Zusammensetzung des Betons


Zement                              +                    Gesteinskörnung                   +                    Wasser

+ evt. Zusatzmittel          +                    evt. Zusatzstoffe                    =                    Beton


Kriterien für die Dauerhaftigkeit von Betonbauwerken:

  • statisch ausreichende und nach oben begrenzte Druckfestigkeit
  • hohe Dichtheit
  • optimale Alkalität
  • Undurchlässigkeit gegenüber schädigenden Medien
  • Beständigkeit gegenüber Angriffen aus der Umgebung
    (Frost, Taumittel, chemische Stoffe)
  • Begrenzung der Schwindneigung des Betons zur Reduktion der Rissbildungsgefahr

 

Einfluss des W/Z-Werts auf Betoneigenschaften

 

tiefer W/Z-Wert

hoher W/Z-Wert

Festigkeit

hoch

niedrig

Wassersaugen

wenig

viel

Schwinden

schwach

stark

Bluten

schwach

stark

Beständigkeit

keine Abplatzungen

Abplatzungen

Farbe

Dunklere Oberfläche

hellere Oberfläche

 

Die Festlegung des Wasserzementwertes  richtet sich vor allem nach den Umweltbelastungen und der Traglast, denen der erhärtete Beton ausgesetzt sein wird.

Klassifikation des Betons

Festlegen des Betons

Beton nach Eigenschaften

Beton nach Zusammensetzung

Festlegen der Anforderungen

Verfassende, Ausschreibende (Planende, Ingenieure, Architekten)

Betonzusammensetzung

Betonherstellende (Transportbeton-werke, Baustellenanlagen)

Verfassende, Ausschreibende

Erstprüfung

Produktionskontrolle

Betonherstellende

Konformität

Betonherstellende

Herstellende / Verfassende

Annahmeprüfung

Betonverarbeitende (Bauunternehmen)

 

Beton nach Eigenschaften

  • Druckfestigkeitsklasse
  • Expositionsklasse
  • Chloridgehaltsklasse
  • Grösstkorn
  • Konsistenzklasse

Druckfestigkeitsklasse

Es werden je Druckfestigkeitsklasse die Mindestdruckfestigkeit sowohl für den Zylinder (ø150mm, h=300mm) als auch für den Würfel (a = 150mm) angegeben.

C      =          Normal- und Schwerbeton                   (z.B. C 30/37)

LC    =          Leichtbeton                                             (z.B. LC 25/28)

Expositionsklasse

Chloridgehaltsklasse

Betonverwendung

Klasse des Chloridgehalts

Höchstzulässiger Chloridgehalt, bezogen auf den Zement in Massenanteilen

unbewehrter Beton
Cl 1.0
1.0%
Stahlbeton
Cl 0.2
0.2%
Spannbeton
Cl 0.1
0.1%

 

Konsistenzklasse

Ausbreitmass

Verdichtungsmass

Setzmass

Konsistenzbeschreibung

Klasse

Wert [mm]

Klasse

Wert

Klasse

Wert [mm]

 

 

 

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.


Verdichtungsmass nach Walz

--- > [Bild]

Vorgehen:

  • Behälter benetzen
  • Frischbeton mit Maurerkelle abwechslungsweise über 4 Kanten des Behälters abstreifen
  • Verdichten mit Vibriernadel, ø25mm bis 40mm

Was wird gemessen:

  • Messen der mittleren Absenkung s
  • Berechnen der Resthöhe h = 400mm - s [mm]

Resultat: VM = 400mm/h [mm]               (Resultat ohne Einheit)

Ausbreitmass

--- > [Bild]

Vorgehen:

  • Einfüllen von Frischbeton und verdichten mit Holzstössel
  • Konus entfernen, Grundplatte 15 mal anheben und fallen lassen

Was wird gemessen:

  • Messen des entstandenen Durchmessers des ausgebreiteten Betons.

Resultat : AM in [mm]

 

Setzmass

--- > [Bild]

Vorgehen:

  • Frischbeton in Form einfüllen und verdichten
  • Oberfläche des Betons abziehen und Form sorgfältig senkrecht hochziehen

Was wird gemessen:

  • Setzung des Betonkegels messen

Resultat : SM in [mm]

Grösstkorn

Der grösste Korndurchmesser wird geometrisch durch drei Grössen bestimmt:

  • Abmessung des Bauteils

Das grösste Korn darf 1/3 der kleinsten Abmessung des Bauteils nicht überschreiten.

  • Bewehrungsabstand

Das grösste Korn darf nicht grösser sein als der kleinste Abstand der Baustähle. Bei enger Bewehrung darf keine Siebwirkung entstehen.

  • Überdeckung

Das grösste Korn muss kleiner sein als der Abstand zwischen Stahlbewehrung und Schalung. Das Durchfliessen des Betons muss gewährleistet werden.

 

Vorteile von Beton

  • Nicht brennbar
  • Mit Bewehrung weitgehend erdbebensicher
  • Herstellung günstig
  • Leicht in Formen zu bringen und anpassungsfähig
  • Geringe Unterhaltskosten
  • Gute Schalldämmung gegen Luftschall
  • Festigkeit nimmt mit zunehmendem Alter nicht ab
  • Als Flächentragwerk raumabschliessend (Wandscheiben)
  • Beton kann Druck und Stahl kann Zugkräfte aufnehmen

Nachteile von Beton

  • Grosse Abmessungen nötig und daher grosses Eigengewicht
  • Lange Ausführungszeit (nicht sofort tragfähig)
  • Schlechte Schalldämmung gegen Körperschall (Schläge)
  • Schlechte Wärmedämmung
  • Abbruch und Änderungen sind kostspielig und zum Teil schwierig
  • Lange Austrocknungszeit durch das Wasser im Beton

Recyclingbeton

Als Recyclingbeton kann ein Beton bezeichnet werden, dessen Gehalt an Gesteinskörnung zu mindestens 25 Massenprozent aus Recycling-Gesteinskörnung und / oder Mischabbruchgranulat besteht.

Zusatzmittel

Zusatzmittel für Beton sind in Wasser gelöste oder aufgeschlämmte Stoffe, die dem Beton beigemischt werden, um durch physikalisch und / oder chemische Wirkungen die Eigenschaften des Frisch- oder Festbetons, wie z.B. Verarbeitbarkeit, Abbinden, Erhärten oder Dauerhaftigkeit verändern.

BV

Betonverflüssiger

Verminderung des Wasseranspruchs und / oder Verbesserung des Verarbeitbarkeit

FM

Fliessmittel

Starke Verminderung des Wasseranspruchs und / oder Verbesserung der Verarbeitbarkeit (zur Herstellung von Fliessbeton)

LP

Luftporenbildner

Einführung gleichmässig verteilter kleiner Luftporen zur Erhöhung des Frost- und Frosttaumittelwiderstandes.

VZ

Verzögerer*1

Verzögerung des Abbindens des Betons

SBE

Erstarrungsbeschleuniger*2

(früher: Beschleuniger)

Abbinde- Erstarrungsbeschleunigung des Betons

HBE

Erhärtungsbeschleuniger*2

(früher: Frostschutz)

Erhärtungsbeschleunigung des Betons

DM

Dichtungsmittel

Verminderung der Kapillarwasseraufnahme

ST

Stabilisierer

Erhöhung des inneren Zusammenhalts, Verbesserung der Kohäsion

*1 Anwendungsgebiet des Verzögerers:

Betonieren bei heissem Wetter, Transport von Beton über grosse Distanzen, Betonieren grosser Kubaturen oder Flächen, etc.

*2 Anwendungsgebiete von Erstarrungsbeschleuniger (SBE) und Erhärtungsbeschleuniger (HBE):

Spritzbeton, Betonieren bei tiefen Temperaturen, Betonieren mit kurzen Ausschalfristen, Betonieren in fliessenden Gewässern, Einsetzen von Ankern und Steinschrauben, Reprofilierungen und Reparaturen, Wasserinfiltrationen und Wassereinbrüche, im Elementwerk

Zusatzstoffe

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 Dichtigkeit des Festbetons. Manche Zusatzstoffe dienen auch der Verminderung der Wärmeentwicklung während des Abbindens und Erhärten des Betons. Im Gegensatz zu Betonzusatzmitteln ist die Menge der dem Beton zugegebenen Zusatzstoffe so gross, dass sie bei der Stoffraumrechnung zu berücksichtigen sind.

Klassierung der Zusatzstoffe

Bezeichnungen

Chemische Reaktion

Wirkung

Zusatzstoffe

Inert

keine oder höchstens oberflächliche Reaktion

  • Füllereffekt, d.h. vermindert Porosität und verbessert Verarbeitbarkeit
  • überbrückt Risse
  • färbt
  • Kalksteinmehl
  • Quarzmehl
  • Fasern aller Art
  • Pigmente

Puzzolanisch

Reaktion mit Calcium-hydroxid und Wasser unter Bildung von Zementhydrat ähnlichen Stoffen

  • vermindert Porosität
  • erhöht Dauerhaftigkeit
  • vermindert Frühfestigkeit
  • senkt Hydrationswärme
  • erhöht Endfestigkeit
  • Steinkohleflugasche
  • Silicastaub
  • natürliche Puzzolane
  • thermisch aktivierte Tone und Tonschiefer

Latent hydraulisch

In Gegenwart von Anregern (Alkali, Kalk, Sulfat) und Wasser erfolgt Bildung von zementhydrat ähnlichen Stoffen

  • vermindert Porosität
  • erhöht Dauerhaftigkeit
  • vermindert Frühfestigkeit
  • senkt Hydrationswärme
  • erhöht Endfestigkeit
  • Hüttensand
    (getrocknete und gemahlene Hochofenschlacke)

Hydraulisch

Reaktion mit Wasser unter Bildung von zementhydratähnlichen Stoffen

  • verbessert Verarbeitbarkeit
  • Füllereffekt, d.h. vermindert Porosität
  • Hydraulischer Kalk

 

Notwendige Arbeiten und Kontrollen auf der Baustelle

Salz greift den Stahl an und schädigt auch den Beton. Die Bewehrung muss kurz vor dem Betonieren mittels Gasflamme von der Eis- oder Schneeschicht befreit werden.
Es darf nie mit dreckigen Stiefeln auf der fertig verlegten Bewehrung "herumgetrampelt" werden. Die Bewehrung ist vor dem Betonieren mit Druckwasser abzuspritzen. Die Schalung soll stichprobenweise auf Dichtigkeit geprüft werden. Auf Sichtbetonschalungen darf NICHTS eingezeichnet sein.

Kontrolle der Bewehrung

  • Durchmesser (richtige Position) und Abstände der Bewehrung
  • Sind die Bewehrungen korrekt auf die Auflager geführt
  • Sind Bewehrungsüberdeckungen (unten und oben!) gewährleistet
  • Sind alle Zulagen verlegt worden (sind noch Positionen übrig)
  • Die Krafteinleitungszonen (Verbügelung) sind genau anzuschauen

Der Bewehrungsüberdeckung muss immer höchste Priorität entgegengebracht werden.

Die Überdeckung hat zwei Funktionen:

  • Statisch: Der Verbund zwischen Beton und Stahl wird sichergestellt
  • Schutz: Die Bewehrung wird vor eindringender Feuchtigkeit (Korrosionsschutz) und anderen Einflüssen geschützt

Leicht angerostete Stäbe schaden weder dem Beton noch dem Stahl, der Flugrostüberzug ist eher von Vorteil, denn die Haftung zwischen Stahl und Beton wird dadurch erhöht. Umhüllt mit Beton wandelt sich der Rost wieder zu Stahl.
Die Überdeckung darf den Wert von 15mm nicht unterschreiten.
Mindestüberdeckung gegen Erdreich = 90mm
Mindestüberdeckung bei vorbereitetem Untergrund = 50mm
Bei einer Überdeckung von mehr als 50mm kann im Hinblick auf Brandeinwirkung und zur Rissbreitenbeschränkung der Überdeckungsbeton mit einer Überdeckungsbewehrung gesichert werden.

Der Beton kann bei hoher Frost- resp. Frosttausalzgefahr z.B. mit wasserdichten Überzügen, mit Bitumenbahnen oder Kunststoffen geschützt werden.

Sanierungen

  1. bestehende Bewehrung total freilegen (meist mit Höchstdruck-Wasserstrahlen)
  2. ganze Bewehrung mit Rostschutzmittel anstreiche
    - > falls nötig Bewehrung ersetzen
  3. Schalung stellen
  4. Reprofilierung ( = Überbeton wieder herstellen)
    - > vielfach wird SCC ( = selbst verdichtender Beton) verwendet

Abstandhalter Decke

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Abstandhalter Wände

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Verankerung und Stosslänge

fbd = Betonverbundspannung

Richtwerte für die Länge eines Bewehrungsstabes:

  • Ein Stab soll höchstens so schwer sein, dass in zwei Personen tragen können
  • Ein Stab soll höchstens so lang sein, dass in eine Person, welche den Stab in der Mitte aufhebt, dies alleine tun kann (Stichwort: Durchbiegung)

Ab einem Stabdurchmesser >ø 12mm sind die Übergreifungsstösse nach Möglichkeit versetzt anzuordnen.

Stabbündel

Bei dichter Bewehrung ist die Anordnung von Stabbündeln mit maximal drei in gleicher Richtung verlaufenden, sich berührenden Stäben zulässig.
Die Qualität des Überdeckungsbetons ist dabei besonders zu beachten. Allenfalls ist die Bewehrungsüberdeckung zu vergrössern (was aber schwierig zu bewerkstelligen ist!)

Geschweisste Stösse

Geschweisste Stösse sind zulässig für Stähle, deren Schweisseignung nachgewiesen ist. Spezielle Vorschriften hinsichtlich Vorbereitung und Durchführung der Schweissung für die verschiedenen Stahlsorten sind zu beachten.

Weitere Möglichkeiten:

  • Verschraubungen
  • Muffen
  • Spannschlösser
  • Schlaufen
  • verschraubte oder verschweisste Ankerköpfe

Wo Unfallgefahr besteht, sind bei stehenden Anschlussstäben Haken anzuordnen oder andere Schutzmassnahmen (z.B. Abdeckung mit einem Brett) zu treffen. Die SUVA-Vorschriften sind genau zu beachten.

Abstände der Stahleinlagen

Damit der Beton sich beim Einbringen nicht entmischt ( - > Haftung zwischen Stahl und Beton wird bei zu wenig Zwischenbeton herabgesetzt) gelten folgende Regeln:

  • Das Grösstkorn des verwendeten Betons muss zwischen den Bewehrungsstäben und Spanngliedern sicher Platz haben.
  • Der Abstand muss mindestens so gross sein, wie der Durchmesser des grösseren der nebeneinander liegenden Bewehrungsstäbe.
  • Der gegenseitige Abstand von Bewehrungsstäben und Spanngliedern ist so gross zu wählen, dass ein einwandfreies Einbringen und Verdichten des Betons möglich ist.
  • Die Stababstände der Stahleinlagen sollen generell nicht grösser als die kleinste Querschnittsabmessung sein.

Bei enger Bewehrung müssen Lücken vorgesehen werden.
Diese Lücken dienen zwei Zwecken:

  • Der Beton kann ohne entmischen eingebracht werden (gilt auch für SCC)
  • Der Beton kann vibriert werden; d.h. es wird Platz für das Verdichtungsgerät (Vibrator) geschaffen.
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