Baustoff Beton

Quellen: - Baustoff Beton - Planung, Ausführung, Beispiele; Edition Detail 2005- Fachkunde Bau, Bautechnik; Verlag Europa-Lehrmittel; Haan-Gruiten 2005- Fachkunde für Bauberufe; Verlag Europa-Lehrmittel; Wuppertal 1979

Beton

- Statiker und Architekten verstehen darunter den erhärteten Beton („Festbeton“)

- für die Bauleute sind besonders die Eigenschaften des frischen, verarbeitungsfähigen Betons von Interesse („Frischbeton“)

- Beton ist ein auf der Baustelle formbarer künstlicher Baustein, der in einer Schalung zu seiner Form aushärtetBeton ist ein Dreistoffgemisch (heute Fünf- oder Mehrstoffgemisch)- Wasser- Zement (Bindemittel)- Zuschlag (Gesteinskörnungsanteil, früher mit Schlägel zugeschlagen und Sand)- Zusatzstoffe- Zusatzmittel

- Zementleim: Gewichtsanteile 2/3 Zement und 1/3 Wasser; soll Zuschlag ganz umschließen; erhärtet innerhalb 2 - 4 Stunden

- Rohdichte des Betons: 2300 – 2500 kg/m³; 1200 kg/m³ bei Verwendung von Blähton oder Blähglas

- Zusatzstoffe: Gesteinsmehl, Farbpigmente, Steinkohlenflugaschen (Verbesserung der Verarbeitungseigenschaften), Silicastaub (Ausfüllen von Partikelzwischenräumen bei hochfestem Beton)

- Zusatzmittel: hochwirksame chemische Stoffe (Verflüssigung, Erstarrungsverzögerung und Erstarrungsbeschleunigung, Stabilisierer gegen Entmischung, Luftporenbildner zur Erhöhung des Frostwiderstandes)

Betonbestandteile

Erhärten des BetonsBei der Hydratation entsteht Wärme. Dies kann bei massigen Bauteilen (Staudämme...) zu Spannungen und daraus folgender Rissbildung führen.

Fortschreitende Bildung der Kristallnadeln

Die Zementerhärtung („Hydratation“) ist ein sehr komplexer Vorgang

Anmerkung

Bei der hydraulischen Erhärtung reagieren Calciumsilikate mit Wasser. (Verbindungen von Ca, Si und O, die bei der Sinterung im Drehofen unter hoher Temperatur (1450 °C) entstehen. Calciumsilikate entstehen auch in Vulkanschloten.)

Das Brennen und Verarbeiten von Kalk drückt sich etwas einfacher aus.Jedoch: - Kalkmörtel härten nicht unter Wasser aus (nicht hydraulisch)- Kalkmörtel sind nicht lösungsbeständig in Wasser (vgl. Tropfstein)

Fortschreitende Carbonatisierung spielt bei der Alterung des Betons eine Rolle. Durch Einwirkung von CO2 verliert der Beton auch in tieferen Schichten seine basische (rosthemmende) Eigenschaft, so dass die Eiseneinlagen korrodieren.

Carbonatisierung mit chemischen Reaktionen (nur Luftkalke)

Quelle: Fritz Scheidegger, Aus der Geschichte der Bautechnik, Basel 1994

Herstellen und Erhärten von Luftkalken

Werden Mergel (bestehend aus Kalk und Ton) bei hoher Temperatur (etwa 1400 °C) gebrannt, entstehen hydraulische Kalke, die auch unter Wasser erhärten und beständig sind. Beim Abbinden entstehen wasserunlösliche Verbindungen (CaSiO3 u. a. ). Früher wurde dieser Effekt durch Zugabe von Puzzolanen (vulkanische Aschen) erzielt.

Belastbarkeit des Betons nach Einbau

Druckfestigkeit in erhärtetem Zustand:

10 – 60 N/mm² bei Normalbeton

bis 115 N/mm² bei hochfestem Beton

zum Vergleich: Kalkstein 20 – 180 N/mm²; Basalt 250 – 400 N/mm²

Schalungsbau

1 Fundamentschalung2 Wandschalung3 Deckenschalung

1

2

3

Schalungsbau - Brückenpfeiler

„Verlorene Schalung“ – Oberstufenbau des Oken-Gymnasiums

Einbringen des Betons

- Krankübel (links)

- Verteilen und Verdichten (l. unten)

- richtige Fallhöhe wegen Entmischung (rechts)

Unfälle beim Bauen mit BetonVersagen der Schalung

Die derzeit noch in Nutzung befindliche Union-Brücke in Offenburg wurde so auch zweimal gebaut (Bild aus dem Jahr 1956).

am Regen

Beton mit Eiseneinlage (früher: Stahlbeton)Baustoff Beton:

- hohe Druckbelastbarkeit

- nicht zugbelastbar

Baustoff Stahl:

nimmt große Zugkräfte auf

Erfindung des „Eisenbetons“

- Joseph Louis Lambot verwendet 1848 eisenbewehrten Beton beim Bau eines Bootes

- Der Gärtner Joseph Monier entwickelt ab 1847 sein Verfahren zur Herstellung eisenbewehrter Blumenkübel, 1867 lässt er seinen Eisenbeton patentieren

Erste Eisenbetonbrücke von Monier im Schlosspark des Marquis de Tillière bei Chazelet. Erbaut 1875, Spannweite 15,50 m.

Einbau der Armierung

Fundamentbewehrung der Unstruttalbrücke (schlaffe Bewehrung, mit Anschlüssen an Pfähle)

Spannglieder der Talbrücke Zahme Gera

Schäden am Bau

.....schlaffe Bewehrung ganz schlaffRostsprengung bei zu geringer Eisenüberdeckung

Tausalz und Frost tun ein Übriges

Fehlende Eiseneinlage Artikel aus OT vom 11. 1. 06

Artikel aus OT vom 23. 12. 06

Übrigens: In einem Sack Zement alter Norm (50 kg) steckt die Energie von ungefähr 4 l Rohöl (wobei bei der Zementherstellung aber viele sogenannte Sekundärbrennstoffe wie z. B. Altreifen usw. zum Einsatz kommen)

Aktuelles Forschungsprojekt