Beton, Verarbeitung, Druckfestigkeit, Mischungsverhältnisse

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Die Härte von Beton ist sprichwörtlich, dennoch gibt es große Unterschiede, was die Eigenschaften der verschiedenen Mischungen angeht

Jeder Beton besteht aus Kies, Zement und Wasser. Der Fachmann unterscheidet zwischen Normalbeton, um den es hier vor allem gehen soll, Leichtbeton und Schwerbeton.

Beton, Verarbeitung, Mischungsverhältnisse

Während poröse Zuschläge beim Leichtbeton für eine verringerte Rohdichte sorgen, bewirken besonders schwere Anteile wie Stahl, Sand oder Schwerspat beim Schwerbeton genau das Gegenteil.

Der Zuschlagstoff für Normalbeton, wie ihn der Heimwerker auf seiner Baustelle an mischt, ist Betonkies: ein Sand-Steine-Gemisch im so genannten günstigen Sieblinienbereich.

Diese Bezeichnung weist auf den Gewinnungsprozess im Kieswerk hin, bei dem durch Auswahl entsprechender Siebe eine ausgewogene Mischung aus Sand und Steinen unterschiedlicher Korngröße erzielt wird. Die größeren Steine im Kies verleihen dem Normalbeton die Härte. Der Sandgehalt und die kleineren Steine sorgen dafür, dass sich die Hohlräume zwischen den groben Partikeln optimal füllen. Gegenüber einer homogenen Mischung verringert sich damit der Zementbedarf, während die Druckfestigkeit des fertigen Betons gleichzeitig zunimmt.

Dass die Zuschlagstoffe eine so feste Verbindung miteinander eingehen, beruht auf der Erhärtung des mit Wasser vermischten Zements, dem Zementleim. Zement besteht im Wesentlichen aus Verbindungen von Kalziumoxid mit Siliziumoxid, Aluminiumoxid und Eisenoxid.

Die natürlichen Rohstoffe zur Zementherstellung sind Kalkstein und Ton.

Sie werden gemahlen, getrocknet und dann in riesigen Spezialöfen gebrannt. Was herauskommt, ist das hydraulische, also durch Zugabe von Wasser wirksame Bindemittel, das meist als Portlandzement in 25-kg-Säcken im Handel ist.

Erdfeuchter Normalbeton wird benutzt, um beispielsweise Randsteine von Pflasterungen darin zu fixieren

Um die Mischung in eine vorbereitete Schalung aus Holz gießen zu können, muss der Normalbeton weich sein

Für feingliedrige Schalungen ist eine besonders flüssige Mischung erforderlich, die in alle Hohlräume fließt

Es gibt sieben Festigkeitsklassen, in die man Beton einteilt

Mit Hilfe eines genormten Verfahrens wird die Druckfestigkeit einer bestimmten Mischung ermittelt, nachdem das würfelförmige Prüfmuster vier Wochen lang trocknen konnte.

Bei den Klassifizierungsbezeichnungen B 5 bis B 55 steht der Buchstabe „B“ für Beton-Nennfestigkeit und die jeweilige Zahl für die gemessene Mindestdruckfestigkeit.

Die drei wichtigsten Betonmischungen

Wer auf dem Bau selbst mauert, sollte die drei wichtigsten Betonmischungen kennen:

Mischung B 25 benutzt man vor allem für stahlbewehrten Beton wie etwa Pfeiler, Fenster- und Türstürze.

B 15 für Fundamente, Wege, Mauern, Böden usw.

B 10 für nur wenig belastete Fundamente, gegossene Platten unter Kellerböden und Ähnliches.

Beton

Bei den meisten Betonarbeiten, die der Heimwerker ausführt, wird B 15 die richtige Mischung sein. Aufwändige Stahlbetonarbeiten sollte man in jedem Fall besser dem Fachmann überlassen.

Nach den Fachregeln des Bauhandwerks darf der für eine bestimmte Mischung erforderliche Zement nur nach Masseteilen zugegeben werden. Auf der heimischen Baustelle kann man sich aber getrost nach den alten Faustregeln richten, die mit leicht abzumessenden Raumteilen rechnen – beispielsweise mit der Schaufel oder mit 10-l-Baueimern.

Bei der Bedarfsberechnung wird das Raummaß der benötigten Betonmenge ermittelt. Dabei muss man beachten, dass das Betonvolumen wesentlich kleiner ausfällt als das ursprüngliche Gesamtvolumen der vermischten Bestandteile. So benötigt man etwa 44 I Zement, 220 bis 240 I Kies (je feuchter, desto mehr) und 25 bis 35 I Wasser (je nach Kiesfeuchte), um ein Betonvolumen von rund 200 I zu erreichen. Als Anhaltspunkt gilt: rund 10% mehr Kies in Raumteilen ordern, als man an Betonvolumen benötigt.

Kleinere Betonmengen lassen sich problemlos von Hand mischen:

Zuerst Kies und Zement sorgfältig trocken vermengen und dann erst nach und nach Wasser zugeben, bis die Mischung plastisch ist.

Auch bei Benutzung einer elektrisch betriebenen Mischmaschine werden Kies und Zement zunächst ohne Wasserzugabe durchgerührt, bis die Masse eine einheitlich graue Färbung zeigt. Dann portionsweise Wasser zugeben, bis die gewünschte Konsistenz erreicht ist. Nach Zugabe aller Bestandteile soll die Maschine noch mindestens eine Minute laufen, ehe man den Beton schließlich ausgießt.

Die Qualität des erstarrten Betons hängt insbesondere davon ab, dass beim Mischen das Verhältnis von Wasser und Zement ausgewogen ist.

Man muss wissen, dass nur ein geringer Teil des zugegebenen Wassers sich mit dem Zement chemisch verbindet. Das übrige Wasser verdunstet im Verlauf der Erhärtung und hinterlässt feinste Haarröhrchen (Kapillaren) im Beton.

Je mehr solcher winziger Hohlräume den erhärteten Beton durchziehen, desto geringer ist seine Druckfestigkeit.

Im gleichen Maß steigt dagegen seine Wassersaugfähigkeit. Der Beton ist also wasserdurchlässiger und damit auch witterungsempfindlicher. Ein zu hoher Wassergehalt führt außerdem dazu, dass der Beton schneller als gewünscht austrocknet und dann Schwundrisse ausbildet. Überschüssiges Wasser setzt sich häufig an der Oberfläche des Frischbetons ab. Gleichzeitig sinken die Feststoffe nach unten. Der Beton „entmischt“ sich und zeigt später eine ab sandende Oberfläche.

Um die Zuschlagstoffe für die Mischmaschine exakt in Raumteilen abmessen zu können, empfiehlt es sich, einen 10-l-Bau Eimer als Maßeinheit zu benutzen

Beim Mischen in der Schubkarre können Sie jeweils etwa 60 I Beton herstellen. Man mengt erst trocken mit der Schaufel durch, gibt dann nach und nach das Wasser hinzu

Kleinere Mengen Beton können Sie auch auf dem Boden mischen

Erst Kies und Zement trocken vermengen, dann schrittweise Wasser zugeben

Den Rahmen, in dem sich die Konsistenz von Beton bewegen sollte, zeigt die Tabelle.

Meist wird man „plastischen Beton“ verarbeiten, dessen Mischungsverhältnisse in den Tabellen aufgeführt sind. Die Wahl anderer Konsistenzen hat Auswirkungen auf die erforderlichen Wasser- und Zementmengen: Bei steifem Beton darf der Zementgehalt niedriger sein, weil weniger Überschusswasser verdunsten muss. Bei weicheren Beton zum Gießen besonders feingliedriger Bauteile muss der Zementanteil mit dem steigenden Wassergehalt dagegen erhöht werden, sonst bekommt der Beton nicht die nötige Festigkeit.

Neben den Grundbestandteilen kann man noch Mittel zugeben, die bestimmte Eigenschaften des Betons verändern.

So gibt es chemische Zusätze, die ihn nach dem Erhärten wasserdicht machen. Diese flüssigen Mittel werden mit dem Mischwasser eingerührt. Wenn man Farbe ins Spiel bringen will, gibt es die Möglichkeit, entweder auf bereits eingefärbten Spezialzement zurückzugreifen oder den Zement mit geeigneten Farbpigmenten an zumischen.

Beton zeichnet sich durch seine hohe Druckfestigkeit aus. Gegen Belastungen auf Zug und Biegen muss er allerdings (ab Klasse B 15) durch Einlegen stählerner Bewehrungen verstärkt werden. So entsteht Stahlbeton. Bei tragenden Bauwerken muss die Berechnung der statisch erforderlichen Bewehrung unbedingt vom Fachmann vorgenommen werden.

Mischungsverhältnis in Raumteilen

Ist die erforderliche Schalung vorbereitet und der Beton angemischt, sollte er möglichst unverzüglich verarbeitet werden: bei trockener und warmer Witterung innerhalb einer halben Stunde. Ist es kühl und nass, kann man sich 30 Minuten länger Zeit lassen. Nach dem Eingießen in die Schalung wird sorgfältig verdichtet, um die Hohlräume zu beseitigen, die noch zwischen den Partikeln bestehen. Bei steifem Beton stampft man dazu die Oberfläche. Plastischer und weicher Beton werden durch Rütteln und Stochern verdichtet.

Damit der Normalbeton bei trockenem Wetter nicht zu schnell austrocknet, deckt man ihn nach dem Gießen mit Folie ab.

Eine Woche lang regelmäßig mit Wasser benetzen. Bei Temperaturen um den Gefrierpunkt muss frischer Beton mit Isolierstoffen sorgfältig umhüllt werden. Nach 28 Tagen hat der Beton seine Endfestigkeit erreicht und ist dann voll belastbar.

Bei größeren Vorhaben ist zu überlegen, ob man nicht besser verarbeitungsfertigen Transportbeton anliefern lässt, statt mühsam selbst zu mischen. Wenn dagegen nur sehr kleine Mengen anfallen, ist die Beschaffung von Kies und Zement oft unverhältnismäßig aufwändig. Hier bietet sich die Verarbeitung von Trockenmischungen an, die nur noch mit Wasser angerührt werden müssen.

Bodenplatten beim Hausbau werden grundsätzlich mit lieferbeton hergestellt. Dabei werden leicht 20 Kubikmeter oder mehr benötigt