GmbH Gesellschaftszweck – Unternehmensgegenstand: Beton Grundlegende Eigenschaften und Verwendung Unterscheidungsmerkmale Geschichte Klima- und Umweltauswirkungen Frischbeton Eigenschaften des Festbetons Überwachungsklassen Betonsorten Betonarten Dauerhaftigkeit, Schädigungen und Instandsetzung Einbauteile Vorgefertigte Betonprodukte Andere als „Beton“ bezeichnete Werkstoffe Erscheinungsbild Verwandte Themen Navigationsmenü aus München

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Der Titel dieses Artikels ist mehrdeutig. Weitere Bedeutungen sind unter Beton (Begriffsklärung) aufgeführt.

Querschnitt durch Beton
Einbau von Transportbeton mittels Betonpumpe
eingeschalter Stahlbeton (links), bereits abgebundener Beton im fertigen Zustand (rechts)
Mediendatei abspielen Flug durch einen µCT-Bild­stapel eines Stückes Beton, gefunden am Strand von Montpellier. Durch langen Salzwasser-Kontakt haben sich die Calcium-basierten Füllstoffe (Muschel- und Schneckenschalen) aufgelöst und Lufteinschlüsse hinterlassen.
Goetheanum in Dornach, ein Gebäude mit Sichtbetonfassade

Beton [.mw-parser-output .IPA a{text-decoration:none}beˈtõ], [beˈtɔŋ] (österr. und z. T. bayr. [beˈtoːn]; schweiz. und alem. 1. Silbe betont [ˈbetɔ̃]), vom gleichbedeutenden franz. Wort béton, ist ein Baustoff, der als Dispersion unter Zugabe von Flüssigkeit aus einem Bindemittel und Zuschlagstoffen angemischt wird. Der ausgehärtete Beton wird in manchen Zusammenhängen auch als Kunststein bezeichnet.

Normalbeton enthält Zement als Bindemittel und Gesteinskörnung (früher Zuschlag) als Zuschlagstoff. Das Zugabewasser (früher Anmachwasser) leitet den chemischen Abbindevorgang, d. h. die Erhärtung ein. Um die Verarbeitbarkeit und weitere Eigenschaften des Betons zu beeinflussen, werden der Mischung Betonzusatzstoffe und Betonzusatzmittel hinzugefügt.
Das Wasser wird zum größten Teil chemisch gebunden. Die vollständige Trocknung des Gemischs darf daher erst nach der Erhärtung erfolgen.

Frischer Beton kann als Zweistoffsystem aus flüssigem Zementleim und festem Zuschlag angesehen werden. Zementleim härtet zu Zementstein. Dieser bildet die Matrix, welche die Gesteinskörnung umgibt.[1]

Beton wird heute überwiegend als Verbundwerkstoff in Kombination mit einer zugfesten Bewehrung eingesetzt.
Die Verbindung mit Betonstahl oder Spannstahl ergibt Stahlbeton bzw. Spannbeton. Neuere Entwicklungen sind Faserbeton mit Zugabe von Stahl-, Kunststoff- oder Glasfasern, sowie Textilbeton, der Gewirken aus alkaliresistentem AR-Glas oder Kohlenstofffasern enthält.

Als problematisch gilt bislang der Einfluss der Betonproduktion auf die Umwelt. Die Betonindustrie gehört zu den Hauptverursachern von Treibhausgasen, die die globale Erwärmung bewirken. Die Betonproduktion ist für etwa 6 bis 9 % aller menschengemachten CO2-Emissionen verantwortlich, was dem Drei- bis Vierfachen der Größenordnung des gesamten Luftverkehrs entspricht. Es werden weltweit erhebliche Mengen Wasser, Kies, Zement und Sand für die Herstellung von Beton verbraucht. Das globale Vorkommen an geeignetem Sand wird vor allem durch die Betonherstellung immer knapper.

Inhaltsverzeichnis

1 Grundlegende Eigenschaften und Verwendung
2 Unterscheidungsmerkmale
3 Geschichte

3.1 Urgeschichte und Antike
3.2 Neuzeit

4 Klima- und Umweltauswirkungen

4.1 Umweltprobleme
4.2 Lösungsansätze für Klimaproblematik

5 Frischbeton

5.1 Bestandteile und Zusammensetzung
5.2 Konsistenz
5.3 Einbau und Verdichtung
5.4 Nachbehandlung

5.4.1 Nachbehandlungsmethoden im Sommer
5.4.2 Nachbehandlungsmethoden im Winter

5.5 Erhärtung

6 Eigenschaften des Festbetons

6.1 Festigkeitsklassen
6.2 Elastizitätsmodul, Schubmodul und Querdehnungszahl
6.3 Rohdichte
6.4 Verbundzone
6.5 Poren im Beton
6.6 Bauphysikalische Eigenschaften
6.7 Arbeitsvermögen

7 Überwachungsklassen
8 Betonsorten
9 Betonarten
10 Dauerhaftigkeit, Schädigungen und Instandsetzung
11 Einbauteile
12 Vorgefertigte Betonprodukte
13 Andere als „Beton“ bezeichnete Werkstoffe

13.1 Porenbeton
13.2 Faserbeton
13.3 Betonglas
13.4 Asphaltbeton
13.5 Mineralbeton
13.6 Schwefelbeton
13.7 Kunstharzbeton

14 Erscheinungsbild

14.1 Architekturbeton
14.2 Durchgefärbter Beton

15 Verwandte Themen
16 Siehe auch
17 Literatur
18 Weblinks
19 Einzelnachweise

Grundlegende Eigenschaften und Verwendung

Normalbeton hat üblicherweise eine Druckfestigkeit von wenigstens 20 Newton pro Quadratmillimeter (N/mm²). Beton mit geringerer Festigkeit wird zur Herstellung von Sauberkeitsschichten, Verfüllungen sowie im Garten- und Landschaftsbau verwendet. Hochleistungsbeton erreicht Festigkeiten von über 150 N/mm².

Unbewehrter Beton dagegen kann nur geringe Zugspannungen aufnehmen, ohne zu reißen, da seine Zugfestigkeit nur rund ein Zehntel seiner Druckfestigkeit beträgt. Zugspannungen werden daher üblicherweise durch eingelegte Stäbe oder Matten aus Bewehrungsstahl aufgenommen, die eine Zugfestigkeit von über 400 N/mm² besitzen.
Diese Kombination hat sich aus mehreren Gründen als vorteilhaft erwiesen:

Beton und Stahl haben einen ähnlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten, so dass im Verbundmaterial keine temperaturbedingten Spannungen auftreten,
der basische pH-Wert des Betons verhindert die Korrosion des Stahls,
Beton verhindert im Brandfall den schnellen temperaturbedingten Festigkeitsverlust von ungeschütztem Stahl.

Typische Einsatzgebiete von Stahlbeton:

Gründungen, (Keller)Wände, Decken, Stützen und Ringanker im allgemeinen Hochbau,
Skelettbau-Tragkonstruktionen von Hochhäusern und Gewerbebauten,
Verkehrsbauten wie Tunnel, Brücken und Stützwände.

Unbewehrter Beton wird für Schwergewichtswände, gebogene Gewichtsstaumauern und
andere kompakte, massive Bauteile verwendet, die überwiegend auf Druck belastet werden. Größere Zugspannungen müssen entweder konstruktiv vermieden werden oder es darf von einem Bruch des Materials keine Gefährdung ausgehen.
Dies ist beispielsweise bei kleineren vorgefertigte Elementen wie Blocksteinen für den Mauerwerksbau oder (Waschbeton-)Platten im Gartenbau der Fall. Auf Grund geringer Kosten, beliebiger Formbarkeit und vergleichsweise hoher Dichte von etwa 2400 kg/m³ wird Beton auch für Gegengewichte an Kränen und für Wellenbrecher verwendet.

Zu beachten ist das Schwinden des Bauteil-Volumens bei Austrocknung sowie durch chemische Vorgänge. Das Schwindmaß ist dabei abhängig von der Zusammensetzung des Ausgangsmaterials. Ein gewisses Kriechen tritt bei allen belasteten Bauteilen auf und bezeichnet die mit der Zeit zunehmende Verformung unter Belastung.

Unterscheidungsmerkmale

Siehe auch: Liste gebräuchlicher Betone

Beton lässt sich anhand verschiedener Merkmale unterscheiden. Gebräuchlich sind Unterscheidungen nach

der Trockenrohdichte in Leichtbeton, Normalbeton und Schwerbeton,
der Festigkeit, wobei die Druckfestigkeit die wichtigste Rolle einnimmt,
dem Ort der Herstellung in Baustellen- oder Transportbeton,
dem Verwendungszweck in beispielsweise wasserundurchlässigen Beton, Unterwasserbeton,
der Konsistenz in Klassen von steif bis (sehr) fließfähig,
der Art der Verdichtung in Rüttelbeton, Stampfbeton, Walzbeton, Fließbeton, Schüttbeton, Spritzbeton, …
der Art der Gesteinskörnung in Sandbeton, Kiesbeton, Splittbeton, …
dem Erhärtungszustand in den noch verarbeitbaren Frischbeton, den bereits eingebauten und verdichteten grünen Beton, den jungen Beton, dessen Aushärtung bereits begonnen hat und schließlich den ausgehärteten Festbeton,[1]
den Anforderungen zur Qualitätssicherung in Rezeptbeton (Herstellungsklasse R nach ÖNORM 4200 bzw. Klasse B I nach DIN 1045) und Beton nach Eignungsprüfung (Herstellungsklasse E bzw. Klasse B II nach DIN).[1]

Ebenso wie Beton ist Mörtel ein Gemisch aus einem Bindemittel, Gesteinskörnung und Zusatzstoffen bzw. -mitteln. Der Unterschied besteht in der Größe des Zuschlags, der bei Mörtel höchstens 4 mm im Durchmesser aufweisen darf. Eine Überschneidung besteht bei Spritzputzen und Mauermörteln, die in besonderen Fällen ein Größtkorn von bis zu 16 mm enthalten können, sowie bei Estrich, der im Regelfall mit 8 mm Körnung angemischt wird.

Geschichte

Urgeschichte und Antike

Kuppel des Pantheons in Rom von innen

Dauerhafter Kalkmörtel als Bindemittel konnte schon an 10.000 Jahre alten Bauwerksresten in der heutigen Türkei nachgewiesen werden. Gebrannten Kalk verwendeten die Ägypter beim Bau der Pyramiden.

In der zweiten Hälfte des 3. vorchristlichen Jahrhunderts wurde in Karthago oder Kampanien eine Betonmischung aus Zement und Ziegelsplittern entwickelt. Diese wurde gegen Ende des Zweiten Punischen Krieges erstmals beim Bau von Wohngebäuden in Rom verwendet.[2] Die Römer entwickelten aus dieser Betonmischung in der Folgezeit das Opus caementitium (opus = Werk, Bauwerk; caementitium = Zuschlagstoff, Bruchstein), aus dessen Namen das Wort Zement abgeleitet ist. Dieser Baustoff, auch als römischer Beton oder Kalkbeton bezeichnet, bestand aus gebranntem Kalk, Wasser und Sand, dem mortar (Mörtel), gemischt mit Ziegelmehl und Vulkanasche,[3] und zeichnete sich durch eine hohe Druckfestigkeit aus. Damit wurden unter anderem die Aquädukte und die Kuppel des Pantheons in Rom hergestellt, die einen Durchmesser von 43 Metern hat und bis heute erhalten ist.

Eine wesentliche Verbesserung, die von den Römern entwickelt wurde, war die Verwendung inerter Zuschlagsstoffe, die hauptsächlich aus Resten von gebranntem Ziegelmaterial bestanden und die Eigenschaft besitzen, bei Temperaturänderungen keine Risse zu bilden. Dies kann noch heute an Orten in Nordafrika (z. B. Leptis Magna, Kyrene) beobachtet werden, wo es große Estrichflächen gibt, die etwa um 200–300 n. Chr. ausgeführt wurden und die trotz großer Temperaturdifferenzen zwischen Tag und Nacht noch heute völlig frei von Rissen sind.

Neuzeit

Das Wort Beton ist übernommen aus gleichbedeutendem französisch béton, dieses aus altfranzösisch betun (Mörtel, Zement), abgeleitet von lateinisch bitumen (schlammiger Sand, Erdharz, Bergteer, Kitt).[4] Bernard de Bélidor beschreibt die Herstellung und Verwendung von Beton in seinem Standardwerk „Architecture hydraulique“ (Bd. 2, Paris 1753). Das Wort erscheint dann auch in der deutschen Übersetzung „Architectura hydraulica“ (Bd. 2, Augsburg 1769).

Die Entwicklung des Betons in der Neuzeit begann 1755 mit dem Engländer John Smeaton. Dieser führte, auf der Suche nach einem wasserbeständigen Mörtel, Versuche mit gebrannten Kalken und Tonen durch und stellte fest, dass für einen selbsterhärtenden (hydraulischen) Kalk ein bestimmter Anteil an Ton notwendig ist.

Drei Erfindungen leiteten letztlich den modernen Betonbau ein:

Die des Romanzements 1796 durch den Engländer J. Parker,
die des künstlichen hydraulischen Kalks durch Louis-Joseph Vicat 1818 sowie
die des Portlandzements durch Joseph Aspdin im Jahr 1824.

Zunächst wurde der Beton noch nicht armiert, sondern als Stampfbeton, ähnlich dem Pissébau, verwendet. Das älteste und auch erhaltene Gebäude in dieser Technik ist die Villa Lebrun in Marssac-sur-Tarn, die der Bauingenieur François Martin Lebrun für seinen Bruder errichtete.[5]

Mitte des 19. Jahrhunderts entstanden in Deutschland die ersten aus Beton errichteten Wohngebäude wie die Bahnwärterhäuser der Oberschwäbischen Eisenbahn, einige Mietshäuser der Berliner Victoriastadt und die Villa Merkel.

Ein wesentlicher Entwicklungssprung war die Erfindung des Stahlbetons durch Joseph Monier (Patent: 1867), durch den die Herstellung auf Zug belasteter Bauelemente möglich wurde, wie etwa Platten und Unterzüge. Zurückgreifend auf Joseph Monier wird Bewehrungsstahl oder Betonstahl auch heute noch gelegentlich als Moniereisen bezeichnet.

Beton wird in der zeitgenössischen Kunst auch für Denkmäler oder Skulpturen verarbeitet („Kunststein“).

Klima- und Umweltauswirkungen

Umweltprobleme

→ Hauptartikel: Zement#Umweltschutzaspekte

Die Betonproduktion ist für etwa 6 bis 9 % aller menschengemachten CO2-Emissionen verantwortlich. Dies hat zwei Hauptgründe: das Brennen des für die Betonherstellung benötigten Zements ist sehr energieaufwendig, der größere Teil des freigesetzten Kohlendioxids löst sich jedoch während des Brennvorganges als geogenes CO2 aus dem Kalkstein.[6]
Weltweit werden jährlich 4,1 Milliarden Tonnen Zement hergestellt, der im Mittel etwa 60 % CaO enthält. Damit ergibt sich durch das Freisetzen des im Kalk gebundenen Kohlendioxids selbst bei optimaler Prozessführung ein Ausstoß von mindestens zwei Milliarden Tonnen CO2 oder 6 % des weltweiten jährlichen CO2-Ausstoßes. In der Schweiz sind es sogar 9 % aller menschengemachten Emissionen.

Sand ist einer der meistgenutzten Baustoffe der Welt, da er neben Wasser, Kies und Zement einer der Hauptbestandteile von Beton ist. Der weltweite Abbau von Sand für die Bauwirtschaft und insbesondere die Betonproduktion führt bereits heute zu einer spürbaren Verknappung des Rohstoffes Sand. Wenigstens 95 Prozent des weltweit vorhandenen Sands, insbesondere Wüstensand, sind allerdings nicht für die Betonherstellung geeignet,[7][8] da die Körner zu rund und glatt geschliffen sind. Daraus hergestellter Beton würde dann keinen größeren einwirkenden Kräften widerstehen.[9]

2018 wurde allerdings ein Verfahren patentiert,[10] welches die Verwendung von Wüstensand und Feinsand erlaubt: Hierzu wird der Sand in einem Hochgeschwindigkeitsmischer mit 1500 Umdrehungen pro Minute rotiert, wobei eine Art Steinmehl mit gebrochener Körnung erzeugt wird (bisher üblich ist ein Mischen bei 50 Umdrehungen pro Minute).[9] Das Steinmehl wird anschließend mit mineralischen Bindemitteln zu einem Granulat verarbeitet. Mit einem solchen Granulat entsteht ein besonders belastbarer Beton, der zudem 40 % weniger Zement benötigt. Die Verwendung von Wüstensand lohnt sich in Europa nicht (da die Transportkosten ab ca. 50 km den Materialwert übersteigen), allerdings fallen allein in Deutschland pro Jahr hunderttausende Tonnen bislang ungenutzter Feinsand an. Bereits im Frühjahr 2020 sollen zwei erste Anlagen in Saudi-Arabien und in Ägypten in Betrieb genommen werden, ab dann könnte sich der Nutzen des Verfahrens bewerten lassen. Derzeit (2019) prüft das Institut für Angewandte Bauforschung (IAB) in Weimar den Baustoff. Im Erfolgsfall könnte auf Basis eines zertifizierten Prüfberichts des Instituts für Angewandte Bauforschung das Deutsche Institut für Bautechnik derartigen Beton zur Verwendung in Deutschland freigeben.[11]

Lösungsansätze für Klimaproblematik

Eine Übersicht über klimafreundliche Methoden zur Zementproduktion finden sich hier.[12]

Forscher entwickelten 2020 einen Beton-ähnlichen Werkstoff (“living building material”, LBM), der bei seiner Produktion kein Kohlenstoffdioxid (CO2) freisetzt. Stattdessen wird das Treibhausgas sogar gebunden. Der Werkstoff geht von einer Mischung aus Sand und Gelatine aus, in der Bakterien (Gattung: Synechococcus) das Treibhausgas mittels Photosynthese in Form von Calciumcarbonat (CaCO3) mineralisieren. Der Werkstoff ist ähnlich stabil wie gewöhnlicher Mörtel (Festigkeit: ∼3.5 MPa, dies entspricht der Mindestfestigkeit von Portlandzementbasis). Die Forscher sehen das Material nicht als vollständigen Ersatz für Zement, sondern mögliche Einsatzzwecke beispielsweise in Strukturen mit geringer Belastung wie Pflaster, Fassaden und temporäre zivile sowie militärische Strukturen. Interessanterweise konnte mittels Einstellen von Temperatur und die Feuchtigkeit die Stoffwechselaktivität der Mikroorganismen kontrolliert werden. In der Studie lebten in dem festen Material nach 30 Tagen bei 50 % relativer Luftfeuchtigkeit noch 9–14 % der Mikroorganismen.[13][14]

Frischbeton

Als Frischbeton wird der noch nicht erhärtete Beton bezeichnet. Der Zementleim, also das Gemisch aus Wasser, Zement und weiteren feinkörnigen Bestandteilen ist noch nicht abgebunden. Dadurch ist der Frischbeton noch verarbeitbar, das heißt formbar und zum Teil fließfähig. Während des Abbindens des Zementleims wird der Beton als junger Beton oder grüner Beton bezeichnet. Nachdem der Zementleim abgebunden hat, wird der Beton Festbeton genannt.

Bestandteile und Zusammensetzung

Die Zusammensetzung eines Betons wird vor der industriellen Herstellung in einer Betonrezeptur festgelegt, die durch Erfahrungswerte und Versuche erstellt wird. Die Zusammensetzung richtet sich unter anderem nach der gewünschten Festigkeitsklasse, den Umweltbedingungen denen das spätere Bauteil ausgesetzt sein wird, der gewünschten Verarbeitbarkeit und ggf. auch nach architektonischen Gesichtspunkten, wie z. B. der Farbgebung. Dementsprechend werden je nach Anwendungsfall Zement, Wasser, Gesteinskörnung, Betonzusatzstoffe und Betonzusatzmittel in einem bestimmten Verhältnis vermischt.

Bei der nicht-industriellen Herstellung, überwiegend beim Heimwerken, wird Beton auch anhand einfacher Faustformeln gemischt. Eine solche Faustformel ist beispielsweise: 300 kg Zement, 180 l Wasser sowie 1890 kg Zuschläge ergeben einen Kubikmeter Beton, der ungefähr der Festigkeitsklasse C25/30 entspricht. Um allerdings zuverlässig die Festbetoneigenschaften abzuschätzen, reichen die Angaben nicht aus. Sowohl der Zement als auch die Gesteinskörnung können je nach gewähltem Produkt die Festigkeit erheblich beeinflussen, weshalb solche einfachen Rezepturen beim Bau von tragenden Strukturen keine Anwendung finden dürfen.

Konsistenz

→ Hauptartikel: Konsistenz (Beton)
Ausbreitversuch zur Konsistenzprüfung von sehr fließfähigen Beton

Die Konsistenz des Frischbetons beschreibt wie fließfähig bzw. steif der Frischbeton ist. Sie ist vorab entsprechend zu wählen, sodass der Beton ohne wesentliches Entmischen gefördert, eingebaut und praktisch vollständig verdichtet werden kann. Die dafür maßgebende Frischbetoneigenschaft ist die Verarbeitbarkeit. Die Frischbetonkonsistenz ist vor Baubeginn festzulegen und während der Bauausführung einzuhalten.

Die genormten Konsistenzbereiche erstrecken sich von „(sehr) steif“, über „plastisch“, „weich“ und „sehr weich“ bis hin zu „(sehr) fließfähig“. An die Konsistenzbereiche sind Messwerte geknüpft, die mit genormten, baustellengerechten Verfahren, wie dem Ausbreitversuch, dem Setzversuch und dem Verdichtungsversuch geprüft und kontrolliert werden können. Das nachträgliche Zumischen von Wasser zum fertigen Frischbeton, z. B. bei Ankunft auf der Baustelle, verbessert zwar die Fließeigenschaften, ist nach den deutschen Vorschriften allerdings unzulässig, da dadurch der Wasserzementwert (w/z-Wert) und in der Folge die Festbetoneigenschaften negativ beeinflusst werden. Einem Transportbeton darf vor Ort aber Fließmittel beigemischt werden, um die Verarbeitbarkeit zu verbessern. Die zulässige Höchstmenge liegt bei 2 l/m³, was aus einem plastischen Beton einen leicht fließfähigen Beton macht.

Die Einbaubedingungen legen die nötige Konsistenz fest. Für Bauteile mit komplizierten Geometrien oder hohen Bewehrungsgraden ist tendenziell ein eher fließfähigerer Beton vonnöten. Auch die Förderung des Frischbetons bestimmt die benötigte Konsistenz. Soll ein Beton beispielsweise mit einer Betonpumpe gefördert werden, sollte die Betonkonsistenz mindestens im plastischen Bereich, d. h. Ausbreitmaßklasse F2, besser F3, liegen.

Einbau und Verdichtung

Verdichtung mit einem Flaschenrüttler

Beton ist schnellstmöglich nach dem Mischen bzw. der Anlieferung einzubauen und mit geeigneten Geräten zu verdichten. Durch das Verdichten werden die Lufteinschlüsse ausgetrieben, damit ein dichtes Betongefüge mit wenigen Luftporen entsteht. Rütteln, Schleudern, Stampfen, Stochern, Spritzen und Walzen sind je nach Betonkonsistenz und Einbaumethode geeignete Verdichtungsverfahren. Als Verdichtungsgerät kommt auf Baustellen des Hochbaus heutzutage in der Regel der Innenrüttler (auch „Flaschen-“ oder „Tauchrüttler“ genannt) zum Einsatz. Bei der Herstellung hoher Bauteile oder bei sehr enger Bewehrung können auch Außenrüttler („Schalungsrüttler“) verwendet werden. Beim Einbau von Beton für Straßen oder Hallenböden ist eine Verdichtung mit Hilfe von Rüttelbohlen üblich. Rütteltische werden im Fertigteilwerk benutzt.

Bereits beim Einbau ist darauf zu achten, dass sich der Beton nicht entmischt, d. h., dass sich größere Körner unten absetzen und sich an der Oberfläche eine Wasser- oder Wasserzementschicht bildet. Frischbeton darf deshalb nicht aus größerer Höhe in die Schalung fallen gelassen werden. Durch Rutschen, Fallrohre oder Schläuche ist der Beton bis in die Schalung zu leiten, sodass die maximale freie Fallhöhe nicht mehr als 1,5 m beträgt. Um anschließend gut verdichten zu können, muss der Beton außerdem in Lagen von höchstens 50 cm Höhe eingebaut werden. Erst nach der Verdichtung einer Lage folgt die nächste.[15]

Ein Entmischen, sodass sich an der Oberfläche eine wässrige Zementschlämme bildet, kann sich auch bei einer zu großen Rütteldauer einstellen.[16] Das Absondern von Wasser an der Betonoberfläche nach dem Einbau wird auch als „Bluten“ bezeichnet.[17] Die Entmischung wirkt sich insbesondere nachteilig auf die Festigkeit und Dauerhaftigkeit des Betons aus. Bei richtiger Verdichtung und passender Konsistenz bildet sich an der Oberfläche nur eine dünne Feinmörtelschicht. Im restlichen Betonkörper sind die Gesteinskörner annähernd gleichmäßig verteilt.

Beim Einbau des Frischbetons sollte die Betontemperatur zwischen +5 Ã‚°C und +30 Ã‚°C liegen, anderenfalls sind besondere Maßnahmen erforderlich. Im Winter kann dies z. B. das Heizen der Schalung mit Gebläsen sein. Im Sommer ist gegebenenfalls eine Kühlung des Betons notwendig.[18]

Nachbehandlung

Eine Nachbehandlung des frischen Betons ist zum Schutz der Betonoberfläche gegen Austrocknung und somit zur Sicherstellung einer geschlossenen, dichten und dauerhaften Betonoberfläche erforderlich. Dazu muss auch in den oberflächennahen Bereichen des Betons genügend Wasser für die Hydratation des Zements vorhanden sein. Dieses darf insbesondere nicht durch Sonneneinstrahlung, Frost und/oder Wind verdunsten. Verdunstet das Wasser im Beton zu schnell, kann dies bereits kurz nach der Betonausbringung zu Schäden im Beton, sogenannten Schwindrissen, kommen. Es gibt verschiedene Nachbehandlungsmethoden, um den Erhärtungsprozess sicherzustellen.[19][20]

Die notwendige Zeitdauer der Nachbehandlung kann je nach den Betoneigenschaften, den Umweltbedingungen, die den Expositionsklassen entsprechen und den klimatischen Randbedingungen zwischen einem Tag, einer Woche oder auch mehr betragen. Grundsätzlich ist es am besten, so früh wie möglich nach der Betonage mit der Nachbehandlung zu beginnen und möglichst lange diese Maßnahmen durchzuführen, um Bauteile mit optimalen Festbetoneigenschaften zu erhalten.[19][20]

Nachbehandlungsmethoden im Sommer

Im Sommer ist die Verdunstung das größte Problem. Wasser muss also zugeführt und/oder vor dem Verdunsten bewahrt werden, z. B. durch das Auflegen einer wasserdichten Abdeckung, den Einsatz spezieller Nachbehandlungsfolien oder durch das kontinuierliche Besprühen oder Fluten mit Wasser. Des Weiteren kann das schnelle Austrocknen des Betons z. B. durch das Belassen in der Schalung, durch das Abdichten mit Kunststofffolien oder durch das Auftragen filmbildender Nachbehandlungsmittel, verhindert werden. Über die Messung des sogenannten Kapillardrucks des Betons lassen sich messtechnisch Rückschlüsse auf eine ausreichende Wassermenge für die Aushärtung machen. Eine solche Messung findet jedoch eher in Prüflaboren Anwendung.[19]

Nachbehandlungsmethoden im Winter

Im Winter muss der Frischbeton bei Frost während der ersten drei Tage nach der Betonage durchgehend eine Mindesttemperatur von +10 Ã‚°C haben. Nach drei Tagen unter diesen Bedingungen ist der Beton so weit ausgehärtet, dass gefrierendes Wasser nicht mehr zu Frostsprengungen führen kann. Erreicht wird die Beibehaltung der Temperatur z. B. durch eine Abdeckung mit einer wärmedämmenden Folie oder durch die Abdeckung mit einem beheizten Bauzelt. Auch hier ist zu beachten, dass dem Beton genügend Wasser für die Hydratation des Zements zur Verfügung steht.[19]

Erhärtung

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

Eigenschaften des Festbetons

Als Festbeton wird der erhärtete Frischbeton bezeichnet.

Festigkeitsklassen

Die Druckfestigkeit ist eine der wichtigsten Eigenschaften des Betons. Die DIN 1045-2 (Tragwerke aus Beton, Stahlbeton und Spannbeton) schreibt eine Beurteilung durch die Prüfung nach 28 Tagen Wasserlagerung anhand von Würfeln mit 15 cm Kantenlänge (Probewürfeln) oder 30 cm langen Zylindern mit 15 cm Durchmesser vor. Die Vorschriften für die Geometrie und Lagerung der Prüfkörper sind weltweit nicht einheitlich geregelt und haben sich auch in den einzelnen Normgenerationen geändert. Anhand der ermittelten Druckfestigkeit, die im Bauteil abweichen kann, lässt sich der Beton den Festigkeitsklassen zuordnen. Ein C12/15 hat danach die charakteristische Zylinderdruckfestigkeit von 12 N/mm² sowie eine charakteristische Würfeldruckfestigkeit von 15 N/mm². Das C in der Nomenklatur steht für englisch concrete (deutsch: Beton). Im Zuge der Harmonisierung des europäischen Normenwerks sind diese Betonfestigkeitsklassen in der aktuellen Normengeneration europaweit vereinheitlicht. In der folgenden Tabelle sind die Bezeichnungen nach der alten DIN 1045 noch zur Information in der letzten Spalte angegeben.

Druckfestigkeitsklassen für Normalbeton nach Eurocode 2 und Bezeichnung nach alter DIN 1045[21]

Über-
wachungs-
klasse

Festig-
keits-
klasse

Zylinderdruckfestigkeit (N/mm²)

Mittlere
Zugfestigkeit

f

c
t
m

{displaystyle f_{ctm}}

(N/mm²)

Mittlerer
E-Modul

E

c
m

{displaystyle E_{cm}}

(N/mm²)

Bezeichnung
nach alter
DIN 1045

charakteristisch

f

c
k
,
c
y
l

/

f

c
k
,
c
u
b
e

{displaystyle f_{ck,cyl}/f_{ck,cube}}

Mittelwert

f

c
m

{displaystyle f_{cm}}

1

C8/10*

008 / 10

00−[A 1]

0,−[A 1]

0000−[A 1]

B10

C12/15

012 / 15

020

1,6

27000

B15

C16/20

016 / 20

024

1,9

29000

B0−[A 2]

C20/25

020 / 25

028

2,2

30000

B25

C25/30

025 / 30

033

2,6

31000

B0−[A 2]

2

C30/37

030 / 37

038

2,9

33000

B35

C35/45

035 / 45

043

3,2

34000

B45

C40/50

040 / 50

048

3,5

35000

B0−[A 2]

C45/55

045 / 55

053

3,8

36000

B55

C50/60

050 / 60

058

4,1

37000

B0−[A 2]

3

C55/67

055 / 67

063

4,2

38000

B65

C60/75

060 / 75

068

4,4

39000

B75

C70/85

070 / 85

078

4,6

41000

B85

C80/95

080 / 95

088

4,8

42000

B95

C90/105

090 / 105

098

5,0

44000

B0−[A 2]

C100/115

100 / 115

108

5,2

45000

B0−[A 2]

↑ a b c Keine normative Festlegung von Messgrößen.

↑ a b c d e f Keine entsprechende Festigkeitsklasse in der alten DIN 1045 definiert.

Elastizitätsmodul, Schubmodul und Querdehnungszahl

Spannungsdehnungsbeziehung von Beton für verschiedene Festigkeiten

Der Elastizitätsmodul des Betons hängt in hohem Maße von den verwendeten Betonzuschlägen ab. Vereinfachend kann er im linear-elastischen Spannungszustand (d. h. maximal 40 % der Festigkeit) in Abhängigkeit von der Betonfestigkeit nach dem Eurocode mit der empirischen Gleichung

E

c
m

=
22.000
⋅

(

f

c
m

10

)

0
,
3

{displaystyle textstyle E_{cm}=22.000cdot left({frac {f_{cm}}{10}}right)^{0,3}}

ermittelt werden.[22] Somit beträgt der Elastizitätsmodul bei den Betonfestigkeitsklassen von C12/15 bis C50/60 nach Eurocode zwischen 27.000 N/mm² und 37.000 N/mm².

Die Querdehnungszahl schwankt im Bereich der Gebrauchsspannungen je nach Betonzusammensetzung, Betonalter und Betonfeuchte zwischen 0,15 und 0,25. Gemäß den Normen kann der Einfluss mit 0,2 bei ungerissenem Beton berücksichtigt werden. Für gerissenen Beton ist die Querdehnungszahl zu Null zu setzen.[22]

Der Schubmodul kann näherungsweise, wie bei isotropen Baustoffen, aus Elastizitätsmodul und Querdehnungszahl errechnet werden.

Rohdichte

Die Rohdichte des Betons hängt vom Zuschlag ab. Bei Normalbeton beträgt die Trockenrohdichte zwischen 2000 und 2600 kg/m³. Meist können 2400 kg/m³ angesetzt werden. Betone oberhalb von 2600 kg/m³ werden als Schwerbeton bezeichnet, unterhalb von 2000 kg/m³ als Leichtbeton.[23]

Leichtbeton hat porige Leichtzuschläge wie Blähton oder Bims. Er ist normativ in die Rohdichteklassen 1,0 – 1,2 – 1,4 – 1,6 – 1,8 – 2,0 eingeteilt, welche den Rohdichten zwischen 1000 und 2000 kg/m³ entsprechen. Stahlbeton hat näherungsweise eine um 100 kg/m³ erhöhte Rohdichte.

Verbundzone

Abbindeverhalten normal­festen Betons, gut zu erkennen ist die Verbundzone

Eine Schwachstelle im Gefüge des hydratisierten Betons stellt die Verbundzone zwischen Zementstein und Gesteinskörnung dar. Durch die Ansammlung von Ettringit und Portlandit (CH, Calciumhydroxid) an den Rändern der Gesteinskörner können sich keine verfestigenden CSH-Phasen bilden. Das hat eine verringerte Festigkeit in diesem Bereich zur Folge. Durch Zugabe von Puzzolanen wird das Portlandit über die puzzolanische Reaktion in CSH-Phasen umgewandelt. Puzzolane sind hochsilikatische Zuschlagsstoffe wie Mikrosilika oder Flugasche. Das hochalkalische Milieu löst sie partiell und leitet eine Reaktion mit dem Calciumhydroxyd (CH) zu CSH ohne zusätzliche Wasseraufnahme ein:

2SiO2 + 3Ca(OH)2 → 3CaO + 2SiO2 + 3H2O

oder kurz:

S + CH → CSH.

Vor allem bei der Entwicklung und Herstellung von hochfestem- und ultrahochfestem Beton hat dies eine große Bedeutung.[24]

Poren im Beton

Neben der Festigkeit ist die Porosität des Betons ein wichtiges Qualitätskriterium. Die verschiedenen Arten von Poren unterscheiden sich voneinander teilweise stark in Entstehung und Auswirkung. Grundsätzlich sinkt mit steigender Kapillar-, Luft- und Verdichtungsporosität die Festigkeit proportional. Auch eine Verringerung des Elastizitätsmodul ist nachweisbar.[25]

Man unterscheidet folgende Arten von Poren:

Gelporen (Ø ca. 0,1–10 nm)
Das physikalisch gebundene Anmachwasser, welches als Gelwasser bezeichnet wird, ist in Gelporen gespeichert. Da immer der gleiche Anteil Wasser in Gelwasser umgewandelt wird, lässt sich ihre Entstehung nicht vermeiden.
Schrumpfporen (Ø ca. 10 nm)
Da die Reaktionsprodukte der Hydratation ein kleineres Volumen als die Ausgangsstoffe haben, kommt es zu Schrumpfvorgängen. Es bilden sich Schrumpfporen. Ihre Entstehung kann ebenfalls nicht vermieden werden.
Kapillarporen (Ø 10 nm – 100 Ã‚µm)
Bei w/z-Werten > 0,42 bleibt für die Hydratation nicht benötigtes Wasser im Beton zurück, welches mit der Zeit austrocknet und Kapillarporen hinterlässt. Diese sind verantwortlich für Transportprozesse und beeinflussen stark die Festigkeit und den E-Modul des Werkstoffs. Ihr Gesamtvolumen ist durch die Wahl eines günstigen w/z-Werts steuerbar.
Luftporen (Ø 1 Ã‚µm – 1 mm)
Durch den Mischvorgang gelangt Luft in das Zementgel, welche Luftporen bildet. Sie stellen einen Ausweichraum für gefrierendes Wasser dar und erhöhen somit die Frostbeständigkeit des Betons. Eine gezielte Beeinflussung des Anteils an Luftporen ist durch Luftporenbildner möglich.
Verdichtungsporen (Ø > 1 mm)
Verdichtungsporen haben ihre Ursache in unzureichender Verdichtung des Betons nach dem Einbau. Aufgrund ihrer Größe können sie die Festigkeit des Werkstoffs deutlich beeinflussen. An Sichtbetonoberflächen sind Verdichtungsporen überdies unerwünscht – optisch, haptisch und weil sich Schmutz in den offenstehenden Poren einlagert.

Bauphysikalische Eigenschaften

Für Beton kann eine Wasserdampfdiffusionswiderstandszahl zwischen 70 (feucht) und 150 (trocken) angesetzt werden. Die Wärmeleitfähigkeit beträgt etwa 2,1 W/(m·K) für Normalbeton, die spezifische Wärmekapazität 1000 J/(kg·K). Beide Werte sind jedoch stark vom Zuschlagstoff abhängig. Der Wärmeausdehnungskoeffizient beträgt nach den Stahlbetonnormen 10−5/K (z. B. DIN 1045-1:2001-07). Allerdings kann dieser je nach Art des Betonzuschlags, Zementgehalt sowie Feuchtezustand des Betons zwischen 6 und 14 · 10−6/K variieren. Der Feuchtegehalt beträgt bei 23 Ã‚°C und 50 % relativer Luftfeuchtigkeit 25 Liter Wasser je Kubikmeter Beton und bei 80 % relativer Luftfeuchtigkeit 40 l/m³.
Alle diese Betoneigenschaften sind außerdem erheblich temperaturabhängig und gelten näherungsweise nur deutlich unterhalb 100 Ã‚°C.

Arbeitsvermögen

Die mögliche Energieaufnahme eines Betonbauteils bis zum Versagen wird als Arbeitsvermögen bezeichnet.
Der Graph des Spannungs-Dehnungs-Diagramms wird bei Beton auch Arbeitslinie genannt. Das Arbeitsvermögen ist als die Fläche unter der Arbeitslinie definiert und umfasst damit alle elastischen und irreversiblen Verformungsanteile.[26]

Überwachungsklassen

Für die Überprüfung der maßgebenden Frisch- und Festbetoneigenschaften wird der Beton in drei Überwachungsklassen eingeteilt. Daraus ergibt sich der Umfang und die Häufigkeit der Prüfungen, was in DIN 1045-3 geregelt ist. Beton der Überwachungsklassen 1, 2 und 3 ist u. a. durch Eigenüberwachung der ausführenden Firma und eine anerkannte Überwachungsstelle zu überprüfen. Wobei die Prüfungen in der Überwachungsklasse 1 nur der Selbstkontrolle der ausführenden Firma dient. Die Überwachungsklasse 2 wird bei Betonen mit erhöhten Anforderungen wie z. B. WU-, Spann-, Unterwasser- und Strahlenschutzbeton usw. angewandt. Geprüft wird mit mindestens drei Probekörpern jeden 3. Betoniertag oder alle 300 m³.
In der Überwachungsklasse 3 erfolgt die Prüfung mindestens jeden Betoniertag oder alle 50 m³.[27]

Betonsorten

Unter einer Betonsorte versteht man eine genau definierte Mischung, die immer wieder, entsprechend einer Betonrezeptur, hergestellt wird. Lieferwerke haben meist eigene Sorten, die von Kunden bestellt werden. Bei großen Bauvorhaben stellen oft auch die Bauunternehmen in Absprache mit dem Bauherrn und den Lieferwerken eigene Betonsorten in einem Sortenverzeichnis zusammen. Diese Betone sind dann für eine Baustelle und deren Besonderheiten „maßgeschneidert“.

Betonarten

→ Hauptartikel: Liste gebräuchlicher Betone

Alle Betone lassen sich entsprechend ihrer Herstellung, ihrer Einbauart oder ihrer besonderen Eigenschaften unterscheiden. Dabei gehört ein Beton nicht zwangsläufig nur einer Art an. Ein und dasselbe Produkt wird meist mehreren Kategorien zugeordnet. Beispielsweise ist jeder Beton entweder ein Transport- oder ein Baustellenbeton. Abhängig von den Eigenschaften sind diese Betone dann z. B. Luftporenbetone, hochfeste Betone usw. Die verwendeten Bezeichnungen der gebräuchlichen Betone sind in der Liste gebräuchlicher Betone aufgeführt.

Dauerhaftigkeit, Schädigungen und Instandsetzung

→ Hauptartikel: Schäden an Betonbauwerken und Betoninstandsetzung
Betonstütze mit freiliegender Bewehrung

Für dauerhafte Betonbauwerke müssen die verlangten Gebrauchseigenschaften und die Standsicherheit unter den planmäßigen Beanspruchungen über die erwartete Nutzungsdauer bei normalem Unterhaltsaufwand konstant sein. Wichtig sind für eine ausreichende Dauerhaftigkeit des Betons die Betonzusammensetzung (Wasserzementwert und Zementgehalt), die Festigkeitsklasse, die Verdichtung und die Nachbehandlung des Betons.

Beton ist ein chemisch instabiler Baustoff. Verschiedene innere und äußere Einflüsse können die Beständigkeit von Beton nachhaltig beeinflussen. Durch die typische Anwendung von Beton im Verbund mit Bewehrung aus Stahl ergeben sich weitere die Dauerhaftigkeit von Beton beeinflussende Faktoren, wie zu geringe Überdeckung des Bewehrungstahles durch Beton. Daher erfolgt mit den Expositionsklassen eine Klassifizierung der chemischen und physikalischen Umgebungsbedingungen, denen der Beton ausgesetzt ist, woraus die Anforderungen an die Zusammensetzung des zu verwendenden Betons sowie bei Stahlbeton die Mindestbetondeckung folgen.

Folgende Schädigungsmechanismen können auftreten:

Bewehrungskorrosion aufgrund von Carbonatisierung des Betons
Lochfraßkorrosion der Bewehrung durch eingetragene Chloride
Betonkorrosion infolge von:
Sulfattreiben
Alkali-Kieselsäure-Reaktion
Kalktreiben
Frost-Tau-Wechsel

Oberflächenschutzsysteme, wie Anstriche oder die Imprägnierung der Betonoberflächen mit einem Hydrophobierungsmittel, dienen der Verbesserung der Dauerhaftigkeit und können sowohl direkt nach der Herstellung aufgebracht werden oder im Zuge einer Betoninstandsetzung eine Maßnahme zur Lebensdauerverlängerung darstellen.

Zur Betoninstandsetzung zählen zudem alle Maßnahmen, bei denen Schäden (Risse, Abplatzungen usw.) behoben und die ursprünglichen Schutzeigenschaften des Betons möglichst wiederhergestellt oder verbessert werden. Die Instandsetzungsmaßnahmen werden von spezialisierten Betoninstandsetzern durchgeführt.

Im Brückenbau, besonders bei Autobahnbrücken, wird der kathodische Korrosionsschutz (KKS) mittels Fremdstromanode durchgeführt. Dazu wird ein Anodengitter aus beschichtetem Titan auf die zu schützende Oberfläche aufgebracht und mit Spritzbeton circa 2 cm bis 3 cm eingespritzt. Der Spritzbeton dient dabei als Elektrolyt. Der Strom wird über Gleichrichter in die Bewehrung eingeleitet und so der kathodische Schutz erreicht. Die Maßnahme wird mit einem automatischen Überwachungssystem laufend überprüft.

Korrosion von Baustahl

Anodengitter für den KKS

Korrosion eines Pfeilers der Lieser­schlucht­brücke

KKS-Felder der Lieser­schlucht­brücke

Eine gute Erklärung über den KKS geben diese beiden Präsentationen:

Kathodischer Korrosionsschutz allgemein a-bau.co.at (PDF; 55 KB)
Kathodischer Korrosionsschutz im Brückenbau a-bau.co.at (PDF; 2,4 MB)

Einbauteile

Zur Reduzierung des Eigengewichtes von Betonteilen werden unter anderem sogenannte Verdrängungskörper eingebaut. Dies bewirkt, dass Hohlräume entstehen und weniger Beton notwendig ist. Häufig wird das bei Plattenkonstruktionen angewendet.

Früher wurden hierfür Teile aus Polystyrolschaum und anderen Schaumstoffen genutzt, die heute wegen nachteiliger Auswirkungen bei Bränden nicht mehr gestattet sind. Derzeit werden Kugeln oder würfelförmige Elemente aus Polyethylen oder Polypropylen eingesetzt, wodurch bis zu einem Drittel des Betons und folglich des Eigengewichtes eingespart werden kann. So sind große Bauteile, z. B. Dachkonstruktionen, mit Stützweiten von bis zu 19 Metern möglich.

Aufgrund von größeren Bauschäden aus der Vergangenheit ist in Deutschland der Einbau von Verdrängungskörpern bei Brückenbauten nicht mehr zulässig.

Vorgefertigte Betonprodukte

Betonwerkstein
Betonpflasterstein
Betonplatte

Andere als „Beton“ bezeichnete Werkstoffe

Die Bezeichnung „Beton“ wird auch in Zusammenhang mit anderen Baustoffen verwendet und soll deren hohe Festigkeit oder deren Zusammensetzungsprinzip beschreiben.

Porenbeton

Porenbeton (früher Gasbeton) ist ein mineralischer Werkstoff, welcher durch chemisches Aufschäumen einer Mörtelmischung erzeugt wird. Die alkalische Mörtelsuspension reagiert unter Bildung von Gas mit Pulvern unedler Metalle wie z. B. Aluminium. Porenbeton enthält so gut wie keine Zuschläge. Porenbeton besitzt im Vergleich zu konventionellem Beton wegen seiner geringen Rohdichte eine geringe Festigkeit und eine geringe Wärmeleitfähigkeit.

Faserbeton

Faserbeton ist eine Erweiterung des künstlichen Baustoffes Beton. Es werden dem Beton bei der Herstellung Fasern zugegeben um die Materialeigenschaften wie Zug-, Druck- und Scherfestigkeit dem Bruch- und Rissverhalten zu verbessern. Damit kann der Faserbeton im Gegensatz zu Beton besser Zugkräfte übernehmen. Dies führt unter anderem zu der Möglichkeit jegliche Körperform statisch tragend herzustellen.

Betonglas

Betonglas ist ein Glasbaustein, der waagerecht angeordnet wird und hohe Druckfestigkeit aufweist.

Asphaltbeton

Asphaltbeton ist eine Bezeichnung für ein Gemisch aus Bitumen und Gesteinskörnung. Der Namensteil „-beton“ verweist hier auf das „Betonprinzip“ der Mischung, d. h., wie beim Baustoff Beton sind im Asphaltbeton verschiedene Gesteinskörnungsgrößen gleichmäßig verteilt und vollständig von Bindemittel ummantelt.

Mineralbeton

Mineralbeton ist eine Bezeichnung für ein hochverdichtetes Mineralstoffgemisch, meist unter Verwendung eines hohen Anteils gebrochenen Korns. Die Sieblinie ist gemäß der Fuller-Parabel aufzubauen, es ist der für die Verdichtung optimale Wassergehalt einzustellen. Beim Einbau sind Entmischungen zu vermeiden. Mineralbeton wird ohne Bindemittel zu einem hochstandfesten Baustoff, der etwa in Straßendecken verwendet wird. Gängiges Produkt ist die korngestufte Schottertragschicht mit 0 bis 32 mm als Frostschutzmaterial gemäß ZTV T-StB 95.

Schwefelbeton

Schwefelbeton ist eine Mischung aus Quarzsand, Kalkstein oder Schottersteinen, der als Bindemittel 15–20 % Schwefel beigemischt wird. Der Schwefel wird vorher mit dimeren Cyclopentadien modifiziert und als plastischer Schwefel stabilisiert. Der Schwefelbeton verfügt gegenüber Beton über eine höhere Druck- und Zugfestigkeit sowie Frühfestigkeit, ist wesentlich korrosionsbeständiger gegenüber Säuren und Salzlösungen und hat eine um 40 % bessere CO₂-Bilanz. Nachteilig sind das Erweichen bei Temperaturen über 120 Ã‚°C und die Brennbarkeit. Die Einsatzmöglichkeit von Schwefelbeton ist dort von Bedeutung, wo er im freien herkömmlichen Beton ersetzen kann, z. B. Eisenbahnschwellen,[28] oder Lagerung bzw. Umfüllung von aggressiven Chemikalien oder grundwasserschädlichen Stoffen. Die Verwendung ist in Deutschland bisher eingeschränkt.[29][30]

Kunstharzbeton

Kunstharzbeton nutzt – genauso wie Kunstharzmörtel – ungesättigtes Polyesterharz, Methacrylatharz oder Epoxidharz als Bindemittel. Zement wird für die Festigkeit nicht benötigt. Hier kommen Härter und Beschleuniger in geringen Mengen zum Einsatz. Das Prinzip, Anwendungsbereiche und Verarbeitung sind allerdings typisch für Beton.
Aufgrund der schnellen Aushärtung eignet sich der Beton gut für Ausbesserungen. Im Vergleich zu zementgebundenem Beton ergibt sich eine deutlich höhere Zugfestigkeit und ein kleiner Elastizitätsmodul.[31]

Erscheinungsbild

→ Hauptartikel: Sichtbeton

Beton dessen Oberfläche nach Fertigstellung des Bauwerks noch sichtbar ist, wird allgemein als Sichtbeton bezeichnet.
Im engeren Sinne bezeichnet Sichtbeton Betonoberflächen mit besonderer gestalterischer Qualität.

Im Architekturstil des Brutalismus wurde demgegenüber gerade der rohe, unverfeinerte Beton als gestalterisches Mittel eingesetzt. Die Bauwerke des Brutalismus beeindrucken eher durch ihre Grobstruktur, d. h. durch ihre Kubatur, als durch die Oberflächenqualität.

Architekturbeton

Der Begriff Architekturbeton wird gelegentlich von spezialisierten Anbietern des Baugewerbes verwendet, um Sichtbeton zu bezeichnen, an den besonders hohe gestalterische Anforderungen hinsichtlich Oberflächenstruktur und -qualität gestellt werden.

Durchgefärbter Beton

Durchgefärbter Beton enthält Pigmente, die seine Farbe verändern.

Verwandte Themen

Biorock-Technologie, künstliche Korallenriffe aus betonähnlichem Werkstoff im Meer
Brutalismus, ein Architekturstil mit Sichtbeton
Ökologische Bedenken zum Bindemittel Zement, siehe Umweltschutzaspekte

Siehe auch

Beton- und Stahlbetonbau (Zeitschrift)
Betonschiff

Literatur

Zement-Taschenbuch 2002. 50. Auflage. Verein Deutscher Zementwerke e.V., 2002, ISBN  3-7640-427-4 (defekt) (vdz-online.de [PDF]). 
Beton-Kalender. Alle Jahrgänge. Ernst & Sohn, Berlin 2014 (und davor), ISBN 978-3-433-03073-8 / ISSN 0342-7617 und ISSN 0170-4958.
Hefte des Deutschen Ausschuss für Stahlbeton (DAfStb), ISSN 0171-7197.
Peter Grübl, Helmut Weigler, Sieghart Karl: Beton – Arten, Herstellung, Eigenschaften. Ernst & Sohn, Berlin 2001, ISBN 3-433-01340-3.
Konrad Zilch, Gerhard Zehetmaier: Bemessung im konstruktiven Betonbau. Springer, Berlin 2009, ISBN 978-3-540-70637-3.
BWI Betonwerk International – Fachzeitschriften für die Betonindustrie.
Roland Pickardt, Thomas Bose, Wolfgang Schäfer: Beton – Herstellung nach Norm: Arbeitshilfe für Ausbildung, Planung und Baupraxis. 19. Auflage. Bau + Technik, Düsseldorf 2012, ISBN 978-3-7640-0542-9.

Weblinks

Wiktionary: Beton Ã¢Â€Â“ Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen
Commons: Beton Ã¢Â€Â“ Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien
Merkblätter des Vereins Deutscher Zementwerke e. V. zu diversen Themen über Beton
Gemeinsame Informationsseite der deutschen Zement- und Betonindustrie
Bundesverband der Deutschen Transportbetonindustrie e. V.

Einzelnachweise

↑ a b c G. Stehno: Baustoffe und Baustoffprüfung. Springer-Verlag, 2013, S. 93ff. (books.google.de)

↑ Frank Kolb: Rom. Die Geschichte der Stadt in der Antike. C. H. Beck. München 2002, ISBN 3-406-46988-4, S. 230.

↑ newscenter.berkeley.edu

↑ Wortbedeutung und Etymologie (französisch)

↑ Ferdinand Werner: François Martin Lebrun und das erste Haus aus Beton. In: INSITU. Band 8, Nr. 1, 2016, S. 75–88 (79).

↑ Die Zementproduktion und ihre Treibhauswirkung Holcim.

↑ Sand wird knapp von der Allerwelts-Ware zum gesuchten Rohstoff.

↑ Die Umweltkatastrophe von morgen – Der Sand wird knapp Artikel im Tagesspiegel.

↑ a b Michael Gassmann: Rohstoff: Zwei Deutsche wissen, wie man aus Wüstensand Beton macht. 22. Januar 2019 (welt.de [abgerufen am 29. Oktober 2019]). 

↑ Patent DE102017006720: Baustoffgranulat, Verfahren zum Herstellen eines Baustoffgranulats auf Basis von Mineralkörnern und seine Verwendung. Veröffentlicht am 21. Juni 2018, Erfinder: Helmut Rosenlöcher, Dagmar Tretbar.‌

↑ Knapper Sand: Münchner Startup hilft Bauwirtschaft. 18. August 2019, abgerufen am 29. Oktober 2019. 

↑ Top-Innovationen 2020: Zement lässt sich auch klimafreundlich produzieren. Abgerufen am 28. Dezember 2020. 

↑ Daniela Albat: Forscher entwickeln lebenden Beton. In: scinexx | Das Wissensmagazin. 16. Januar 2020 (scinexx.de [abgerufen am 23. April 2020]). 

↑ Chelsea M. Heveran, Sarah L. Williams, Jishen Qiu, Juliana Artier, Mija H. Hubler: Biomineralization and Successive Regeneration of Engineered Living Building Materials. In: Matter. Band 2, Nr. 2, 5. Februar 2020, S. 481–494, doi:10.1016/j.matt.2019.11.016. 

↑ Einbringen des Betons. Deutsche Zement- und Betonindustrie, abgerufen am 20. März 2014. 

↑ Verdichten des Betons. Deutsche Zement- und Betonindustrie, abgerufen am 20. März 2014. 

↑ Bluten des Betons. InformationsZentrum Beton der deutschen Zement- und Betonindustrie, abgerufen am 20. März 2014. 

↑ Betontechnische Daten – Frischbetontemperatur. (Nicht mehr online verfügbar.) HeidelbergCement, archiviert vom Original am 28. Oktober 2014; abgerufen am 20. März 2014. 

↑ a b c d Nachbehandlung. Deutsche Zement- und Betonindustrie, abgerufen am 20. März 2014. 

↑ a b Verein Deutscher Zementwerke e.V. (Hrsg.): Zement-Merkblatt Betontechnik B8 3.2011 – Nachbehandlung von Beton. März 2011 (beton.org [PDF; 657 kB]). 

↑ Betonklassen im Vergleich – alte und neue Bezeichnungen und deren Zuordnung. (PDF; 44 kB) (Nicht mehr online verfügbar.) Ingenieurbüro Süß, archiviert vom Original am Juli 2013; abgerufen am 15. Juli 2013. 

↑ a b DIN EN 1992-1-1: Eurocode 2: Bemessung und Konstruktion von Stahlbeton- und Spannbetontragwerken – Teil 1-1: Allgemeine Bemessungsregeln und Regeln für den Hochbau. Deutsche Fassung EN 1992-1-1:2004 + AC:2010, S. 27 ff.

↑ DIN 1045-1 Tragwerke aus Beton, Stahlbeton und Spannbeton – Teil 1: Bemessung und Konstruktion, Abs. 3.1.4 bis 3.1.5

↑ www.vdz-online.de Kompendium Zementbeton 2-3_Entwurfskriterien PDF-Datei

↑ Simone Hempel: Skript BAUSTOFFE – TEIL 3, Übung 3-5, Beton – Struktur, Hydratation, Porosität, Institut für Baustoffe (TU Dresden), Auflage des WS 07/08

↑ Peter Grübl, Helmut Weigler, Sieghart Karl: Beton: Arten, Herstellung und Eigenschaften, John Wiley & Sons, 2002, S. 388.

↑ beton.org: Überwachen von Beton auf Baustellen

↑ https://www.jarnvagsnyheter.se/20210308/11594/belgien-infrabel-installerar-de-forsta-grona-sliprarna-av-svavelbetong

↑ Ralf Steudel, Hans-Joachim Mäusle: Flüssiger Schwefel – ein Rohstoff komplizierter Zusammensetzung, In: Chemie in unserer Zeit. 14. Jahrg., Nr. 3, 1980, S. 79, ISSN 0009-2851

↑ Diplomarbeit über Schwefelbeton

↑ Hans-Gustav Olshausen: VDI-Lexikon Bauingenieurwesen. Springer-Verlag, Berlin/ Heidelberg 1991, ISBN 3-662-30425-2, S. 650. 

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