1. Was ist Beton?

Beton ist ein Gemisch, das aus Sand oder Kies, Bindemittel (Zement) und Wasser besteht. Er wurde schon von den alten Römern zum Bau von Gebäuden verwendet (z. B. Bau des Pantheons). Moderne Betonmischungen aus Portlandzement sind eine Erfindung des britischen Geschäftsmanns Joseph Aspdin, der im 19. Jh. nach etlichen Versuchen die richtige Mischung herausfand. Aspdins Problem bestand darin, das richtige Verhältnis verschiedener Zutaten zueinander herauszufinden, die jedoch alle in der Natur vorkommen. Portlandzement ist heutzutage weltweit in den meisten Betonkonstruktionen zu finden. Portlandzement, gemischt mit zwei weiteren Komponenten ergibt Beton.

1.1 Die drei Hauptbestandteile von Beton

Trotz der Unterschiede zwischen den verschiedenen Betonarten, wird jede Betonmischung aus drei gleichen Hauptbestandteilen hergestellt: Portlandzement, Wasser (Zugabewasser oder Anmachwasser) und Gesteinskörnung (auch als Zuschlag oder Aggregat bezeichnet). Durch das Vermengen von Portlandzement und Wasser entsteht ein Bindemittel, das die aus Grob- und/oder Feinsand bestehende Gesteinskörnung zusammenhält. Auf diese Weise entsteht eine feste, hoch druckfeste Masse, deren härte der von Stahl gleicht. Portlandzement beinhaltet Naturwerkstoffe wie Kalkstein, Sandstein, Schiefer, Eisen, Lehm und Asche. Um Portlandzement herzustellen, werden seine Bestandteile in zylinderförmige Betonöfen geschüttet und auf bis zu 1500 °C erhitzt. Dabei verdampfen Wasser und Kohlendioxid, während gleichzeitig neue Verbindungen entstehen – der sog. Zementklinker oder einfach nur Klinker (nicht zu verwechseln mit dem Hartbrandziegel). Der Zementklinker wird zu Feinstaub zermahlen, dem Gips hinzugegeben wird, damit bei erneuter Zugabe von Wasser der Härtungsprozess besser kontrolliert und reguliert werden kann. Diese Mischung ist als Portlandzement bekannt. Es gibt unterschiedliche Betonmischungen für unterschiedliche Verwendungszwecke. Bei Normalbeton besteht die Gesteinskörnung aus feinem Sand und Kies. Die sog. Sandmischung ist eine Betonmischung, die ausschließlich feinen Sand enthält und frei von grobkörnigem Kies ist. Sie ist zum Flicken von Betonflächen und für handwerkliche Betonierungsvorhaben geeignet. Noch feinere Gesteinskörnungen werden für Mörtelmischungen verwendet, die zum Verbinden von Ziegelsteinen und anderen Bausteinen genutzt werden. Um die Eigenschaften des Betons zu verändern, kann dieser mit unterschiedlichen Zuschlagstoffen angereichert werden. So werden beispielsweise Betonmischungen für Fundamente und Anker mit Epoxidharzen angereichert, um den Beton kraftvoller zu machen. Armierter bzw. bewehrter Beton beinhaltet Glasfasern, die ihn weniger anfällig für Rissbildung machen. Andere Zuschlagstoffe können etwa Härtung und Trocknung beschleunigen oder verlangsamen.

1.2 Haltbarkeit von Beton

Korrosion von Metallen, wiederholtes Zufrieren und Abtauen sowie chemische Reaktionen alkalischer Gesteinskörnungen bewirken eine allmähliche Schwächung des Betons. Die Hauptursache für den Verfall von Beton ist jedoch der Einfluss von Feuchtigkeit. Manch einer glaubt fälschlicherweise, dass Beton wasserundurchlässig sei. Fließendes Wasser kann nämlich durch die Poren in den Beton eindringen. Eine hochwertig und fachgerecht ausgeführte Bodenplatte aus Beton (Plattenstärke 4 cm oder mehr) ist zwar undurchlässig für aufsteigendes Bodenwasser, nicht jedoch für langsam aufsteigenden Wasserdampf. Um Beton haltbarer zu machen, muss er also weniger durchlässig gemacht werden. Dies lässt sich auf mehreren Wegen erreichen: durch Anpassung des Wasser-Zement-Verhältnisses, durch die Verwendung einer dichteren Gesteinskörnung und durch das Hinzufügen von Zuschlagstoffen, die das Aufsteigen von Wasserdampf hemmen. Durch die Reduzierung seiner Durchlässigkeit und die Ausführung eines entsprechenden Belüftungssystems kann die Haltbarkeit von Beton spürbar verbessert werden. Das feuchtigkeitsbedingte Dehnen und Zusammenziehen kann auch zu Verformungen und Rissen führen. Wenn es zwischen dem oberen und unteren Teil der Bodenplatte Unterschiede im Feuchtigkeitsgehalt und in der Temperatur gibt, können Verformungen an der Oberseite auftreten.

2. Wählen Sie einen hochwertigen Auftragnehmer fürs Betonieren

Wer seine Einfahrt, seinen Spazierweg, seinen Hof oder einen Baukörper betonieren lassen möchte und auf Langlebigkeit des Produkts bedacht ist, muss den richtigen Auftragnehmer fürs Betonieren auswählen. Erfahrene Auftragnehmer wissen, wie wichtig die richtige Fundamenttiefe, die richtige Betonmischung (diese unterscheidet sich je nach Anwendungsbereich) und angemessene Abstände zwischen den Armaturen in der Tragkonstruktion sind. Dank ihres Fachwissens und ihrer Erfahrung kennen sie auch andere Faktoren, die beachtet werden müssen. Darum ist es sehr wichtig, Ihr Projekt einem zuverlässigen und erfahrenen Auftragnehmer mit guten Referenzen anzuvertrauen.

3. Verschiedene Betonarten

3.1 Normalbeton

Normalbeton ist einer der am häufigsten verwendeten Betone. Verwendet wird er z. B. zum Bau von Gehsteigen oder Objekten, die keine besonders hohe Zugfestigkeit erfordern. Seine Bestandteile Zement, Gesteinskörnung und Wasser werden meist im Verhältnis 1:2:4 gemischt. Weil er nicht bewehrt ist, eignet er sich nicht zum Bau von Tragkonstruktionen – er verträgt Spannungen durch Vibrationen, Windstöße usw. vergleichsweise schlecht.

3.2 Leichtbeton

Leichtbeton ist auch als Zellenbeton oder Wärmedämmbeton bekannt. Es handelt sich um einen sehr flüssigen Beton, der sich dank der Gravitation mit Leichtigkeit ausgießen lässt. Mit diesem Material werden Bodenplatten, Fensterlaibungen und Dächer hergestellt. Die für Leichtbeton verwendeten Gesteinskörnungen beinhalten Bimsstein, expandierten Schiefer und Ton. Leichtbeton hat eine sehr niedrige Wärmeleitfähigkeit, die meistens ungefähr 0,3 W/mK beträgt, während die Wärmeleitfähigkeit von Normalbeton bis zu10-12 W/mK betragen kann.

3.3 Hochdichter Beton

Diese Art des Schwerbetons besitzt eine höhere Dichte als andere Betonarten und wird mit groben Gesteinskörnungen hergestellt. Weil er guten Schutz vor Strahlung bietet, wird er oft in Kernkraftwerken und ähnlichen Gebäuden eingesetzt.

3.4 Armierter Beton (bewehrter Beton)

Armierter Beton (AB) ist ein vielseitiger Verbundwerkstoff und zählt zu den im modernen Bauwesen am häufigsten verwendeten Materialien. Um seine Festigkeit zu verbessern, kann Beton mit Bewehrungsstahl (Stäbe, Matten oder Bügel) bewehrt werden, bevor er aushärtet (der Bewehrungsstahl wird oft schon vor dem Gießen des Betons eingelegt). Die auch als Armatur bekannte Bewehrung nimmt Zugkräfte auf, während der Beton Druckkräfte aufnimmt. Die beiden Elemente sind fest miteinander verbunden und dadurch in der Lage als ein Strukturelement unterschiedlichen einwirkenden Kräften standzuhalten.

3.5 Vorgefertigte Betonerzeugnisse

Hierbei handelt es sich um Betonerzeugnisse, die im Werk unter kontrollierten Bedingungen und unter Verwendung von Gießformen für Mehrfachanwendung hergestellt werden. Solche Montageelemente aus Beton lassen sich gut mit anderen Elementen kombinieren. In der Regel werden sie für Strukturkomponenten verwendet, z. B für Wandplatten, Träger, Säulen, Böden, Treppen, Rohre usw.

3.6 Spannbeton

Spannbeton ist eine Unterart des Stahlbetons, bei der die Stahleinlagen (Spannstahl) mit einer Zugkraft vorgespannt werden. Die Rolle des Spannstahls besteht darin, im Voraus bestimmte Druckspannungen im Beton zu erzeugen, die ihn unter Belastung weniger anfällig für Rissbildung machen. Spannbeton vereint die hohe Druckfestigkeit von Beton mit der hohen Zugfestigkeit von Stahl. Bei Stahlbeton werden die Spannungen vom Stahl aufgenommen, während Spannbeton einwirkende Spannungen mithilfe von induzierten Spannungen, die über das ganze Bauteil verteilt sind, verträgt. Aus Spannbeton werden beispielsweise Pfähle bzw. Piloten für die Pfahlgründung, Balken, Brückenträger oder Landebahnen gefertigt.

3.7 Glasstahlbeton

Glasstahlbeton ist eine formschlüssige Verbindung von Glasfasern mit bewehrtem Beton. Dieser Werkstoff wird typischerweise zur Herstellung von Außenverkleidungen eingesetzt. Es besteht aus hochfesten und alkalibeständigen Glasfasern, die in die Betonmischung eingearbeitet werden. Die Betonmischung hält die Glasfasern, die als Haupttragkomponente dienen, in Position und überträgt die Belastungen zwischen den Fasern. Sowohl die Glasfasern als auch die Betonmischung können ihre physikalische und chemische Identität beibehalten, wobei sie zugleich ihre Eigenschaften kombinieren und einen hoch leistungsfähigen Verbundwerkstoff bilden.

3.8 Schaumbeton

Schaumbeton oder Porenleichtbeton (PLB) ist ein Leichtbeton mit guten wärmedämmenden Eigenschaften. Er beinhaltet mikroskopisch kleine Luftblasen, die im Durchmesser zwischen einigen Tausendstel- und einigen Hundertstelzentimeter messen und im Regelfall zwischen 4 und 7 % des gesamten Betonvolumens einnehmen. Die Luftblasen bilden Kammern, in denen sich das gefrierende Wasser ausbreiten kann, wodurch der innere Druck im Beton abgebaut wird.

3.9 Selbstverdichtender Beton (SVB)

Die Einführung des selbstverdichtenden Betons ist nach Meinung vieler Experten eine der wichtigsten Neuerungen in diesem Bereich. Selbstverdichtender Beton ist ein nicht segregierender Beton, der unter dem Druck des eigenen Gewichts leicht fließen, sich ausbreiten und alle Poren der Schalung ausfüllen kann. Mechanische Konsolidierung ist dabei überflüssig, weshalb beim Ausfüllen der Schalung oder beim Verdichten der Struktur keine zusätzlichen Vibrationen entstehen. Aufgrund seiner außergewöhnlichen Fließeigenschaften wird selbstverdichtender Beton vor allem beim Bau komplexer Betonrahmen verwendet.

3.10 Intelligenter Beton

Die Technologie des intelligenten Betons bietet eine alternative Methode der Veränderung von Konstruktionen aus bewehrtem Beton. Dabei wird dem Beton im herkömmlichen Betonmischer eine kleine Menge kurzer Karbonfasern beigemengt, wodurch der elektrische Widerstand des Betons als Reaktion auf Deformierungen oder Belastungen verändert wird. Dies ist nützlich, um etwa Spannungen oder Deformationen in Betonkonstruktionen zu verändern und eventuelle Probleme zu erkennen, bevor der Beton versagt. Mit intelligentem Beton lassen sich geringste Konstruktionsmängel feststellen, weshalb er bei der Überprüfung des inneren Zustands von Konstruktionen (z. B. nach einem Erdbeben) zum Einsatz kommt.

3.11 Betonfasern

Betonfasern sind ein Verbundwerkstoff, der aus Zement, Beton oder Mörtel und kleinen, gleichmäßig verstreuten Fasern hergestellt wird.

3.12 Polymerbeton (PC)

Es gibt verschiedene Arten von Polymerbetonen, die Epoxidharze, Polyester, Vinyl oder andere Polymere enthalten. Die größte Kategorie sind Betone mit Epoxidharzen, die aufgrund ihrer hervorragenden Eigenschaften (z. B. ihrer hohen Schlagfestigkeit, ihrer hohen Vibrationsbeständigkeit und der guten Verbindungsmöglichkeiten mit Beton oder Metallen) in immer größerem Maße im Bauwesen Verwendung finden.

4. Beton - verschiedene Verfahren

4.1 Tipps zum Betonmischen

Es ist allgemein bekannt, dass Beton unter Zugabe von Wasser aushärtet. Die dabei entstehende chemische Reaktion ist als Hydration bekannt und weil Zement fünf verschiedene Inhaltsstoffe enthält, ist das Verfahren ein bisschen kompliziert. Für die Festigkeit von Beton sind Calciumsilicate verantwortlich, die etwa 75 % der Betonmischung ausmachen. Während der Hydration erzeugen sie Natriumhydroxid und Wärme, weshalb man beim Betonmischen immer Handschuhe tragen muss. Der pH-Wert von nassem Beton kann auf einen Wert von 12 oder sogar mehr ansteigen, was die Mischung ausgesprochen ätzend macht. Infolgedessen sind bei der Arbeit mit Beton Hautverbrennungen keine Seltenheit. Für eine vollständige Hydration ist eine genau bemessene Wassermenge notwendig. Bei einer zu geringen Wassermenge wird der Beton nicht stark genug werden, doch zu viel Wasser schwächt ihn ebenfalls. Beton muss nicht trocknen, um auszuhärten, weshalb Betonkonstruktionen auch unter Wasser gegossen werden können. Sobald die Reaktion der Hydration beendet ist, sammelt sich das überflüssige Wasser in den Poren an, wodurch die gesamte Struktur geschwächt wird. Zwar verdunstet ein Großteil des Wassers mit der Zeit, doch biss das überflüssige Wasser gänzlich verdunstet ist, können Jahre vergehen. Beim Betonmischen muss genügend Wasser hinzugegeben werden, damit der Beton flüssig und damit brauchbar wird, doch bei zu viel Wasser kann er wie eine Suppe werden. Kleinere Betonmengen können im Schubkarren oder in einem Kunststoffbehälter gemischt werden, indem eine vorgefertigte Betonmischung mit Wasser vermengt und dann von Hand mit einem Handmischer gründlich gemischt wird. Bei größeren Mengen kommt ein elektrischer Betonmischer oder sogar ein Fahrmischer zum Einsatz.

4.2 Beton formen/schalen

Die Herstellung der Schalung ist der zeitraubendste Teil der Betonierung. Frischbeton ist eine zähflüssige Masse und gießt sich zu einer Pfütze aus, wenn er nicht in eine Form gegossen wird. Wenn Platten oder andere Formen mit Beton geformt werden sollen, muss eine Schalung hergestellt werden. Diese wird in der Regel mit OSB-Platten oder Holzfaserplatten errichtet. Weil die Schalung nach dem Aushärten des Betons entfernt wird, muss sie nicht schön aussehen, sie muss aber stark genug sein, um das Gewicht des Betons aushalten zu können und darf keine Öffnungen oder Spalten besitzen, durch die der nasse Beton durchsickern könnte.

Bei Sichtbeton ist es wichtig, glatte Platten zu verwenden, weil sonst das „Muster“ auf den Platten auch auf dem Beton sichtbar bleiben würde. Fachkräfte bedienen sich häufig zusätzlicher Maßnahmen und bekleben z. B. die Holzfaserplatten mit einem Band, um eine glatte Oberfläche zu erhalten. Es ist immer ratsamer die Schalung mit Schrauben statt mit Nageln zu verbinden, denn beim Entfernen einer genagelten Schalung kann der frische Beton Risse bekommen. Die Schalungsschrauben unterscheiden sich oft kaum von den Schrauben, die für Trockenbauwände verwendet werden.

4.3 Beton Bewehrung

Beton ist zwar hoch druckfest, doch seine Zugfestigkeit ist nicht annähernd mit der von Stahl vergleichbar. Deshalb können Betonkonstruktionen wie Platten oder Wände aufgrund des Gewichts leicht reißen. Um dies zu verhindern, werden alle größeren Konstruktionen mit Bewehrungsstahl verstärkt. Wände und Fundamente werden mit Stahlstäben verstärkt, Bodenplatten dagegen mir Stahlmatten. Die Herstellung einer Bewehrung bzw. Armierung kann ebenso anspruchsvoll sein wie die Schalung selbst. Armierungsmatten und Stäbe besitzen verschiedene Durchmesser. Es ist besser, sich für Bewehrungselemente mit einem unnötig großen Durchmesser zu entscheiden, als eine zu schwache Bewehrung einzulegen. Wie groß der Durchmesser der Bewehrungselemente sein muss, wird im Hinblick auf die erforderliche Zugfestigkeit des Betonbauwerks bestimmt. Bei der Bewehrung ist es besser zu übertreiben als zu sparsam zu sein. Die Betonarmatur lässt sich bei Bedarf auch verbiegen.

4.4 Betonfarbe und Betonbearbeitung

Je nachdem, wie der fertige Beton aussehen soll, kann die finale Bearbeitung als ein- oder mehrstufiges Verfahren ausgeführt werden. In der Regel beginnt die finale Bearbeitung mit dem Glätten der Oberfläche mithilfe eines Betonabziehers, wenn der Beton noch nass ist. Bei einigen Projekten, (z. B. Garagenbau) kann der Betonestrich zugleich auch die Nutzschicht darstellen (Nutzestrich). Wenn eine Terrasse oder ein Kellerboden gegossen wird, wird die Oberfläche vor dem endgültigen Aushärten des Betons zusätzlich geglättet. Um die Oberfläche fast vollkommen glattzumachen, kommen nach der Trocknung Glättmaschinen zum Einsatz. Das Glätten von Betonoberflächen ist anspruchsvoll und erfordert viel Können und Erfahrung. Das Ziel des Verfahrens besteht darin, die winzigeren Gesteinskörner und den Zementstaub an die Oberfläche zu befördern, damit diese glatter wird. Wenn die Oberfläche jedoch zu glatt ist, kann sie abblättern oder rissig werden. Beton lässt sich vor dem Gießen auch färben (oder Sie kaufen bereits gefärbten Beton). Nach seinem Aushärten kann der Beton mit einem Säureanstrich oder Betonfarbe gefärbt werden, Säure reagiert mit den Im Beton enthaltenen Chemikalien, wodurch sich unterschiedliche Erdfarben ausbilden. Betonfarben werden dagegen für lebendigere Farben und hellere Farbtöne verwendet.

4.5 Beton abdichten

Falls Sie zu Hause eine Arbeitsplatte aus Beton oder einen Betonboden haben, muss die Betonoberfläche abgedichtet werden, um dem Eindringen von Schmitz in die Betonporen vorzubeugen. Die meisten Betondichtungen bestehen aus Polyurethan oder Acryl, die mit einem Lösungsmittel (meistens Wasser) angemischt werden. Bevor eine Betonoberfläche abgedichtet werden kann, muss sie gänzlich trocknen, weshalb dem frisch gegossenen Beton erstmal einige Wochen Trocknungszeit gewährt werden müssen. Die Dichtung wird mit einem Pinsel oder einer Rolle auf die vollkommen getrocknete Betonoberfläche aufgetragen und auch sie muss trocknen. Es empfiehlt sich, die Betonabdichtung alle paar Jahre zu erneuern, wobei der Beton jedes Mal zuvor gründlich mit Wasser und Seife (Bei Bedarf auch mit Druckreiniger) zu reinigen ist.