Grundzusammensetzung von Beton
Grundsätzlich besteht Beton aus den nachfolgenden Stoffen:
- Zement
- Wasser
- Zuschlag (Gesteinskörnung)
Ergänzt werden kann diese Mischung über:
- Betonzusatzstoffe
- Betonzusatzmittel
Um das Mischungsverhältnis von Beton richtig einschätzen zu können, ist es wichtig, die Aufgaben der einzelnen Inhaltsstoffe vom Beton besser zu kennen.
Zement und Wasser
Der Zement ist sozusagen der Kleber, also das Bindemittel, das alles „zusammenhält“. Dazu muss ein chemischer Prozess, das Abbinden, ausgelöst werden. Dazu muss man Zement mit Wasser mischen und es erfolgt die Hyadration. Der Hauptbestandteil, der Portland-Zementklinker, bindet nun ab und es wachsen Kristallnadeln. Diese verzahnen ineinander und verfestigen so den Zementleim (mit Anmachwasser gemischter Zement) zu Zementstein.
Der Zuschlag im Beton
Nun wäre ausschließlich Zement zu verwenden sehr kostspielig und damit wirtschaftlich nicht tragbar. Daher muss der Zementleim mit einem Füllstoff versehen werden – dem Zuschlag bzw. der Gesteinskörnung. Darüber hinaus leidet auch die Festigkeit bei einem hohen Zementleimanteil. Auch das Beton schwinden wird durch einen zu hohen Anteil an Zementleim verstärkt.
Eine erhebliche Verbesserung wird durch die Verwendung eines Zuschlags erzielt. Aber auch an diese Gesteinskörnung werden Vorgaben gebunden. Dieselben nachteiligen Eigenschaften von Zementleim sind auch dann festzustellen, wenn ausschließlich ein großkörniger Zuschlag verwendet werden würde. Die Zwischenräume zwischen der Gesteinskörnung, die sich mit Zementleim füllen müssen, wären zu groß.
Verschiedene Körnungsgrößen und deren Durchmischung
Daher muss der Zuschlag in unterschiedlichen Körnungen erfolgen, auch deren Mischungsverhältnis muss stimmen, sodass sich möglichst kleine und geringe Zwischenräume bilden, die sich mit Zementleim füllen. Daher werden bei der Zuschlagskörnung immer zwei Körnungsgrößen (x/y) angegeben, die das ganze Spektrum der erforderlichen Körnungsgröße abdecken. Typisch für Betone, die Heimwerker selbst mischen, wäre eine 0/16 oder eine 0/32 Körnung.
Daraus resultiert, dass ein optimales Mischungsverhältnis immer von der Durchmischung der Gesteinskörnung abhängt und folglich selbst die Zementmenge nicht sonderlich viel Spielraum gestattet, da immer das Verhältnis zur Gesteinskörnung zu beachten ist. Nun gehen gerade unerfahrene Heimwerker her und versuchen, die Konsistenz durch eine erhöhte Zugabe von Anmachwasser zu ihren Gunsten zu verbessern.
Der Wasser-Zement-Wert
Damit kommen wir aber bereits zum nächsten wichtigen Mischungsverhältnis bei Beton, nämlich dem Mischungsverhältnis von Zement und Wasser. Zement kann Wasser in Form von rund 40 Prozent seines Volumens binden – chemisch und physikalisch. Liegt die Wassermenge darüber, erfolgt eine Übersättigung und es ist Überschusswasser im Beton.
Überschusswasser im Frischbeton
Dieser Wasserüberschuss muss irgendwie verarbeitet werden. Das Wasser will aus dem Frischbeton entweichen. Dazu werden Kapillarporen gebildet. Unter größeren Gesteinskörnungen sammelt sich das Wasser ebenfalls und führt zur Wasserlinsenbildung. Schlimmstenfalls, wenn diese mit Wasser gefüllten Hohlräume noch größer werden, entstehen sogar Wassersäcke. Das Überschusswasser sucht nun seinen Weg seitlich und nach oben. Seitlich gelangt es jedoch zur Verschalung. Hier entstehen in der Folge sogenannte Rinnsale.
Überschusswasser ist unbedingt zu vermeiden
Der Wert, der den Anteil von Wasser zu Zement in die entsprechende Relation setzt, ist der Wasser-Zement-Wert. Insgesamt kann herkömmlicher Portland rund 40 Prozent Wasser binden. Damit liegt der maximale w/z-Wert von diesem Zement bei 0,4. Dieser Wert darf nicht überschritten werden, denn all die genannten Schäden, die das Überschusswasser auslöst, führen zu einer erheblichen Qualitätsminderung des Betons.
Nur sehr enge Toleranzen selbst bei Betonmischwerken
Letztendlich ist also der Spielraum beim Mischungsverhältnis sehr eng gesteckt. Gleichzeitig hängt das Mischungsverhältnis aber auch von der Gesteinskörnung und dessen Durchmischungsverhältnis von Gesteinsmehl bis hin zur größten verwendeten Körnung ab.
Selbst bei Betonmischwerken (Baustelle für Baustellen- oder Ortbeton oder Betonwerk für Transportbeton) darf die Abweichung von einer Rezeptur maximal drei Prozent betragen. Folglich kann man einfach daraus ableiten, dass das Mischen nach Augenmaß (zum Beispiel 1 Schaufel Zement, 4 Schaufeln Sand, Wasser nach Gefühl) keinen hochwertigen Beton hervorbringt.
In unserer Serie zu Beton erfahren Sie alles Wissenswerte über Beton, die Verarbeitung und was alles damit konstruiert werden kann.
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