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Beton – massiver Baustoff für viele Einsatzzwecke

Beton ist aus der heutigen Bauwelt kaum noch wegzudenken. Ob für Keller, Bodenplatten, Wände, Decken oder Treppen, als Sichtbeton oder Stahlbeton – das graue Material wird vielfältig für den Hausbau eingesetzt. Von Großprojekten wie Brücken oder Wolkenkratzern ganz zu schweigen.

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Mit dem Vorläufer von Beton haben die Römer bereits 118 bis 125 nach Christus das Pantheon gebaut. Und das Gebäude steht bekanntlich heute noch. Beton muss also ein ganz besonderer Baustoff sein. Der heutige Beton wird aus Zement, Wasser und Gesteinskörnungen hergestellt. Hinzu können noch Betonzusätze wie Erstarrungsverzögerer, Erstarrungsbeschleuniger oder Betondichtungsmittel kommen, um die Betoneigenschaften zu beeinflussen. Gesteinskörnung, Zement und Wasser werden in unterschiedlichen Anteilen miteinander gemischt. Die Anteile hängen von der gewünschten Verarbeitbarkeit und Festigkeit des Betons ab. Grob lässt sich jedoch sagen, dass die Gesteinskörnung etwa 70 Prozent, das Wasser etwa 18 Prozent und der Zement etwa 12 Prozent des Frischbetonvolumens ausmachen.

Die Gesteinskörnung kannte man bis vor wenigen Jahren noch unter dem Begriff „Zuschlag“. Sie ist volumen- und gewichtsmäßig der größte Bestandteil von Beton und beeinflusst die Eigenschaften des Frisch- und Festbetons nicht unwesentlich. Demnach ist der Zusammensetzung der Gesteinskörnung besondere Beachtung zu schenken. Die Körner bilden im Beton das Traggerüst, zumindest wenn es sich um den hier vorgestellten Normalbeton handelt. Sie sind härter als der umgebende Zementstein, der sich aus dem Zementleim (der Mischung von Zement und Wasser) bildet. Die Gesteinskörnung besteht aus verschiedenen Korngruppen, also Körnern verschiedener Größen.

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Ziel bei der Wahl der Zusammensetzung des Zuschlags ist, dass später so wenig Zementleim wie möglich benötigt wird. Wählt man nur Körner einer Größe, sind die Zwischenräume groß, es wird also viel Zementleim benötigt. Neben der Größe der Körner spielt auch deren Form und Oberfläche eine Rolle. Die Wahl der Gesteinskörnung hängt aber auch von der Bauteilgröße oder der Lage der Bewehrungseisen ab. Wenn die großen Körner nicht durch die Bewehrung „schlüpfen“ können, hat man ein Problem. Üblicherweise werden im Betonbau die Korngruppen 0/2, 0/4, 2/8, 4/8, 8/16 und 16/32 verwendet. Die Bezeichnung 2/8 bedeutet zum Beispiel, dass die Körner dieser Gruppe mindestens 2 mm und höchstens 8 mm groß sind. In der Praxis werden mindestens drei Korngruppen in unterschiedlichen Anteilen miteinander vermischt.

Der Zusammensetzung des Zementleims ist ebenfalls besondere Beachtung zu schenken, denn alle Eigenschaften des Betons wie Festigkeit und Dichtigkeit werden ganz wesentlich vom Zementstein bestimmt. Wasser und Zement sind in verschiedenen Anteilen zur Herstellung des Zementleims notwendig, wobei es noch verschiedene Arten von Zement mit unterschiedlicher Festigkeitsklasse gibt. Beim Verhältnis von Wasser zu Zement im Beton spricht der Fachmann vom Wasserzementwert. Je größer der Wassergehalt des Frischbetons, desto flüssiger ist er, und umso einfacher ist er zu verarbeiten. Allerdings reagiert dann nicht mehr das ganze Wasser mit dem Zement, es bleibt das sogenannte Überschusswasser übrig. Bei einem Wasserzementwert von 0,40 ist eine vollständige Hydratation (Wasserbindung) gegeben, d.h. Zement kann etwa 40 Gewichtsprozent Wasser binden. Solch ein Beton lässt sich jedoch nur schwer verarbeiten, weshalb ihm in der Praxis mehr Wasser zugegeben wird.

Zuviel dieses zusätzlichen Wassers bedeutet aber, dass sich nach dem Trocknen Poren im Beton bilden. Dadurch nimmt die Festigkeit des Betons ab und in die Poren kann Wasser dringen, was wiederum die Bewehrung schädigt. Wasserreicher Zementleim sondert zudem Wasser ab und der Frischbeton entmischt sich leichter. Sandende Oberflächen sind dann die Folge. Es gilt also bei der Herstellung immer einen Kompromiss zwischen Verarbeitbarkeit und späterer Betonqualität zu finden. Zudem darf ein bestimmter Wasserzementwert nicht überschritten und ein Mindestzementgehalt nicht unterschritten werden. Der Frischbeton wird in verschiedene Konsistenzklassen unterteilt. Die Konsistenz gibt Aufschluss über die Steife und damit die Verarbeitbarkeit des Frischbetons. Die Konsistenzklasse F1 steht für steifen und F6 für sehr fließfähigen Beton. Sind die Bauteile sehr feingliedrig oder dicht bewehrt, kommt in der Regel ein weicher Beton der Klasse F3 zum Einsatz.

Ist der Beton ausgehärtet, definiert er sich hauptsächlich über seine Druckfestigkeit. Beton kann sehr große Druckkräfte, aber nur sehr kleine Zugkräfte aufnehmen. Deshalb müssen dort, wo Zugkräfte auftreten, Bewehrungseisen diese Aufgabe übernehmen. Beton wird hinsichtlich seiner Druckfestigkeit in unterschiedliche Festigkeitsklassen eingeteilt. Früher kannte man noch die Bezeichnung B25 oder B15, wobei das „B“ für Beton stand. Im Zuge der Europäisierung wird heutzutage das „C“ für Concrete = Beton vorangestellt.

Überwachungs-klasseFestigkeits-klassecharakteristische Zylinderdruckfestigkeit fck (N/mm²)Mittelwert der Zylinderdruck-festigkeit fcm (N/mm²)Mittlere Zugfestigkeit fctm (N/mm²)
1



C8/108--
C12/1512201,6
C16/2016241,9
C20/2520282,2
C25/3025332,6
2




C30/3730382,9
C35/4535433,2
C40/5040483,5
C45/5545533,8
C50/6050584,1
3





C55/6755634,2
C60/7560684,4
C70/8570784,6
C80/9580884,8
C90/10590985,0
C100/1151001085,2