baustelle bei kühler Witterung
Betonieren bei niedrigen Aussentemperaturen erfor-
dert auch auf der Baustelle entsprechende Schutz-
massnahmen:
• Es darf weder auf gefrorenem Baugrund noch auf
gefrorenen Bauteilen betoniert werden.
• Der vorgewärmte Beton ist zügig in die von Schnee
und Eis befreite Schalung einzubauen und sofort
zu verdichten.
• Unmittelbar nach dem Einbringen muss der Beton
vor Wärmeentzug geschützt werden. Damit wird
die eigene Wärmeentwicklung durch die Zement-
hydratation aufrechterhalten. Die einfachste Lö-
sung sind Holzschalungen mit dämmenden Eigen-
schaften. Die Ausschalfristen sind zu verlängern.
Als geeignetes Mittel erweist sich auch das Ab-
decken mit Thermomatten (Abb. 2.16.4).
• Kann die Thermomatte nicht direkt auf die Beton-
oberfläche gelegt werden, ist der Beton vor Zug-
luft zu schützen.
• Während der Erhärtungszeit muss der Beton
nicht nur vor Wärmeverlust, sondern auch vor
Feuchtigkeitsverlust geschützt werden, weil bei
kaltem und/oder trockenem Wetter der Feuchtig-
keitsgehalt der Luft sehr gering ist.
• Sinkt die Betontemperatur während des Erhär-
tens zeitweise unter den Gefrierpunkt, sind die
Ausschalfristen mindestens um die Anzahl der
Frosttage zu verlängern.
Betonpraxis84
Ursachen und Verhütung von Betonschäden
Abb. 3.1.1Kiesnester durchEntmischung als
Folge zu hoherFallhöhe und/oder
zu dichterBewehrung
3.1 Entmischungserscheinungen
Beim Transport, Fördern, Einbringen und Verdichten kön-
nen verschiedenartige Entmischungen eintreten, die die
Betonqualität und/oder das Aussehen mehr oder weniger
beeinträchtigen. Man unterscheidet folgende Entmi-
schungen:
• zwischen verschiedenen Korngrössen der Gesteins-
körnung
• zwischen Gesteinskörnung und Zementleim
• zwischen Mehlkornanteil und Wasser.
In der Praxis können diese Entmischungsarten nicht ein-
deutig unterschieden werden.
Die wichtigsten Erscheinungsformen der Entmischung
sind:
• Kiesnester als Anreicherungen von grober Gesteins-
körnung im Beton (Abb. 3.1.1)
• Schleppwasser, d.h. lokale Anreicherungen von über-
schüssigem Wasser mit feinen Zement- und Gesteins-
körnungsbestandteilen an senkrechten Schalungen
(Abb. 3.1.2)
• Bluten: überschüssiges Anmachwasser sammelt sich
auf der Betonoberfläche an (Abb. 3.1.3). Die Folgen
sind unregelmässige, abgesandete, poröse Oberflächen
• Mikroentmischungen, das Entmischen von Zement
und Feinsand, unter denen das optische Erscheinungs-
bild der Betonoberfläche leidet (Abb. 3.1.4).
Abb. 3.1.2Auswirkung von
Schleppwasser aufAussehen der
Betonoberfläche
Abb. 3.1.4Unansehnliche Betonoberfläche als Folgeeiner Mikroentmischung, d.h. Entmischungdes Zementmörtels in Zement und Feinsand
Abb. 3.1.3Überschüssiges Anmachwasser sammelt sichan der Oberfläche (Bluten)
Ursachen und Abhilfemassnahmen
Die wichtigsten Ursachen von Betonentmischun-
gen, aus denen sich auch bereits die Abhilfemass-
nahmen ableiten lassen, sind:
• undichte Schalungen, sodass Zementleim aus der
Schalung austreten kann (Siebwirkung)
• zu dichte Bewehrung (Siebwirkung)
• ungenügende Überdeckung der Bewehrung
• ungeeignete Betonzusammensetzung (schlecht
abgestimmte Kornzusammensetzung, zu geringe
Zementdosierung, zu «flüssige» Konsistenz des
Frischbetons, übermässige Dosierung eines
Fliessmittels
• für die Bauteildimensionen zu grosses Grösstkorn
• zu kurze Mischzeit
• fehlerhaftes Einbringen des Betons (zu intensives
Vibrieren, Nichtgebrauch von Schüttrohren bei
hohen Fallhöhen, zu grosse Abstände zwischen
den einzelnen Einbringstellen).
3 Ursachen und Verhütung vonBetonschäden
Betonpraxis 85
Ursachen und Verhütung von Betonschäden
Abb. 3.2.1Durchgehende Risse mit Wassereindringungals Folge behinderten Schwindens in einer Parkhausdecke
3.2 Rissbildung
Beton ist ein relativ sprödes Material. Verglichen mit sei-
ner Druckfestigkeit weist der Beton eine sehr geringe
Zugfestigkeit auf, weshalb die Normen aus Vorsichts-
gründen in den meisten Fällen von den Ingenieuren ver-
langen, die Zugfestigkeit bei der Dimensionierung nicht
einzurechnen. Erreichen oder überschreiten die Zugbean-
spruchungen im Beton dessen Zugfestigkeit, die bei
herkömmlichen Betonen 2 bis 3 N/mm2 beträgt, treten
unvermeidlich Risse auf. Die Zugbeanspruchungen und
das sich daraus ergebende Rissrisiko können einen oder
mehrere der folgenden Gründe haben:
• zu rasche Austrocknung des Betons, z. B. fehlende
Nachbehandlung
• Temperaturspannungen, z. B. aus Hydratationswärme
• Temperaturänderungen
• Lasteinwirkungen, z. B. Eigengewicht, Gebrauchslast
aus Verkehr
• aufgezwungene oder behinderte Verformung,
z. B. Fundationssetzungen, Schwinden
• Frosteinwirkung
• chemische Reaktionen, z. B. Bewehrungskorrosion,
Alkali-Kieselsäure-Reaktion.
Auch wenn diese Risse schwer vermeidbar sind, stellen
sie selten eine Gefahr für die Sicherheit des Bauwerks
dar, solange sie dank geeigneter Massnahmen ein an-
nehmbares Mass nicht überschreiten.
Neben dem ästhetischen Schaden, den Betonoberflächen
durch Risse erleiden, können sich auftretende Risse auch
nachteilig auf die Dauerhaftigkeit des Bauwerks auswir-
ken, falls sie das Eindringen aggressiver Substanzen er-
möglichen, die den Beton und die Bewehrung schädigen
(Abb. 3.2.1). Dies ist im Allgemeinen dann der Fall, wenn
die Rissbreiten 0,3 bis 0,4 mm überschreiten oder wenn
es sich um durchgehende Risse handelt. In letzterem Fall,
und wenn ein Betonbauwerk mit hoher Dichtigkeit ge-
fordert ist, wird eine Beschränkung der Rissbreiten auf
maximal 0,1 bis 0,2 mm empfohlen. Gewisse Massnah-
men erlauben es, das Rissrisiko und die Rissbreiten stark
zu reduzieren oder in bestimmten Fällen gar zu verhin-
dern. Um dies zu erreichen, sind in Abhängigkeit der
Rissursache Massnahmen in den folgenden Bereichen
zu planen:
• Entwurf, Bemessung und konstruktive Durchbildung
des Bauwerks
• Zusammensetzung, Verarbeitung und Nachbehand-
lung des Betons
• Bau- und Betonieretappen.
Entwurf, Bemessung und konstruktive Durchbildung des
Bauwerks
Die Wahl des statischen Systems sowie Anzahl und Lage
der Fugen beeinflussen die Grösse der Zugspannungen
aus behinderten Zwangsverformungen (z. B. infolge
Schwindens) im Beton stark. Sobald diese Spannungen
die Zugfestigkeit des Betons überschreiten, treten unaus-
weichlich Risse auf. Nur eine Vorspannung kann die Riss-
bildung verhindern, weil die Druckspannungen, die sie
im Beton aufbaut, die Zugspannungen vermindern und
damit der Rissbildung entgegenwirken. Eine schlaffe
Bewehrung allein (Mindestbewehrung gemäss Normen)
verhindert die Rissbildung in keiner Weise, sie erlaubt
bloss, die Rissbreiten auf ein akzeptables und – in Abhän-
gigkeit der eingesetzten Bewehrungsmenge – steuer-
bares Mass zu beschränken.
Risse im Beton können aber auch die Folge konstruktiver
Mängel sein, hervorgerufen durch unzureichendes Trag-
vermögen der Konstruktion, mangelhaftes Auslegen und
Einbringen der Bewehrung, fehlende oder mangelhafte
Anordnung von Fugen, Auftreten von Zwängungsspan-
nungen als Folge unzweckmässiger Auflagerung von
Balken und Platten, durch ungeeignete Kombination
verschiedener Baustoffe oder Setzungserscheinungen
bei ungenügender Fundierung sowie durch Bewegungen
des Untergrunds.
Betonpraxis86
Ursachen und Verhütung von Betonschäden
Abb. 3.2.2Wahl der Betonieretappen bei einer Boden-platte (Grundriss)a) Ungünstige Lösung: erhöhtes Rissrisiko b) Günstige Lösung: geringes Rissrisiko
Abb. 3.2.4Schwindgasse bei einem grossen Gebäude
5 5 6
3 4
1 2
4 6
2 7 3
8 1 9
a) b)
Abb. 3.2.3Wahl der Betonieretappen bei einer Stütz-mauer (Längsansicht)a) Ungünstige Lösung: erhöhtes Rissrisikob) Günstige Lösung: geringes Rissrisiko
a) b)
Schwindgasse
1 1
1
2
2 2
2
1 3
45
3 434
Zusammensetzung und Nachbehandlung des Betons
Betonzusammensetzung und Nachbehandlungsmass-
nahmen üben den gewichtigsten Einfluss auf die Grösse
der Schwindverformungen und damit das Rissrisiko aus.
Auf Seite 85 ff. werden die verschiedenen Schwindarten
und die zugehörigen Verhütungsmassnahmen detailliert
behandelt.
Bau- und Betonieretappen
Auch mit dem Festlegen von Arbeitsfugen und Betonier-
etappen lässt sich bis zu einem gewissen Mass das Riss-
risiko steuern. Hier empfiehlt es sich, die Anzahl der ein-
zelnen Bauabschnitte und damit auch deren Unter-
schiede des Betonalters möglichst gering zu halten, um
den schädlichen Wirkungen des differenziellen Schwin-
dens zwischen den einzelnen Baulosen zu begegnen
(Abb. 3.2.2 und 3.2.3). Falls die Schwindverformung einer
Wand am Fuss durch frühere Betonieretappen verhindert
ist, sollte der Abstand zwischen zwei Betonieretappen
kleiner als die Wandhöhe bleiben (vgl. Abb. 3.2.3 b)).
Auch das Anordnen von Schwindgassen bei grösseren
Bauteilen kann das Rissrisiko erheblich reduzieren
(Abb. 3.2.4).
< 2 h
h
Betonpraxis 87
Ursachen und Verhütung von Betonschäden
Abb. 3.2.5Rissrisiko in Abhängigkeit der Schwindart
Schwindart Rissrisiko Nützlichkeit / Wirksamkeit
verschiedener Massnahmen
Rissursache Zeitpunkt des Rissart Betonzusam- Nach- Bewehrung
Auftretens mensetzung behandlung
Frischbetonsetzung vor dem Abbinden oberflächlich sehr hoch keine keine
Plastisches Schwinden vor oder oberflächlich mässig sehr hoch keine
(auch Früh- oder während des
Kapillarschwinden) Abbindens
Chemisches Schwinden während des durchgehend sehr hoch mässig keine
(Schrumpfen) Abbindens
Schwinden wegen nach dem Über- oberflächlich sehr hoch sehr hoch mässig
abfliessender schreiten des Tem- bis
Hydratationswärme peraturmaximums durchgehend
(1 Tag bis 10 Tage
nach dem Einbau)
Trocknungsschwinden einige Wochen durchgehend hoch hoch sehr hoch
im Falle korrekter Nach bis einige Jahre
behandlung nach dem
Betonieren
Verschiedene Arten von Schwindrissen
Es ist wichtig, zwischen den verschiedenen Arten des
Schwindens zu unterscheiden, um sich mit deren Folgen
(Rissarten und Auftretenszeiten) auseinandersetzen und
geeignete Verhütungsmassnahmen ergreifen zu können
(Abb. 3.2.5).
Setzung von Frischbeton
Die Frischbetonsetzung wird durch Sedimentation verur-
sacht. Die festen Bestandteile des Frischbetons, Zement
und Gesteinskörnung, setzen sich dabei ab, gleichzeitig
sondert sich das im Beton befindliche Wasser ab und
steigt an die Oberfläche. Diese Wasserabsonderung wird
auch als «Bluten» bezeichnet. Dieses Phänomen ist
typisch für dicke Bauteile und stellt sich ein, bevor der
Zement abbindet, d. h. direkt nach dem Einbringen und
Verdichten des Betons. Im ungünstigsten Fall können
diese Setzungen bis zu 1% der Bauteildicke betragen. Da
junger Beton nur eine geringe Steifigkeit aufweist, kann
er entlang unbeweglicher Punkte zerreissen, z. B. bei
Vorsprüngen oder über Bewehrungsstäben, insbesondere
dann, wenn die Betonüberdeckung gering ist (Abb. 3.2.6).
Die Grösse der Rissöffnungen ist unterschiedlich und
kann mehrere Millimeter betragen. Im Bereich der Risse
ist die Bewehrung schutzlos aggressiven Umweltbedin-
gungen ausgesetzt, sodass ihre Dauerhaftigkeit nicht
mehr gewährleistet ist, wenn weder ein Belag noch eine
Beschichtung vorgesehen sind. Durch die Frischbeton-
setzung bilden sich zusätzlich zu den sichtbaren Rissen
unterhalb der Bewehrung noch Luftsäcke, die die Verbund-
wirkung zwischen Bewehrung und Beton reduzieren.
Grundsätzlich lassen sich Risse, die durch Setzungen ver-
ursacht wurden, einfach erkennen, da sie ein orthogona-
les Netz identisch zur oberen Bewehrungslage ausbilden
(Abb. 3.2.9).
Abb. 3.2.6Frischbetonsetzung mit Riss entlang deroberen Bewehrungslage
Betonpraxis88
Ursachen und Verhütung von Betonschäden
Verhütungsmassnahmen
Die Rissbildung wegen plastischen Schwindens kann
wie folgt vermieden werden:
• die in Kapitel 2.14 beschriebenen Nachbehand-
lungsmassnahmen sind umgehend zu ergreifen,
um die Verdunstung möglichst gering zu halten
• Wasserentzug durch Schalung und Untergrund
durch deren Vornässen verhindern
• nach Möglichkeit nicht unter extremen Witte-
rungs- oder Temperaturbedingungen betonieren;
andernfalls Befolgen der in den Kapiteln 2.15 und
2.16 abgegebenen Empfehlungen
• Polypropylenfasern beimischen (siehe auch Kap.
1.5 «Fasern»).
Abb. 3.2.9Frischbetonsetzung: die obere Bewehrungzeichnet sich an der Betonoberfläche ab
Abb. 3.2.10Rissnetz wegen
plastischen Schwin-dens
auf einerParkhausdecke
Plastisches Schwinden
Risse infolge plastischen Schwindens (so genannt, weil
es vor dem Abbindeende erfolgt – man spricht auch von
Früh- oder Kapillarschwinden) entstehen durch raschen
Anmachwasserverlust unmittelbar nach dem Einbringen
des Betons. Dieser kann die Folge übermässiger Wasser-
verdunstung (Abb. 2.14.6), aber auch übermässiger
Wasseradsorption der Schalungen oder des Bodens sein.
Der Wasserverlust bewirkt ein Schwinden des Betons in
denjenigen Schichten, die ihm besonders ausgesetzt
sind, während die vom Wasserverlust nicht betroffenen
Schichten kaum schwinden. Dadurch werden im Beton-
inneren Zugspannungen hervorgerufen, die bei Über-
schreiten der naturbedingt anfänglich sehr niedrigen
Zugfestigkeit zu bis zu mehr als 1 mm breiten Rissen
führen können. Horizontale Bauteile wie Decken und
Unterlagsböden sind am stärksten vom plastischen
Schwinden betroffen (Abb. 3.2.10). Das plastische
Schwindrisiko ist umso grösser, je höher die Beton-
festigkeit ist. Je geringer also die Wassermenge, desto
empfindlicher reagiert der Beton auf ein frühzeitiges
Austrocknen.
Neben dem ästhetischen Mangel, den solche Risse dar-
stellen, können sie auch die Ursache für eine Zerstörung
des Betons sein, wenn in sie eindrungenes Wasser unter
Vorbeugende Massnahmen
Folgende vorbeugende Massnahmen können die durch
Frischbetonsetzung entstehenden Risse begrenen:
• Betonieren von massigen Bauteilen in zwei
Schichten, frisch in frisch
• Erhöhen des Mehlkorngehalts oder verwenden
eines Zements mit höherer Mahlfeinheit, um das
Wasserrückhaltevermögen zu erhöhen und das
Bluten zu reduzieren
• Reduzieren des Wassergehalts
• Verschliessen von sich im Frischbeton bildenden
Rissen durch Nachverdichten. Diese Massnahme ist
jedoch nur wirksam, wenn sie zum richtigen
Zeitpunkt durchgeführt wird.
Abb. 3.2.8Typisches Schadensbild einer Frischbeton-setzung an vertikaler Anschlussbewehrung
Abb. 3.2.7Typisches Rissbild bei Frischbetonsetzungen
Betonpraxis 89
Ursachen und Verhütung von Betonschäden
Chemisches Schwinden (Schrumpfen)
Die bei der chemischen Reaktion des Wassers mit dem
Bindemittel auftretende Volumenverringerung wird als
chemisches Schwinden (Schrumpfen) bezeichnet. Che-
misch in den Kristallen der Hydratationsprodukte einge-
bundenes Wasser nimmt weniger Volumen ein als
«freies» Wasser. Die äusseren Abmessungen eines Beton-
körpers werden dabei nur solange verändert, wie der
Beton plastisch verformbar ist. Nimmt der Verformungs-
widerstand mit der beginnenden Erhärtungsreaktion zu,
führt die Volumenverringerung infolge des chemischen
Prozesses zu feinen Poren im Gefüge.
Schwinden wegen abfliessender Hydratationswärme
Risse infolge thermischen Schwindens können bei der
Abkühlung des Betons (ungefähr im Alter von einem hal-
Abb. 3.2.11Betonspannungen infolge Hydratations-wärme in einer dicken Stützmauer.Skala der berechneten Spannungen linksund Massangaben rechts
Abb. 3.2.12Entwicklung der Betontemperatur währendder Zementhydratation mit Angabe der Zeit-spanne des hohen Rissrisikos
Verhütungsmassnahmen
Die Rissbildung wegen abfliessender Hydratations-
wärme kann wie folgt vermieden werden:
• Verwenden von Zementen mit niedrigerer Hydra-
tationswärme und Festigkeitsklasse: Portland-
kompositzemente (CEM II) oder Hochofenzemen-
te (CEM III, z. B. Modero 3B) oder ersetzen eines
Teils des CEM I durch langsam reagierende mine-
ralische Zusatzstoffe wie Steinkohlenflugasche
(z. B. Hydrolent)
• Möglichst spät ausschalen. Nicht zum Zeitpunkt
der höchsten Betontemperatur ausschalen, um
keinen thermischen Schock zu provozieren (die
Temperatur der Betonoberfläche erfährt beim
Ausschalen eine abrupte Abkühlung)
• Betonieretappen geschickt wählen (Abb. 3.2.2 und
3.2.3)
• Verstärkte und zeitlich ausgedehnte Nachbehand-
lungsmassnahmen vorsehen (Thermomatten).
0,55
m
0,50 m
1,90
m
+2,75 N/mm2
Zug
Druck– 4,82 N/mm2
± 0 N/mm2
2,05 m
Bet
onte
mp
erat
ur
1 Tag
Rissrisiko
10 Tage5 Tage
ben Tag bis zu zehn Tagen) auftreten, die nach der Erwär-
mungsphase – aufgrund der beim Abbinden freigesetz-
ten Hydratationswärme – einsetzt (Abb. 3.2.12). Das
thermische Schwinden und das daraus resultierende
Rissrisiko sind umso höher, je grösser die Unterschiede
der Betontemperatur sind und je schneller diese ändert.
Massige Bauteile unterliegen einem erhöhten Risiko und
bedingen besondere Verhütungsmassnahmen. Abb. 3.2.11
zeigt eine Momentaufnahme zur Zeit des höchsten Riss-
risikos für die Wand (5 Tage nach dem Betonieren). Das
Fundament wurde 7 Tage vor der Wand betoniert, die
Spannungen klingen daher bereits ab.
Frostwirkung diesen Zerstörungsprozess auslöst. Der
Wasserverlust kann auch die vollständige Hydratation
des Zements verhindern. Die Betonoberfläche weist dann
eine niedrige Festigkeit und eine hohe Porosität auf. Sol-
cher Beton zeigt unter widrigen Umweltbedingungen ein
unbefriedigendes Verhalten mit Wasserinfiltration, dem
Herauslösen einzelner grosser Gesteinskörner, Absanden
und Abplatzungen.
Betonpraxis90
Ursachen und Verhütung von Betonschäden
Ist die Zementmenge gegeben, hängt das Endschwind-
mass indirekt ebenfalls vom w/z-Wert ab. Es ist umso
kleiner, je tiefer der w/z-Wert ist. Ist dagegen die Wasser-
menge gegeben, lässt sich das Schwindmass über die
Zementmenge praktisch nicht beeinflussen.
Bei hochfesten Betonen mit einem w/z-Wert < 0,40 ver-
ringert sich das Endschwindmass nicht mehr – es ist im
Gegenteil sogar eine tendenzielle Erhöhung zu beobach-
ten –, weil ein starker Anstieg des chemischen oder auto-
genen Schwindens die Reduktion des Trocknungsschwin-
dens bei weitem kompensiert.
Trocknungsschwinden
Bei den meisten der üblichen Betone wird das Schwin-
den zu einem grossen Teil vom Austrocknen des Betons
verursacht (Trocknungsschwinden) und zu einem kleine-
ren von der Volumenverkleinerung, die mit der chemi-
schen Reaktion zwischen Wasser und dem Zement ein-
hergeht (autogenes Schwinden). Die Abnahme der Beton-
abmessungen, die nach der Austrocknung im erhärteten
Zustand beobachtet werden kann, wird als Trocknungs-
schwinden bezeichnet. Je schneller die Menge des freien
Wassers im Gefüge abnimmt, desto stärker schwindet der
Beton. Das Schwinden ist auch umso grösser, je geringer
die relative Feuchte der umgebenden Luft ist. Darüber
hinaus hängt das Ausmass des Trocknungsschwindens
von der Menge des freien Wassers ab.
Das Endschwindmass beträgt im Allgemeinen zwischen
0,3 und 0,8 mm/m. Wie aus Abb. 3.2.14 ersichtlich, hängt
dieser Wert massgeblich von der Wassermenge der Beton-
rezeptur ab. Da sich jede Erhöhung der Wasserdosierung
beim Schwindmass doppelt auswirkt, ist es von grosser
Bedeutung, die Wassermenge einer Betonmischung mit-
hilfe einer geeigneten Wahl und regelmässigen Kontrolle
der Kornzusammensetzung, vor allem jener der Sand-
fraktion, möglichst gering zu halten.
Abb. 3.2.13Risse aufgrund von Trocknungsschwinden
Verhütungsmassnahmen
Die Rissbildung wegen Trocknungsschwindens kann
wie folgt vermieden werden:
• Wahl eines gut abgestuften Korngemischs mit
geringem Wasserbedarf
• durch die Beigabe von Fliessmitteln den w/z-Wert
auf ein optimales Mass reduzieren (im Allgemei-
nen w/z = 0,4 bis 0,5)
• Schwindfugen anordnen
• Betonieretappen geschickt wählen
• gemäss Kap. 2.14 empfohlene Nachbehandlungs-
mittel und -dauer anwenden
• Mindestbewehrung vorsehen, um die Risse zu
verteilen (viele Haarrisse sind wenigen, aber brei-
teren Rissen meist vorzuziehen).
Betonpraxis 91
Ursachen und Verhütung von Betonschäden
Abb. 3.2.14Einfluss des Zementgehalts, des Wasser-gehalts und des Wasserzementwerts auf dasEndschwindmass (gemessen an Prismen derAbmessungen 100 x 100 x 400 mm bei einer relativen Luftfeuchte von 50% ab dem fünften Tag)
Schwindmass von selbstverdichtenden Betonen
Bei selbstverdichtenden Betonen (SCC) können höhere
Schwindmasse auftreten als bei vibrierten Betonen (Abb.
3.2.14). Untersuchungen durch die Empa haben gezeigt,
dass das Rissrisiko dabei nicht notwendigerweise
zunimmt. Dies ist den folgenden günstigen Wirkungen
zuzuschreiben, die die Zunahme des Schwindmasses
ausgleichen:
• Erhöhte Festigkeit des Betons (insbesondere Zugfestig-
keit) wegen der höheren Zementmenge.
• Leichte Verringerung des Elastizitätsmoduls des Betons
wegen der grösseren Menge an Zementleim, der weni-
ger steif ist als das Korngerüst. Dies wiederum hat ten-
denziell zur Folge, dass die aus dem Schwinden resul-
tierenden Zugspannungen reduziert werden.
150 200 300 400 500 600 7000,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
1,20
1,40
Sch
win
dm
ass
[‰]
Zementgehalt [kg/m3]
250
225
200
175
150
0,700,60
HerkömmlicheBetone
0,50
0,40
SCC
0,30
125
100
Wassergehalt in l/m3
w/z-Wert
• Ausführung in grösseren, dafür wenigen Betonier-
etappen und damit einhergehende Reduktion des dif-
ferenziellen Schwindens aus unterschiedlichen Beton-
altern.
Bemerkung
Bei vibriertem Beton für übliche Hochbauten der Festig-
keitsklasse C20/25 und der Expositionsklasse XC1 lie-
gen der Wassergehalt und das Schwindmass in der glei-
chen Grössenordnung wie bei SCC.
Betonpraxis92
Ursachen und Verhütung von Betonschäden
Abb. 3.3.1Karbonatisierungsfront, die mit dem Phe-nolphthalein-Test auf einem Beton-einschnitt sichtbar gemacht worden ist.Wo das Phenolphthalein den Beton violetteinfärbt, ist der Beton noch nichtkarbonatisiert
Abb. 3.3.2Bauteil, bei dem die ungenügendeÜberdeckung der Bewehrung als Folge derKarbonatisierung und der Korrosionabgesprengt worden ist
3.3 Karbonatisierung undBewehrungskorrosion
Wie kommt es zur Karbonatisierung?
Als Karbonatisierung wird die chemische Reaktion (Bin-
dung) des Kohlendioxids [CO2] der Luft mit dem Calcium-
hydroxid [Ca(OH)2] des Betons bezeichnet. Sie ist ein Vor-
gang, der an der Oberfläche des Betons beginnt und
langsam ins Innere fortschreitet. Den Beton selber beein-
flusst sie positiv, weil sie ihn kompakter macht und seine
Festigkeit und Dauerhaftigkeit erhöht. Die Karbonatisie-
rung verleiht dem Beton auch einen gewissen, allerdings
nicht vollkommenen Schutz gegen das Eindringen von
Gasen und Flüssigkeiten. Somit stellt sie für den unbe-
wehrten Beton einen durchaus vorteilhaften Vorgang dar.
Wirkungen der Karbonatisierung im bewehrten Beton
Demgegenüber kann die Karbonatisierung indirekt die
Bewehrung des bewehrten Betons schwer schädigen. Im
nichtkarbonatisierten Beton schützt dessen hohe Alkali-
tät (pH > 12) den Stahl vor Korrosion. Weil die Karbonati-
sierung die Alkalität reduziert (pH < 9), setzt die Korro-
sion ein, sobald die Karbonatisierungsfront (Abb. 3.3.1)
die Zone der Bewehrung erreicht hat. Die Korrosion ist
mit einer Volumenvergrösserung der Bewehrung verbun-
den, die zu einem Absprengen des sie überdeckenden
Betons führt (Abb. 3.3.2). Der Korrosionsfortschritt der
Bewehrungsstäbe wird dadurch stark beschleunigt, wo-
mit der Beton rasch seine Tragfähigkeit und Gebrauchs-
tauglichkeit verliert.
Geschwindigkeit der Karbonatisierung
Die Geschwindigkeit, mit der sich die Karbonatisierungs-
front ins Betoninnere bewegt, ist umso höher, je poröser
der Beton ist. Der w/z-Wert ist damit in Bezug auf Ge-
schwindigkeit und Tiefe der Karbonatisierung dominie-
rend. Daneben beeinflussen eine Reihe weiterer Faktoren,
wie Zementgehalt, Temperaturverlauf, alternierende,
Betonpraxis 93
Ursachen und Verhütung von Betonschäden
Abb. 3.3.3Die Karbonatisierungstiefe als Funktion derZeit variiert, je nach den einwirkenden Faktoren, in einem weiten Bereich
dauernde oder überhaupt keine Benetzung, die Karbona-
tisierungsgeschwindigkeit und damit die Karbonatisie-
rungstiefe.
30
25
20
15
10
5
10 20 30 40 Zeit[Jahre]
Karb
onat
isier
ungs
tiefe
[mm
]
Verhütungsmassnahmen
Um die karbonatisierungsbedingte Bewehrungskorro-
sion zu verhüten, muss man dafür sorgen, dass die
Karbonatisierungsfront nicht bis zur Bewehrung vor-
stösst. Dies wird erreicht durch:
• eine allseitige, genügende Überdeckung der Be-
wehrung, abgestuft zwischen 20 und 65 mm ge-
mäss Expositionsklasse und Bewehrungstyp (De-
tails siehe Norm SIA 262, Ziffer 5.2.2). Besondere
Beachtung erfordern Scheinfugen und Nuten
• je nach Expositionsklasse eine Zementdosierung
von mindestens 280 bzw. 300 kg/m3 fertig ver-
dichtetem Beton (gemäss SN EN 206-1) und einen
geringen Wasserzementwert (gemäss Expositions-
klasse nach SN EN 206-1), um einen Zementstein
von möglichst geringer Porosität zu erzielen
• eine nahezu vollständige Verdichtung, d.h. Mini-
mierung des Anteils an Verdichtungsporen
• eine gute Nachbehandlung des Betons, damit die
Betonoberfläche auch nach dem Ausschalen kei-
nen Feuchtigkeitsverlust erleidet und vollständig
hydratisieren kann.
Abb. 3.3.5Potenzial an theoretisch freiem Calcium-hydroxid [Ca(CO2)] in Abhängigkeit derZementart. Die Angaben beziehen sich auf 1 m3 Beton, der 300 kg/m3 Zement enthält
Bewehrungskorrosion in Bewehrungskorrosion
karbonatisiertem Beton induziert durch Chloride
XC1 XC2 XC3 XC4 XD1 XD2 XD3
Betonstahl 20 35 40 40 55
Spannstahl bzw.30 45 50 50 65
Spannglied
Abb. 3.3.4Bewehrungsüberdeckung in mm nach NormSIA 262 für Expositionsklassen XC und XD
Theoretisch freies Ca(OH)2 bei
Portlandzement CEM I
100 kgTheoretisch freies Ca(OH)2 bei
Portlandkalksteinzement CEM II/A-LL
85 kg
Benötigtes Ca(OH)2
als Alkalitätsreservezum Korrosionsschutz der Bewehrung
Potenzial an theoretisch freiem Ca(OH)2
70 kg
10 kg
Theor. freies Ca(OH)2 bei Port-
landkompositzem. CEM II/B-M
Alkalitätsreserve
Die Karbonatisierung ist aber auch vom Klinkergehalt
des Zements im Beton abhängig. Beton aus Portland-
zement hat wegen des hohen Calciumhydroxidgehalts
[Ca(OH)2] im Zementstein einen entsprechenden Wider-
stand gegen Karbonatisierung. In der Praxis wird bei
Betonen mit CEM II/A-LL- und CEM II/B-M-Zementen
eine leicht höhere Karbonatisierung beobachtet, die zum
Teil mit dem geringeren Potenzial an theoretisch zur
Verfügung stehendem Gehalt an freiem Ca(OH)2 erklärt
werden kann. Zum Korrosionsschutz der Bewehrung ist
bezogen auf eine Nutzungsdauer von 50 Jahren nur ein
sehr viel geringerer Anteil an Ca(OH)2 als Alkalitätsreser-
ve notwendig (vgl. Abb. 3.3.5).
Betonpraxis94
Ursachen und Verhütung von Betonschäden
Abb. 3.4.1Kalkausblühungenan einer Betonmauer
3.4 Ausblühungen
Was sind Ausblühungen?
Anmachwasser enthält immer einen gewissen Anteil ge-
löster Stoffe. Beim Betonmischvorgang können weitere
Stoffe gelöst werden, oder sie gelangen bei der Zement-
hydratation ins Wasser. Beim Austrocknen des Betons
werden die gelösten Stoffe an der Betonoberfläche aus
dem verdunstenden Wasser ausgeschieden und bilden
weissliche Beläge – Ausblühungen.
Verbreitete Kalkausblühungen
Am häufigsten sind die weissen Ausblühungen, die von
Calciumhydroxid [Ca(OH)2] herrühren, das bei der Zement-
hydratation freigesetzt wird. Nach dem Verdunsten des
Anmachwassers auf der Betonoberfläche wird das
zurückbleibende Calciumhydroxid durch das Kohlen-
dioxid [CO2] der Luft rasch in wasserunlösliches Calcium-
karbonat [CaCO3] umgewandelt. Wiederholt sich das
Benetzen und Austrocknen des Betons einige Male, so
wird die Calciumkarbonatschicht an der Oberfläche so
dick, dass sie als weisser Fleck sichtbar wird (Abb. 3.4.1).
Voraussetzung für das Entstehen von Calciumkarbonat-
Ausblühungen ist also das mehrfache teilweise oder voll-
ständige Benetzen und Austrocknen des jungen Betons.
Wann kommt es zu Kalkausblühungen?
Sehr wichtig ist die Witterung, der der junge Beton aus-
gesetzt ist. Im Allgemeinen bilden sich Ausblühungen
vorwiegend bei feuchter und kalter Witterung (Ende des
Herbsts, Frühlingsbeginn). Regen, Schnee, Nebel oder Kon-
denswasser begünstigen die Bildung von Ausblühungen.
Die Entstehung von Ausblühungen wird unterstützt
durch:
• hohe Porosität des Betons, weil das Wasser dann leicht
im Betoninnern zirkulieren kann (Abb. 3.4.2)
• hohe Anmachwassermenge.
Abb. 3.4.2Kalkaussinterung (d.h. dauernde Kalkaus-waschung) als Folge undichter Fugen unddauernden Wasserzuflusses
Betonpraxis 95
Ursachen und Verhütung von Betonschäden
Vermeiden von Ausblühungen
Es ist nicht möglich, Ausblühungen gänzlich zu ver-
meiden. Folgende Massnahmen können das Risiko für
Ausblühungen jedoch verringern:
• Möglichst wenig Zugabewasser (u.U. durch Ver-
wenden von Fliessmitteln), Herstellung eines
möglichst dichten, wenig porösen Betons.
• Jungen Beton durch Abdecken (mit Plastikfolie
o. Ä.) vor Regen schützen, insbesondere bei unge-
schützten Mauerkronen (Abb. 3.4.3).
• Vermeiden von Kondenswasser, indem für guten
Luftzutritt zu allen Betonoberflächen gesorgt
wird (z.B. Betonteile nicht aufeinanderstapeln).
• Verwenden von Zementen, die latent-hydraulische
oder puzzolanische Zusätze enthalten. Hierfür
kommen vor allem die Holcim Zemente der
Modero- oder Fortico-Reihe in Betracht. Diese
verwandeln eines Teil des Calciumhydroxids noch
im Betoninnern in wasserunlöslichen Zement-
stein und reduzieren die Permeabilität des
Betons (vgl. Abb. 3.3.5).
• Auftragen einer geeigneten Hydrophobierung/
Versiegelung oder Beschichtung auf die Beton-
fläche.
• Periodisches Tropfen von Dachrinnen, abtropfen-
des Kondenswasser von Wasserleitungen oder
von Blechen auf «junge» Betonbauteile ist unbe-
dingt zu vermeiden.
Abb. 3.4.3Kalkausblühungen an einer Betonmauer, dieeinen Tag nach dem Ausschalen dem Regenausgesetzt wurde
Entfernen von Ausblühungen
Treten Ausblühungen nur örtlich beschränkt auf, lassen
sie sich durch Abbürsten mit einem Stück Schaumglas
oder, unter der Anleitung von Fachleuten und unter
genauer Beachtung der Vorsichtsregeln, mit den bekann-
ten säurehaltigen Spezialprodukten entfernen. Ausblü-
hungen können auch – nach Jahren – von selber ver-
schwinden, wenn das betreffende Bauteil immer wieder
dem Regen ausgesetzt ist.
Ausblühungen durch Alkalisalze
Mitunter werden Ausblühungen auch durch im Wasser
leicht lösliche Alkalisalze verursacht. Wegen ihrer guten
Löslichkeit lassen sie sich durch Abbürsten mit Wasser
leicht entfernen, oder aber sie verschwinden nach einem
ausgiebigen Regen von selbst.
Betonpraxis96
Ursachen und Verhütung von Betonschäden
Abb. 3.5.1Lochfrasskorrosion
an Bewehrungs-stahl
3.5 Angriff durch Frost undTaumittel
Angriff durch Frost
Die Schädigung des Betons durch periodisches Gefrieren
und Tauen erfolgt vor allem durch die Umwandlung des
Wassers in den Kapillarporen des Zementsteins und der
Gesteinskörnung zu Eis. Die Eisbildung (Kristallbildung)
ist mit einer rund neunprozentigen Volumenvergrösse-
rung verbunden. Diese, aber auch die dadurch bewirkte
Verdrängung des noch nicht gefrorenen Wassers im
Kapillarporensystem im Betoninnern bewirken das Auf-
treten hoher innerer Drücke und Spannungen. Über-
schreiten diese die Betonfestigkeit, wird der Beton ge-
schädigt (Oberflächenbeschädigung). Es entsteht bei
häufiger Wiederholung des Frost-Tau-Zyklus ein dichtes
Netz von Mikrorissen in den oberflächennahen Beton-
schichten, die zu einer erheblichen Festigkeitsminderung
und schliesslich zu Abplatzungen an der Oberfläche und
zum Zerbröckeln des Betons führen (Zerstörung des
Betongefüges).
Temperaturstürze im Beton unter den Gefrierpunkt sind
umso gefährlicher, je rascher und je häufiger sie erfolgen.
Allerdings müssen die Poren des Betons voll Wasser, d.h.
der Beton muss fast mit Wasser gesättigt sein, damit es
zu einer Schädigung des Betons kommt. Deshalb sind
senkrechte Betonoberflächen, wie zum Beispiel Wände,
Stützen und Brüstungen, von Frostschäden weniger
betroffen.
Einwirkung von Taumittel
Die Schädigung des Betons durch Taumittel (oder andere,
den Gefrierpunkt des Wassers senkende Stoffe oder Me-
dien) ist die Folge des durch die genannten Stoffe oder
Medien in den oberflächennahen Schichten des Betons
verursachten thermischen Schocks. Die Taumittel entzie-
hen dem Beton die für das Aufschmelzen des Schnees
oder Eises notwendige Wärme. Dies verursacht einen
besonders raschen Temperatursturz, der durch den glei-
chen Mechanismus wie bei der Frosteinwirkung Scher-
spannungen hervorruft, die zu Abplatzungen an der
Betonoberfläche führen können. Allerdings ist die schädi-
gende Einwirkung der Taumittel sehr viel intensiver als
die blosse Frosteinwirkung.
Bewehrungskorrosion
Es ist unvermeidlich, dass die im Schmelzwasser gelösten
Chloride, die aus den in der Praxis aus Kostengründen
fast ausschliesslich verwendeten Tausalzen (Calcium-
oder Natriumchlorid [Kochsalz]) stammen, mehr oder
weniger tief in den Beton eindringen. Sie stellen eine
schwerwiegende Gefährdung der Bewehrung dar, weil
sie deren Zerstörung durch Lochfrasskorrosion bewirken
können (Abb. 3.5.1). Will man die chloridbedingte
Bewehrungskorrosion vermeiden, muss man die teureren
chloridfreien Taumittel (z.B. Glykole, Harnstoff) verwen-
den.
Die Gefährdung des Betons durch Tausalze beschränkt
sich jedoch auf deren primäre Funktion als Taumittel
während und unmittelbar nach dem Aufstreuen. Der
Beton selber wird von gelösten Chloriden, sofern sie ver-
dünnt vorliegen (wie z. B. im tausalzbeladenen Schmelz-
wasser oder im von Fahrzeugrädern aufgewirbelten, tau-
salzbeladenen Sprühnebel) nicht angegriffen, wohl aber
die Bewehrung.
Betonpraxis 97
Ursachen und Verhütung von Betonschäden
Expo- Art des Angriffs Bauteile Maximaler Mindestze- Mit künstlich
sitions- w/z-Wert mentgehalt eingeführten
klasse [kg/m3] Luftporen
XF1mässige Wassersättigung vertikale Aussenbauteile, die
0,50 300ohne Taumittel Regen und Frost ausgesetzt sind
XF2mässige Wassersättigung vertikale Betonbauteile
0,50 300 xmit Taumittel im Sprühnebelbereich
horizontale Aussenbauteile, die;
XF3 hohe Wassersättigung Regen und Frost ausgesetzt sind; 0,50 300 x
ohne Taumittel Ufermauern, Betonbeläge ohne
Taumittelbeanspruchung
horizontale und vertikale Bauteile,
hohe Wassersättigungdie taumittelhaltigem Sprühnebel
XF4mit Taumittel
und Frost ausgesetzt sind; Beton- 0,45 340 x
beläge, offene Parkdecks, Räumer-
laufbahnen
Nennwert des Grösstkorns [mm]
8 16 22,5 32 45 63
Mindestluft-4,0 3,5 3,3 3,0 2,5 2,0
gehalt [Vol.-%]
Mindestzement-
gehalt [M.-%], +15% +10% +5% 0 –5% –10%
vgl. Abb. 3.5.2
Abb. 3.5.2Anforderungen an den Beton bei Frost- und Taumittelangriff
Abb. 3.5.3Anpassungen des Mindestluftgehalts und des erforderlichen Mindest-zementgehalts
Betonzusammensetzung bei Frost- und Taumittelangriff
Die Wahl einer geeigneten Betonzusammensetzung
kann Schäden durch Frost und Taumittel weitestgehend
vermeiden. Grundsätzlich gilt, dass mit zunehmender
Dichte des Betongefüges sich der Widerstand gegen das
Eindringen von Wasser oder Chloriden – und damit die
Beständigkeit und Dauerhaftigkeit – erhöht. Eine niedrige
Kapillarität des Betons behindert die Wanderung des
Wassers von aussen in den Beton und die Bildung von Eis
in den Kapillarporen.
In SN EN 206-1 sind die Anforderungen an den Beton
entsprechend seiner Exposition festgelegt, siehe Abb.
3.5.2. Dabei wird unterschieden zwischen einem Angriff
mit und ohne Taumittel. Davon ausgehend werden
sowohl der maximale Wasserzementwert als auch der
Mindestzementgehalt festgelegt. Bei Angriff durch
Taumittel sind zusätzlich künstliche Luftporen einzufüh-
ren, deren Gehalt vom verwendeten Grösstkorn des
Korngemischs abhängt, Abb. 3.5.3.
Beton ohne Luftporen
Die Herstellung und Verarbeitung eines sehr dichten
Betons mit einem w/z-Wert ≤ 0,45 und einem Luftgehalt
von weniger als einem Volumenprozent kann auch zu
einem frost- und frosttaumittelbeständigen Beton füh-
ren und ist gemäss SN EN 206-1 wie folgt definiert:
Wenn vom Ausschreibenden Beton ohne oder mit wenig
künstlich eingeführter Luft bestellt wird, gelten bis auf
den Mindestluftgehalt alle Anforderungen an die Beton-
zusammensetzung für die Expositionsklasse XF4. Der
maximale Luftgehalt darf höchstens 4 Volumenprozent
über dem Mindestluftgehalt liegen.
Betonpraxis98
Wirkungsweise der Luftporen im Beton
Mithilfe von Zusatzmitteln (Luftporenbildner) werden
künstlich kleine, fein verteilte, kugelförmige, geschlosse-
ne Mikroluftporen in den Beton eingeführt, die im Beton
eine bestimmte Grösse (Durchmesser ≤ 0,3 mm) und
einen bestimmten maximalen Abstand zueinander
(Abstandsfaktor AF ≤ 0,2 mm) aufweisen sollten, um
wirksam zu werden und die Widerstandsfähigkeit gegen
Frost- und Taumittelangriff und somit die Dauerhaftig-
keit zu erhöhen. Die positive Wirkung dieser eingeführ-
ten Luftporen ist vor allem darauf zurückzuführen, dass
dem gefrierenden Wasser im Beton Expansionsplatz zur
Verfügung gestellt wird. Des Weiteren wird das sonst
durchgängige Kapillarsystem des Betons unterbrochen
und damit die Wasseraufnahme des Betons verringert.
Die Wirksamkeit dieser Massnahmen hängt wesentlich
vom Einhalten der Mindestluftgehalte und des Abstands-
faktors ab.
Neben der positiven Wirkung der Mikroluftporen kommt
es zu einem Festigkeitsabfall des Betons. Dieser ent-
spricht etwa folgender Beziehung:
+ 1% Luftporengehalt
➝ Reduktion der Druckfestigkeit fc um bis zu 5 N/mm2
Dieser Einfluss kann durch entsprechende betontechno-
logische Massnahmen wie die Verwendung hochwerti-
Ursachen und Verhütung von Betonschäden
Abb. 3.5.4Gerät zur Messung
des Luftgehalts vonFrischbeton
(sogenannterLuftporentopf)
Abb. 3.5.5Für Frost-Taumittelbeständigkeit erforderli-che gleichmässige Luftporenverteilung(mikroskopische Anschliffaufnahme, 5x vergrössert)
Abb. 3.5.6Ungleichmässige, deshalb für Frost-Tau-mittelbeständigkeit inakzeptable Luftporen-verteilung (mikroskopische Anschliffaufnah-me, 5x vergrössert)
ger Zemente (Normo 4, Normo 5R) und das Absenken
des Wasserzementwerts kompensiert werden.
Neben den Anforderungen an die Betonzusammenset-
zung ist auf die Verwendung frostbeständiger Gesteins-
körnungen zu achten. Grundsätzlich ist die Herstellung
und Verarbeitung von Luftporenbeton sehr anspruchsvoll
und wird von vielen Faktoren beeinflusst:
• verwendete Betonausgangsstoffe (Zement, Gesteins-
körnung, puzzolanische Zusatzstoffe)
• Konsistenz des Betons
• Mischzeit und -intensität
• Temperatur
• Verdichtungsart und -dauer.
Deshalb sollte die Eignung eines Luftporenbetons in
einer Erstprüfung nachgewiesen und im Laufe der Her-
stellung überprüft werden.
Prüfmethoden zur Bestimmung der Luftporen im Beton
Der Luftporengehalt lässt sich sowohl am Frischbeton als
auch am Festbeton überprüfen. Wegen seiner einfachen
Handhabung wird am häufigsten der Luftporentopf
(Druckausgleichsverfahren) benutzt (Abb. 3.5.4). Das Be-
stimmen der Porenkennwerte (Luftporengehalt, Durch-
messer, Abstandsfaktor) am Festbeton erfolgt über eine
mikroskopische Bildanalyse (Abb. 3.5.5 und 3.5.6). Dazu
werden aus Festbetonproben Anschliffe hergestellt.
Betonpraxis 99
Ursachen und Verhütung von Betonschäden
Abb. 3.6.2Tübbings – Bautei-le, die oft in sulfat-haltiger Umgebungeingebaut werden
3.6 Angriff durch Sulfate (treibender Angriff)
Chemische Vorgänge beim Sulfatangriff
Sulfate in wässeriger Lösung können erhärteten Beton
angreifen. Sie verbinden sich mit dem Tricalciumaluminat
des Zementsteins, wobei sich unter starker Volumenver-
grösserung die Verbindung Ettringit – unter gewissen
Voraussetzungen auch Thaumasit – bildet.
Schäden durch Sulfatangriffe
Der Sulfatangriff bedroht vor allem erdberührende
Betonkonstruktionen und -bauteile. Im Untergrund vor-
handene, wasserlösliche, sulfatische Mineralien wie Gips
und Anhydrit (Calciumsulfat) bilden Risikofaktoren,
denen Rechnung zu tragen ist. Selbst weit entfernte
Sulfatvorkommen können zu einer Gefährdung führen,
da die Sulfate durch die Zirkulation unterirdischer Wässer
zum Betonbauwerk gelangen können. Abwasserkanali-
sationen der Haushalte und/oder der Industrie können
durch Sulfatangriffe geschädigt werden, weil solche
Abwässer oft gelöste Sulfate enthalten. Die Schädigung
des Betons geht von einer Volumenvergrösserung aus,
die zu einer starken Rissbildung führt (Abb. 3.6.1).
Verhütungsmassnahmen
Muss davon ausgegangen werden, dass der Beton mit
gelösten oder im Boden vorkommenden Sulfaten im
Kontakt stehen wird, sind folgende Vorsichtsmass-
nahmen zu treffen:
• der eingebrachte Beton muss sehr dicht sein, d.h.
eine niedrige Porosität haben
• der w/z-Wert des Frischbetons soll 0,50 nicht
überschreiten
• ist anzunehmen, dass der Beton mit zirkulieren-
dem Wasser mit einem Sulfatgehalt von mehr als
600 mg SO4–2/l oder mit Erdschichten mit einem
Sulfatgehalt von mehr als 3000 mg SO4–2/kg in
Kontakt stehen wird, soll gemäss SN EN 206-1
ein Zement mit erhöhtem bzw. hohem Sulfat-
widerstand (HS gemäss Kap. 1.1) verwendet wer-
den. Hierfür kommen in Betracht:
• Portlandzemente der Holcim Protego-Reihe mit
besonders niedrigem Gehalt an Tricalciumalu-
minat (≤ 3% C3A)
• Hochofenzemente wie Modero 3B mit einem
Gehalt an Hüttensand von mindestens 66%.
Die SN EN 206-1 berücksichtigt sulfathaltige Grund-
wässer und natürliche Böden unter der Expositions-
klasse des chemischen Angriffs, XA1 bis XA3 (siehe
Kap. 2.2). Erfolgt wegen des erhöhten Sulfatgehalts
im Grundwasser oder Boden die Zuordnung zu den
Expositionsklassen XA2 oder XA3, sind Zemente mit
einem hohen Sulfatwiderstand gemäss SN EN 197-1
zu verwenden. Bei der Expositionsklasse XA1 (schwa-
cher Angriff) ist die Verwendung aller in SN EN 206-1,
Tabelle NA.3, aufgeführten Zementarten gestattet.
Abb. 3.6.1Volumenvergrösserung (Treiben) eines instark sulfathaltiger Lösung gelagertenZementmörtelprismas
Sulfatschaden
ursprüngliche Länge
Betonpraxis100
Abb. 3.7.1Oberflächenangriff in einem Klärbecken
Abb. 3.7.2Von Säure angegriffenes Zementmörtel-prisma (rechte Prismenhälfte)
Ursachen und Verhütung von Betonschäden
3.7 Angriff durch chemischeStoffe (lösender Angriff)
Arten der chemischen Schädigungen
Je nach der Art der chemischen Angriffe bleibt der Beton
entweder beständig oder zersetzt sich mehr oder weni-
ger rasch. Im Wesentlichen sind zwei Arten von
Schädigungen zu unterscheiden.
Chemische Zersetzung
Eine chemische Zersetzung des Betons ist gekennzeichnet
durch die Auflösung eines oder auch mehrerer Bestand-
teile des erhärteten Zementsteins durch einen von aussen
einwirkenden chemischen Stoff. Der oder die betreffen-
den Bestandteile werden dabei aus dem Beton ausge-
laugt, wodurch der Beton immer poröser wird und damit
nicht nur an Festigkeit, sondern auch seine Schutzfunk-
tion gegen die Bewehrungskorrosion verliert. Dieser
Vorgang beginnt immer an der Kontaktfläche zwischen
Beton und dem chemisch wirkenden Stoff und schreitet
(meist langsam) ins Betoninnere fort.
Chemisch bewirktes Quellen
Eine zweite Art der chemischen Schädigung wird in
Gegenwart von Kapillarporenwasser durch die Reaktion
eines chemisch wirksamen Stoffs mit einem oder mehre-
ren Bestandteilen des erhärteten Zementsteins verur-
sacht. Entsteht bei dieser Reaktion ein festes Produkt,
das ein grösseres Volumen besitzt als die festen Ausgangs-
stoffe zusammen, kommt es zu einem Quellen des
Betons. Da die dadurch hervorgerufenen Spannungen
bald die Betonfestigkeit übersteigen, bilden sich Risse,
die sich langsam, aber stetig ausbreiten, oft auch in vom
Ort der Reaktion entfernten Zonen.
Verhütungsmassnahmen
Der Schutz des Betons vor dem Angriff chemischer
Stoffe von aussen erfordert:
• Die Herstellung und Verarbeitung eines dichten
Betons mit einem w/zeq-Wert von 0,45 bis 0,50.
• Eine erhöhte (durch den Ingenieur gemäss spezi-
fischen Gegebenheiten festzulegende) Überde-
ckung des Betons, ohne jede Ausnahme auch bei
Scheinfugen, Fugen und Abtreppungen.
Dank ihres Silicastaubgehalts erlauben die Holcim
Zemente der Fortico-Reihe, einen Beton hoher Dichte
und damit niedriger Porosität herzustellen und zu ver-
arbeiten. Die Verwendung dieser Zemente drängt sich
dann auf, wenn das Betonbauteil vor aggressiven che-
mischen Stoffen geschützt werden muss. Muss mit
dem Angriff gelöster Sulfate gerechnet werden, sind
die erwähnten Massnahmen durch die Verwendung
eines Zements mit hohem Sulfatwiderstand (HS
gemäss Kap. 1.1) zu ergänzen. Hierfür kommen vor
allem die Holcim Zemente Protego 4R und Modero 3B
in Betracht (siehe auch Kap. 3.6 «Angriff durch
Sulfate»).
Beton ist nur gegenüber sehr schwachen Säuren ein-
igermassen beständig. Schon Säuren mittlerer Stärke
und erst recht starke Säuren zersetzen ihn bis zur
Gebrauchsuntauglichkeit. Neben den schon erwähn-
ten Massnahmen ist zu seinem Schutz vor solchen
Säuren zusätzlich eine säurebeständige Beschichtung
(Kunstharze, Keramik usw.) erforderlich.
Säureangriff
Unbewehrter Beton Bewehrter Beton
keine Schädigung lösender Angriff treibender Angriff Bewehrungskorrosion
Chemischer Stoff chem. Zersetzung Gefügezerstörung
Basen (Laugen)
schwache Basen ●
starke Basen ●
Starke Säuren ■
Mineralsäuren (Schwefel-,◆ ◆ ■
Salz-, Salpetersäure)
Schwache Säuren ■
organische Säuren (Essig-,◆ ■
Milch-, Buttersäure)
kalklösende Kohlensäure ◆ ■
Kohlendioxid (CO2) ● ■
Salze
Ammonium-, Magnsiumsalze ◆ ■
Öle, Fette
natürliche tierische und pflanz-◆
liche Öle und Fette
synthet. Mineralöle und -fette ●
Sulfate
gelöste Sulfate (Sulfattreiben) ◆ ■
Chloride
gelöste Chloride ● ◆
Wasser
Regenwasser, destilliert, ent-◆ ■
mineralisiert
weiche Wässer, kalkarm ◆ ■
saure Wässer (pH < 6,5) ◆ ■
Betonpraxis 101
Ursachen und Verhütung von Betonschäden
Abb. 3.7.3Wirkung verschiedener chemischer Stoffeauf Beton
Wirkung verschiedener chemischer Stoffe
Abbildung 3.7.3 zeigt, ob und wie verschiedene, häufig
mit Beton in Berührung kommende chemische Stoffe auf
diesen einwirken. Bei der Festlegung des Betons nach
SN EN 206-1 müssen die einwirkenden Umgebungsbe-
keine Schädigung
direkter Angriff
Korrosion als Folge der oberflächlichen Zerstörung des Betons oder seiner bis zur Bewehrung vorgedrungenen
Karbonatisierung
●
◆
■
dingungen berücksichtigt werden. Dabei unterscheidet
die Norm zwischen verschiedenen Expositionsklassen, wie
z.B. chemischem Angriff (XA) oder durch Karbonatisie-
rung ausgelöster Korrosion (XC). Weitere diesbezügliche
Angaben finden sich in Kap. 2.2 «Festlegung des Betons».
Betonpraxis102
Ursachen und Verhütung von Betonschäden
3.8 Alkali-Aggregat-Reaktion
Allgemein wird unter der Alkali-Aggregat-Reaktion (AAR)
eine Reaktion zwischen Bestandteilen der Gesteinskör-
nung und der Porenlösung des Betons verstanden. Be-
stimmte Gesteinskörner sind aufgrund ihrer Zusammen-
setzung im alkalischen Milieu des Betons instabil. Die
aus der expansiven Reaktion resultierende Dehnung des
Betons kann zu Betonschäden führen. Die AAR wird in
der Literatur in drei Reaktionstypen aufgeteilt. Die Reak-
tionstypen unterscheiden sich darin, welche Art der
Gesteinskörnung, d. h. Gesteinstyp oder Mineralphase,
an der Reaktion beteiligt ist:
• Alkali-Kieselsäure-Reaktion (AKR)
• Alkali-Silikat-Reaktion (ASR) und
• Alkali-Karbonat-Reaktion.
Die Alkali-Kieselsäure-Reaktion tritt hauptsächlich bei
Gesteinen mit amorpher und teilkristalliner Kieselsäure,
wie vulkanischen, glasig erstarrten Gesteinen, sowie
Sedimenten, wie Flint, kieseligen Kalken und Phylliten,
auf. Die Alkali-Silikat-Reaktion läuft langsamer ab als die
Alkali-Kieselsäure-Reaktion. Die Reaktionsgeschwindig-
keit wird von der Kristallgrösse des Quarzes und Defekten
in seiner Gitterstruktur, die durch Metamorphose und
Deformation bedingt sind, bestimmt. Neben Quarz kön-
nen auch andere Silikate eine Rolle spielen.
Im Folgenden werden vereinfachend unter der Alkali-
Aggregat-Reaktion sowohl die Alkali-Kieselsäure-Reak-
tion als auch die Alkali-Silikat-Reaktion verstanden, da
beide Reaktionen ähnlich verlaufen. Auf die Alkali-Karbo-
nat-Reaktion wird nicht näher eingegangen, da in der
Schweiz bisher keine Schadensfälle bekannt sind, die auf
diesen Typ der Reaktion zurückzuführen sind.
Die AAR läuft praktisch in jedem Beton ab. Alle Gesteins-
typen reagieren mehr oder weniger mit den Alkalien in
der Porenlösung des Betons, wenn die drei folgenden
Bedingungen gleichzeitig erfüllt sind:
• reaktive Gesteinskörnung
• wirksamer Alkaligehalt
• ausreichend Feuchtigkeit.
Die drei Bedingungen stellen ein notwendiges, aber kein
hinreichendes Kriterium dar, dass ein AAR-Schaden ent-
steht. Die AAR kann erst zu einem Schaden führen, wenn
die als Folge der AAR auftretenden Dehnungen nicht frei
erfolgen und damit Zwangsspannungen im Beton ent-
stehen. Sind die Zwangsspannungen grösser als die Zug-
festigkeit des Betons, entstehen Gefügestörungen, Risse
und Abplatzungen im Beton. Der verantwortliche Inge-
nieur hat dann zu entscheiden, ob diese Schäden an dem
betreffenden Bauteil bzw. Bauwerk zu einer Verringerung
der Dauerhaftigkeit, Gebrauchstauglichkeit und/oder
Tragsicherheit führen, oder ob diese Schäden nur die
Ästhetik beeinflussen.
In Abbildung 3.8.1 sind die wichtigsten Einflussgrössen,
gruppiert nach Betonzusammensetzung, Umgebung und
Bauwerk, grafisch dargestellt.
Betonzusammensetzung
• Zement
• Gesteinskörnung
• Zusatzstoff
• Zusatzmittel
• w/z-Wert
Bauwerk
• Lage und Orientierung
• Art der Konstruktion
• Bauteilgeometrie und -dicke
Umgebung
• Feuchtigkeit
• Temperatur
• Frost- und chemischer Angriff
• Externe Alkalienzufuhr
AAR
Abb. 3.8.1Einflussgrössen auf die schädigende AAR
Betonpraxis 103
Ursachen und Verhütung von Betonschäden
Abb. 3.8.2Risse am Bauwerk (im Eingangsbereich einesTunnels), Originalgrösse: 3 m x 3 m
Abb. 3.8.3Risse am Bauwerk, Originalgrösse: 1 m x 1 m
Schäden infolge Alkali-Aggregat-Reaktion
Die Ermittlung der Ursachen von Schäden erfordert ein
umfangreiches Fachwissen, da häufig mehrere Vorgänge
einen Schaden auslösen und die Schadensbilder auch bei
unterschiedlichen Ursachen sehr ähnlich sind. Dies gilt
besonders für Bauwerke, bei denen eine AAR als Schadens-
ursache vermutet wird, da das äussere Erscheinungsbild
der Schäden – Rissbildung, Absprengungen und Ausblü-
hungen – nur erste Hinweise auf die Schadensursache
gibt. So unterscheidet sich eine durch AAR verursachte
Rissbildung nur wenig von einem Rissbild, das durch
Schwinden, Quellen und Temperaturänderung verursacht
wird. Eine betonschädigende AAR lässt sich an den fol-
genden Merkmalen erkennen:
Äussere, makroskopische Erkennungsmerkmale am
Bauwerk:
• polygonales Rissmuster (dm- bis m-Bereich)
• Feuchtigkeit entlang der Risse
• Gelablagerungen (hell und glasig) entlang der Risse
• Gewellte Struktur der Betonoberfläche
• Abplatzungen über Gesteinskörnern (Pop-Outs)
• Fleckige Farbmusterung auf der Betonoberfläche
• Reaktionssäume um Gesteinskörner.
Innere, mikroskopische Erkennungsmerkmale:
Wichtige Hinweise über Schadensursachen im Beton
geben mikroskopische Untersuchungen an Dünn- oder
Anschliffen. Anhand von Veränderungen im Mikrogefüge
des Betons, wie z. B. Rissen und Gelablagerungen, kann
eine schädigende AAR im Beton identifiziert werden.
Zudem kann festgestellt werden, welche Gesteinstypen
und Mineralien betroffen sind.
In der Praxis spielt die betonschädigende AAR im Ver-
gleich zu anderen Schadensmechanismen, wie z. B. der
Frost-Taumittel-Einwirkung, bislang mit wenigen Aus-
nahmen keine bedeutende Rolle. AAR-bedingte Schäden
sind in der Schweiz bisher an folgenden Bauwerken auf-
getreten:
• Stütz- und Flügelmauern, Bordüren
• Aussenbereiche von Tunneln und Galerien (Abb. 3.8.2)
• Brückenpfeiler und Sockelbereiche (Abb. 3.8.3)
• Bauten im Bereich von Wasserkraftanlagen, z. B. Stau-
dämme.
In der Schweiz können Bauwerke mit sichtbaren Rissen,
die eindeutig auf eine schädigende AAR im Beton zurück-
geführt werden können, am häufigsten im zentralen und
westlichen Voralpen- und zentralen Alpenraum festge-
stellt werden. Aber auch im Mittelland und im Gebiet des
Jurasüdfusses sind vermehrt Bauwerke mit den AAR-Er-
kennungsmerkmalen zu beobachten. Die meisten betrof-
fenen Bauwerke haben ein Alter von 20 bis 40 Jahren.
Betonpraxis104
Vorsorgliche Massnahmen
In der Schweiz bestehen keine normativen Regelungen
für die Vorgehensweise bei einer Alkali-Aggregat-Reak-
tion. Bei einem Verdacht sind gemäss SN EN 206-1 Fach-
leute, z. B. jene von Holcim Schweiz, beizuziehen. Im Jahr
2005 erarbeitete die cemsuisse auf der Grundlage eines
umfangreichen Forschungsprogramms Empfehlungen
für Neubauten. Auf deren Basis wird zurzeit ein Merk-
blatt des SIA zum Thema AAR erarbeitet.
In den Empfehlungen der cemsuisse wird eine systemati-
sche Vorgehensweise beim Ergreifen von Massnahmen
zur Vermeidung einer betonschädigenden AAR im Einzel-
fall für Neubauten vorgeschlagen. Dabei werden Präven-
tionsstufen in Abhängigkeit von einer Risikoklasse und
einer Beanspruchungsklasse eines Bauwerks eingeführt.
Ein Flussdiagramm stellt den Ablauf bei einem Verdacht
einer betonschädigenden AAR hinsichtlich der durchzu-
führenden Nachweise und Nachweisverfahren in Abhän-
gigkeit zur Präventionsstufe dar.
Die betonschädigende AAR beeinträchtigt vor allem die
Dauerhaftigkeit von Betonbauwerken. Zur Gewährleis-
tung der Dauerhaftigkeit während der geplanten Nut-
zungsdauer sind angemessene Massnahmen während
der Projektierung, Ausführung, Nutzung und Erhaltung,
insbesondere betontechnologische und konstruktive Vor-
kehrungen zum Schutz des Bauwerkes, eine fachgerechte
Bauausführung sowie eine planmässige Überwachung
und Instandhaltung erforderlich. Alle Teilmassnahmen
sollen sich ergänzen.
Betontechnologische Massnahmen beinhalten die Wahl
einer geeigneten Betonzusammensetzung und eine sorg-
fältige Bauausführung (Einbau, Verdichtung und Nachbe-
handlung), um das Risiko einer betonschädigenden AAR
zu minimieren. Je nach Präventionsstufe und der örtli-
chen Verfügbarkeit der Komponenten des Betons können
dabei die folgenden Massnahmen einzeln oder in Kombi-
nation eingesetzt werden. Das Ziel dabei ist, dass der
Beton in der Summe aller Komponenten unter diesen
Gesichtspunkten einen grösstmöglichen Widerstand
gegenüber einer betonschädigenden AAR erhält.
• Der maximale w/z-Wert wird durch die SN EN 206-1
bei Beton nach Eigenschaften je nach Expositions-
klasse vorgegeben. Bei Beton nach Zusammensetzung
gemäss SN EN 206-1 sollte der maximale w/z-Wert
≤ 0,50 betragen. Je geringer der w/z-Wert des Betons
gewählt wird, desto geringer ist die Gesamtporosität
und der Anteil an Kapillarporen. Dies erhöht den
Widerstand des Betons gegenüber dem Eindringen
von Wasser und darin gelöster Salze.
• Der weitaus grösste Teil der Gesteinskörnungen in der
Schweiz ist potenziell reaktiv. Entsprechend werden
zur Herstellung von Bauwerken auch potentiell reakti-
ve Gesteinskörnungen eingesetzt. Mit einer geeigne-
ten Betonzusammensetzung können auch mit poten-
ziell reaktiven Gesteinskörnungen nicht reaktive
Betone hergestellt werden. Wird Brechmaterial einge-
setzt, kann in Ausnahmefällen ein Austausch einzelner
Kornfraktionen potenziell reaktiver Gesteinskörnungen
sinnvoll sein.
• In der Schweiz wird Beton heute noch vorwiegend mit
CEM-II-Zementen hergestellt. Bei praxisüblichen
Zementgehalten sind in Verbindung mit den meisten
Gesteinskörnungen der Schweiz bisher wenige AAR-
bedingte Schäden aufgetreten. Ein höherer AAR-Wider-
stand lässt sich mit einem CEM III/B – Modero 3B –
erreichen.
• Konstruktive Massnahmen haben zum Ziel, das
Eindringen von Wasser in das Innere des Betons zu
behindern oder vollständig zu verhindern. Mit abneh-
mendem Feuchtigkeitsgehalt sinkt das Risiko einer
betonschädigenden AAR.
Ursachen und Verhütung von Betonschäden
Betonpraxis 105
Ursachen und Verhütung von Betonschäden
Abb. 3.9.2Eindringtiefe derkritischen Tempera-tur (300 °C) inBeton bei einerBeheizungmit 1000 °C
3.9 Feuerbeständigkeit
Beton im Feuer
Beton brennt nicht. Sogar wenn er sehr hohen Tempera-
turen ausgesetzt wird, entwickelt er weder Rauch noch
gibt er giftige Gase ab, er verhindert vielmehr die weitere
Ausbreitung des Feuers. Wirkt Feuer auf den Beton ein,
nimmt seine Temperatur nur langsam zu. Er bildet des-
halb einen ausgezeichneten Schutz gegen die Feuer-
ausbreitung, ohne dass er mit einem feuerfesten Schutz
überzogen werden muss. Nur bei langdauernder, intensi-
ver Feuereinwirkung kann es zu einem flächenhaften
Abplatzen der Betonschicht über der Bewehrung kom-
men (Abb. 3.9.1).
1
ca. 1000 °C
Heizzeit [h]
5
4
3
2
1Eind
ringt
iefe
der
krit
ische
n Te
mpe
ratu
r [c
m]
2
Schutzmassnahmen für besondere Fälle
Beton bietet einen ausgezeichneten Schutz gegen
Feuer und hohe Temperaturen. Falls notwendig, kann
man diesen durch die Reduktion der Betonporosität
(d.h. vor allem durch die Reduktion des w/z-Werts)
und durch eine erhöhte Bewehrungsüberdeckung
noch verbessern. Ist die Gefahr einer intensiven
Feuereinwirkung besonders gross oder ist der Beton
dauernd einer hohen Betriebstemperatur oder einer
intensiven Wärmebestrahlung ausgesetzt, können
zusätzliche Massnahmen seine Feuerbeständigkeit
noch erhöhen. Zu diesen zählen:
• Verwenden eines Zements mit Hüttensandanteil
(Modero-Reihe)
• Verwenden feuerbeständiger Gesteinskörnungen
(Blähton, Blähschiefer, gebrannter Ton, Basalt
usw.) anstelle der nicht völlig feuerbeständigen
karbonatischen (Kalkstein, Dolomit) oder quarz-
haltigen (Sandstein, Quarzit) Körnungen
• Zusatz eines keramischen Stabilisators (z.B.
Ziegelmehl)
• Zugabe von 1 bis 2 kg/m3 Kunststofffasern (z.B.
Polypropylenfasern). Das Schmelzen der Fasern
ab rund 170 °C führt zu einer Volumenreduktion,
wodurch ein Teil des Wasserdampfdrucks abge-
baut werden kann und sich massive Abplatzun-
gen des Betons verhindern lassen.
Abb. 3.9.1Freigelegte Beton-bewehrung nachdem Abplatzen des Betons, verursachtdurch ein Schaden-feuer. Die Tragfä-higkeit der Beton-konstruktion istnicht beeinträchtigt
Kritische Temperatur
Unter Feuerangriff ändern sich die Eigenschaften des
Betons vor allem durch Gefügespannungen. Ursachen
dafür sind die Veränderungen in der Gesteinskörnung ab
rund 500 °C (Quarzsprung, Kalzinierung des Kalksteins),
Entwässerung des Zementsteins und Wasserdampfdruck,
der dann auftritt, wenn sich bei schneller Erwärmung
mehr Dampf bildet als abgeleitet werden kann. Beim
Brand platzt daher Beton meist schalenförmig über der
Bewehrung ab. Bei etwa 1200 °C beginnt Beton zu
schmelzen. Um solche enormen Temperaturen zu erzeu-
gen, sind erhebliche Brandlasten nötig, wie sie zum
Beispiel ein LKW mit brennenden Reifen verursachen
kann.
Betonpraxis106
Literaturhinweise, Normen, Richtlinien und Empfehlungen
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Literaturhinweise, Normen, Richtlinienund Empfehlungen
Betonpraxis 107
Literaturhinweise, Normen, Richtlinien und Empfehlungen
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SN EN 196-1 bis -10:1989/2007: Prüfverfahren für
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SN EN 197-1:2000 + A1:2004 + A3:2007: Zement
– Teil 1: Zusammensetzung, Anforderungen und
Konformitätskriterien von Normalzement
SN EN 197-2:2000: Zement – Teil 2: Konformitäts-
bewertung
SN EN 197-4:2004: Zement – Teil 4: Zusammenset-
zung, Anforderungen und Konformitätskriterien von
Hochofenzement mit niedriger Anfangsfestigkeit
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Festlegung, Eigenschaften, Herstellung und Konformität
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Definition, Anforderungen und Konformitätskriterien
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formitätsbewertung
SN EN 934-2:2002 + A1:2004 + A2:2005: Zusatzmittel
für Beton, Mörtel und Einpressmörtel – Teil 2: Beton-
zusatzmittel – Definition, Anforderungen, Konformität,
Kennzeichung und Beschriftung
SN EN 1008:2002: Zugabewasser für Beton – Festlegun-
gen für die Probenahme, Prüfung und Beurteilung der
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stellung anfallendem Wasser, als Zugabewasser für
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prEN 12350-8:2007: Prüfung von Frischbeton – Teil 8:
Selbstverdichtender Beton – Setzfliessversuch
SN EN 12524:2000: Baustoffe und -produkte –
Wärme- und feuchteschutztechnische Eigenschaften –
Tabellierte Bemessungswerte
SN EN 12620:2003 + A1:2008: Gesteinskörnungen für
Beton
SN EN 12878:2005: Pigmente zum Einfärben von ze-
ment- und/oder kalkgebundenen Baustoffen – Anfor-
derungen und Prüfverfahren
SN EN 13263-1:2005: Silikastaub für Beton – Teil 1:
Definitionen, Anforderungen und Konformitätskrite-
rien
SN EN 13263-2:2005: Silikastaub für Beton – Teil 2:
Konformitätsbewertung
SN EN 14487-1:2005: Spritzbeton – Teil 1: Begriffe,
Festlegungen und Konformität
SN EN 14487-2:2006: Spritzbeton – Teil 2: Ausführung
SN EN 15167-1:2006: Hüttensandmehl zur Verwen-
dung in Beton, Mörtel und Einpressmörtel – Teil 1: De-
finitionen, Anforderungen und Konformitätskriterien
SN EN 15167-2:2006: Hüttensandmehl zur Verwen-
dung in Beton, Mörtel und Einpressmörtel – Teil 2:
Konformitätsbewertung
SIA-Normen, -Empfehlungen und -Merkblätter
Norm SIA 118/262: Allgemeine Bedingungen für
Betonbau (2004)
Empfehlung SIA 162/6: Stahlfaserbeton (1999)
Norm SIA 262: Betonbau (2003)
Merkblatt SIA 2030: Recyclingbeton (in Vorbereitung)
VSS-Normen
SN 670 062: Recycling; Allgemeines (1998)
SN 670 141: Recycling; Ausbauasphalt (1998)
Betonpraxis108
SN 670 142: Recycling; Strassenaufbruch (1998)
SN 670 143: Recycling; Betonabbruch (1998)
SN 670 144: Recycling; Mischabbruch (1998)
SN 670 115: Gesteinskörnungen; qualitative und
quantitative Mineralogie und Petrographie (2005)
DIN-Normen
DIN 18218:2008: Frischbetondruck auf lotrechte
Schalungen
Weitere Richtlinien und Empfehlungen
Richtlinie für die Verwertung mineralischer Bauab-
fälle, Bafu 2006
Richtlinie über die Entsorgung von Abfällen in Zement-
werken, Bafu 2005
Vollzugshilfe für Steinkohleflugasche und Hochofen-
schlacke – Import und Verwendung von Steinkohleflug-
asche und Hochofenschlacke zur Herstellung von Zement
+ Beton, Bafu 2006
SR 814.81: ChemRRV – Chemikalien-Risiko-Reduktions-
verordnung (2005)
DAfStb-Richtlinie für hochfesten Beton, 1995
Literaturhinweise, Normen, Richtlinien und Empfehlungen
ISBN 978-3-905886-02-3 DEZ 08 / M / T / 11
Geschäftssitz
Verkauf Deutschschweiz
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8050 Zürich
Schweiz
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Telefax +41 58 850 62 16
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6850 Mendrisio
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