Beton

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Einleitung

Beton, künstlicher Baustoff, der aus einer Mischung von Zement (z. B. Portlandzement), Wasser, Betonzuschlägen (u. a. Kies) sowie Betonzusatzmitteln besteht. Beton gehört zu den so genannten hydraulischen Bindebaustoffen. Er ist der weltweit am weitesten verbreitete Baustoff.

Beton lässt sich in einem flüssigen, noch formbaren Zustand zur Baustelle transportieren (Transportbeton). Diese Eigenschaft macht Beton zum begehrten Baustoff, da er in praktisch jede Form gegossen werden kann – er wird auch direkt vor Ort hergestellt (Baustellenbeton). Für Beton gibt es viele Einsatzmöglichkeiten im Hoch- und Tiefbau. So verwendet man ihn z. B. beim Bau von Häusern, Autobahnen und Straßen, Brücken, Dämmen, Bewässerungskanälen, Molen und Docks.

Andere erwünschte Eigenschaften sind Festigkeit, Wirtschaftlichkeit und Haltbarkeit. Je nach Materialzusammensetzung (Trockenrohdichte) unterscheidet man Leichtbeton (2 000 Kilogramm pro Kubikmeter), Normalbeton (2 000 bis 2 800 Kilogramm pro Kubikmeter) und Schwerbeton (über 2 800 Kilogramm pro Kubikmeter). Die statischen Eigenschaften lassen sich mit Stahlarmierungen erheblich verbessern (Stahlbeton, s. u.).

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Zusammensetzung

Die beiden Hauptbestandteile von Beton sind Zement und Zuschlagstoffe. Bei den Zuschlagstoffen handelt es sich beispielsweise um Sand, Kies, Bims oder Kork. Die Eigenschaften des Betons hängen von der Kornzusammensetzung dieser Zuschläge ab. Allgemein sollte die Korngröße der groben Zuschlagstoffe nicht mehr als ein Fünftel der Dicke des Betonteiles sein. In diesem Zusammenhang sind außerdem das Mischungsverhältnis von Zement zu Zuschlagstoff und Wasser sowie die Nachbehandlung wichtig. Gesetzliche Verordnungen bestimmen die Mindestmenge an Zement pro Kubikmeter.

Zement besteht hauptsächlich aus einem Gemisch von Klinker (aus tonhaltigen Mineralien) und Calciumsulfaten (z. B. Gips). Wird diese Mischung mit Wasser vermengt, reagieren die chemischen Verbindungen im Zement miteinander und härten an der Luft aus. Beim Aushärten von Beton verbindet der Zement die Zuschlagstoffe zu einer festen Masse. Die Wassermenge, die der Betonmischung zugesetzt wird, beträgt häufig das Ein- bis Anderthalbfache des Zementvolumens. Für hochfesten Beton wird sehr wenig Wasser verwendet – nur eben soviel, dass die gesamte Mischung feucht wird. Allgemein gilt: Je mehr Wasser in einer Betonmischung ist, desto leichter kann der Beton verarbeitet werden. Allerdings wird der ausgehärtete Beton auch weniger fest.

Unter normalen Bedingungen wird Beton mit dem Alter härter. Die chemischen Reaktionen, die zwischen Zement und Wasser stattfinden und die zur Aushärtung führen, laufen anfangs sehr schnell ab und anschließend über einen langen Zeitraum immer langsamer. In einer feuchten Umgebung härtet Beton jahrelang aus.

Durch Zugabe von gas- oder schaumbildenden Zusätzen bildet sich so genannter Gas- oder Schaumbeton. Bausteine, die mit solchen Zuschlagstoffen hergestellt wurden, schwimmen auf Wasser, können gesägt und auf andere Oberflächen aufgenagelt werden.

Für kleine Arbeiten und für Ausbesserungsarbeiten lässt sich Beton auch von Hand mischen. Das maschinelle Mischen liefert jedoch einheitlichere Betonzusammensetzungen und daher bessere Qualität.

Je nach Verarbeitung unterscheidet man z. B. Stampf-, Schütt-, Schleuder-, Guss-, Spritz-, Press- und Vakuumbeton.

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Bautechnik

Beton wird auf verschiedene Arten eingebracht. Für die Fundamente von kleinen Gebäuden wird der flüssige Beton direkt in Gräben gegossen, die mindestens bis auf Frosttiefe in den Boden gegraben werden. Größere Fundamente und manche Wände werden mit Schalungen aus Holz oder Metall vorgeformt und mit Beton ausgegossen. Die Schalungen werden nach dem Aushärten des Betons wieder entfernt. Bei der Plattenbauweise werden Boden- und Deckenplatten am Boden gegossen, mit hydraulischen Winden angehoben und dann in der gewünschten Höhe an Säulen befestigt. Gleitschalungen werden beim Bau von Silos und Gebäudekernen eingesetzt. Sie werden, nachdem Armierung und Beton eingebracht sind, mit Geschwindigkeiten von 15 bis 40 Zentimetern pro Stunde hochgezogen. Das Aufstellverfahren setzt man u. a. bei ein- oder zweistöckigen Gebäuden ein. Dabei werden Wände an Ort und Stelle am Boden oder auf der vorher fertig gestellten Bodenplatte gegossen und anschließend mit Kränen aufgestellt. Die Wände werden an den Ecken und zwischen den Platten durch Säulen aus Ortbeton verbunden. Zum Bau von Betonstraßen werden Gleitschalungen verwendet. Eine dafür eingesetzte Straßenbaumaschine besitzt zwei seitliche Schalungen aus Metall. Während sich die Maschine auf ihren Gleisketten langsam vorwärts bewegt, wird eine Lage Beton zwischen die seitlichen Schalungen gegossen. Solche Maschinen können durchgehende ein- oder zweispurige Straßen bauen.

Bei bestimmten Anwendungen, wie z. B. dem Bau von Schwimmbecken, Kanalauskleidungen und gekrümmten Oberflächen, kommt Spritzbeton zum Einsatz. Spritzbeton wird durch Druckluft gesprüht und nicht zwischen Schalungen eingebracht. Spritzbeton kann auch da eingesetzt werden, wo es unmöglich oder sehr schwierig ist, konventionelle Schalungen zu bauen.

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Betonsteine

Betonsteine werden für alle Arten von Mauerwerk verwendet. Dazu gehören u. a. tragende und nichttragende Wände, Trennwände, Feuerwände, Wände aus Ziegel, Stein und als Stuckträger, als Feuerschutz um Stahlteile, als feuerfeste Einfassung von Treppenhäusern und viele andere Bereiche.

Etwa 60 Prozent aller Betonbausteine werden mit leichten Zuschlagstoffen hergestellt. Behandelter Ton, Hochofenschlacke (im Straßenbau), Schieferton und natürliche Vulkangesteine (Bims) werden dabei am häufigsten eingesetzt. Üblicherweise sind Betonsteine zum Errichten von Wänden 30 oder 50 Zentimeter lang und 24 Zentimeter hoch. Sie sind für Wandstärken von 11, 17, 24 und 30 Zentimetern erhältlich. Die Blöcke für Außenwände besitzen für die Wärmeisolierung Luftkammern im Inneren.