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Beton

Der Schauspieler und Philosoph Sir Peter Ustinov bezeichnete »Beton« einmal als »fließenden Fels«. Treffender und kürzer kann man (Frisch-)Beton sicherlich nicht definieren. Beton ist der heute am häufigsten verwendete Baustoff aus Sand, Kies und Bindemittel, der auf der Baustelle in feuchtem, plastischem Zustand in Formen (Schalungen) eingefüllt und evtl. nach Plan mit Baustahl bewehrt (armiert) wird, um die Zug- und Schubkräfte aufzunehmen. Definitionsgemäß ist Beton also ein Gemisch aus grobkörnigen Zuschlagstoffen, hydraulischen Bindemitteln, heute meistens Zement, aber auch Kalk, Gips und Asphalt. Eine Klärung dieses Begriffes ist deshalb notwendig, weil sich das, was sich unter der Bezeichnung Beton wie ein roter Faden durch die Baugeschichte zieht, doch recht stark von dem unterscheidet, was wir heute gemeinhin unter Beton verstehen: ein Gemisch aus Sand und Steinen und vor allem dem modernen Zement, der sich besonders dadurch auszeichnet, dass er nach dem Anmachen sowohl an der Luft als auch unter Wasser erhärtet und nach dem Erhärten sogar wasserfest ist. Im Gegensatz dazu braucht Kalk zum Abbinden die Kohlensäure der Luft, und Gips ist nach dem Erhärten leider nicht wasserfest.

Die Herkunft des Begriffs »Beton« lässt sich nicht mehr eindeutig zurückverfolgen. Die bekannteste und älteste Überlieferung geht auf den Mathematiker und Ingenieur de Bélidor zurück, der das Gemisch aus wasserbeständigem (hydraulischem) Kalk, Zuschlägen und Wasser 1753 als Béton bezeichnete. Der Entdeckung des Betons liegt wahrscheinlich ein Zufall zugrunde. Vermutlich haben Menschen ihre Feuerstellen mit Kalksteinen umlegt, die durch die Hitze des Feuers in gebrannten Kalk umgewandelt wurden. Anschließend bedurfte es nur noch eines Regenschauers, damit sich aus den Komponenten Kalk, Sand und Wasser ein betonähnliches Produkt bilden konnte.

Die bekanntesten Arten von Beton sind Zement-, Kalk-, Gips- und Asphaltbeton. Magerbeton (zur Verwendung als Sauberkeitsschicht oder als Bodenersatz unter Fundamenten) enthält nur wenig Bindemittel und wird für die Verfestigungen des Baugrundes eingesetzt. Leichtbeton enthält Bims, Perlit oder Blähton. Sperrbeton weist einen höheren Gehalt an Zement auf und ist wasserundurchlässig (vor allem für Wannenfundamente geeignet).

Man unterscheidet Beton auch nach der Art der Herstellung in Ortbeton (auf der Baustelle hergestellt) oder Transportbeton (ab Werk mit dem Transportmischer der Baustelle zugeführt).

Der Baustoff wurde schon um 7000 v.Chr. im Gebiet des heutigen Israel bzw. Palästina verwendet. Erst zu dieser Zeit, der Jungsteinzeit, wurde der Mensch sesshaft und begann mit der Entwicklung moderner Baustoffe. Die Frage, ob es sich bei diesen frühzeitigen Kalkgebinden um Beton im heutigen Sinne oder lediglich um eine Vorstufe handelt, wird gegenwärtig häufig und kontrovers diskutiert. Unbestritten ist jedoch, dass die ersten befestigten Bodenflächen auf Kalk- und teilweise Gipsbasis heutigen Mörteln ähneln.

Dragoslav Srejoviæ, Dozent für Archäologie an der Universität Belgrad, staunte nicht schlecht, als er auf einer Felsterrasse des rechten Donauufers am Eisernen Tor in Jugoslawien, auf der Höhe des gewaltigen Lepenastrudels, bei seinen Grabungen in der Steinzeitstadt Lepenski Vir auf eine ebene Fläche stieß, die wie Beton aussah. Die Laboranalyse ergab, dass es auch tatsächlich Beton war, mit dem Hausböden und alle Fundamente überzogen waren, in der Mitte fünfundzwanzig und an den Rändern etwa drei Zentimeter dick.

Zwischen dem 7. und 5. Jahrtausend v.Chr. hatten die Steinzeitarchitekten von Lepenski Vir ein Gemisch aus gebranntem Kalk, Sand, Kies und Wasser, also einen Beton, hergestellt, eine Fertigkeit, die man vor dieser Entdeckung im Jahre 1965 erst viele Jahrhunderte später vermutet hatte. Denn um Kalk durch Brennen aufzuschließen, benötigt man immerhin Temperaturen von 800°C bis 1000°C.

Bei Gips liegt die Temperatur bei nur etwa 200°C, woraus man messerscharf schloss, dass Gips lange vor dem Kalk als Baustoff Verwendung fand. Er wurde in den Pyramiden und im Palast von Knossos verbaut, und man entdeckte ihn in den Ruinen von Uruk, dem Erech der Bibel, am Euphrat. Auf den Fundamenten aus Lehmziegeln und Kalksandsteinen fand man Mauern, die aus Gips mit einem geringen Zusatz von gestoßenen Ziegeln gegossen worden waren. Uruk besaß also offenbar die erste Tempelanlage mit Wänden aus einem Stück.

Die Phönizier, deren große Zeit um 1400 v.Chr. anbrach, experimentierten mit Kalk, nicht einfach mit gebranntem Kalk, wie die Baumeister von Lepenski Vir, sondern mit hydraulischem Kalk. Sie hatten herausgefunden, dass gebrannter Kalk durch Zusatz von fein zerteilten Kieselsäureverbindungen hydraulisch gemacht werden konnte, das heißt, dass er nach dem Anmachen mit Wasser sowohl an der Luft als auch unter Wasser erhärtete und dann wasserbeständig war. Die Phönizier nahmen dazu Kalksteine mit einem bestimmten Tongehalt her oder mischten dem Kalkmörtel vulkanischen Sand bei. Um 1000 v.Chr. stellten sie bereits aus Steinen, die mit einem Mörtel aus Kalk und Steinmehl gebunden waren, einen Beton her.

Die Griechen, um damit eine Brücke zu den römischen Betonbauten zu schlagen, gossen einen Baustoff namens „Emplecton“ in den Hohlraum zwischen zwei Mauerschalen. Dieser Hohlraum wurde mit Feldsteinen ausgefüllt, mit Kalkmörtel übergossen und festgestampft, eine verlorene Schalung, wie man heute zu diesen Mauern sagen würde. Verwendet wurde zwar ein Kalkmörtel, die Verarbeitungstechnik aber weist auf die Geburtsstunde des Betonbaus hin.

Im Römischen Weltreich erlebte die Betonbauweise ihre erste große Blütezeit. Wie weit die Entwicklung vor zweitausend Jahren bereits fortgeschritten war, kann mit einem Rundgang durch das antike Rom eindrucksvoll nachvollzogen werden. Zu dieser Zeit hieß der Beton noch »Opus Caementitium«. Noch heute gut erhaltene Bauwerke wie z.B. Wasserleitungen, Aquädukte, Thermen, Amphitheater und grandiose Tempelbauten zeugen von dieser schon damals revolutionären Bauweise. So ist Rom zur „Ewigen Stadt“, nicht nur im übertragenen Sinn, geworden, sondern - wie ein englischer Autor im 19. Jahrhundert feststellte - ganz konkret wegen der Haltbarkeit seiner Bauwerke.

Eines der eindrucksvollsten Bauwerke der Menschheitsgeschichte und der Betonbauweise ist zu Recht das Pantheon in Rom, ein Tempel aus Leichtbeton mit freitragender Kuppel. Es bietet sich uns heute ohne nennenswerte Veränderungen und Ausbesserungen in einem ausgezeichneten Erhaltungszustand dar. Die gewaltige Kuppel mit einem Durchmesser von rund 43 m und der Zylinder bestehen aus römischem Leichtbeton. Bis zum Bau der Jahrhunderthalle in Breslau im Jahre 1912 war sie über fast 2000 Jahre (!) die weitestgespannte Massivkuppel der Welt. Hier fügen sich genaue Kenntnisse der Baustoffe und architektonisches Gespür für Formen harmonisch zusammen.

Eine weitere Meisterleistung römischer Betonbaukunst, allerdings in Deutschland, stellt die etwa 90 Kilometer lange römische Wasserleitung aus der Westeifel nach Köln dar, die im 1. Jahrhundert n.Chr. rund 20.000 Einwohner mit frischem Quellwasser versorgte. Hierbei ist nicht nur die gute Dauerhaftigkeit des damaligen (Stampf-)Betons verblüffend, auch das gleich bleibende Gefälle zwischen 0,25 % und 0,5 % quer durch das hügelige Gebiet der Eifel verlangte den „Vermessungsingenieuren“ ein Höchstmaß an Präzision und technischem Wissen ab.

Was ist nun das Geheimnis dieser dauerhaften Bauweise? Es ist das Puzzolan, das in Verbindung mit Kalk ein wasserfestes, hydraulisches Bindemittel ergibt und den Baustoff Beton so leistungsfähig und dauerhaft gegen die Witterungseinflüsse macht. Ein treffliches Beispiel hierfür ist das künstlerisch und technisch vollendete Aquädukt Pont du Gard bei Nimes. Der auf der Oberkante verlaufende Wasserkanal ist noch völlig erhalten. Es besteh aus römischem Beton.

Rom zerbrach, seine Bauten blieben. Mit dem Untergang des Römischen Weltreiches im 5. Jahrhundert ging auch die römische Betonbauweise verloren. Im Jahre 1887 warteten einige Zeitungen mit der „unglaublichen Neuigkeit“ auf, dass es endlich gelungen sei, das Geheimnis des römischen Betons zu enträtseln, und man bot auch gleich mehrere Lösungen für dieses Rätsel an. Eine Mischung aus Kalk und weißem Zucker sei das Erfolgsrezept, behaupteten die einen. Unsinn, winkten die anderen ab, die Römer setzten ihrem Mörtel Kochsalz zu. Und eine dritte Gruppe schüttelte über soviel Unverstand den Kopf und bestand darauf, dass der römische Beton mit Wein angerührt worden sei.

Das war natürlich auch Unsinn, aber dass man sich über die Zusammensetzung des Römerbetons noch gegen Ende des 19. Jahrhunderts Gedanken machte, zeugt von seiner Qualität und davon, dass Roms Attribut »Ewige Stadt« nicht zuletzt auch diesem Baustoff zu verdanken war. Allerdings hatten sich die Römer ihre Betonzutaten nicht aus der Küche, sondern aus Puteoli, dem heutigen Pozzuoli unweit von Neapel, geholt. Wahrscheinlich schon um 300 v.Chr. hatten sie nämlich erkannt, dass die in dieser Gegend abgelagerte Puzzolanerde, eine sandige Vulkanasche, mit Kalk vermengt, einen hydraulischen Mörtel ergab, der wiederum mit Sand, Kies oder Bruchsteinen vermischt zu einem wasserdichten, steinharten Beton erstarrte.

Dieser Beton wurde zum Schlüssel der römischen Architektur. Mit ihrem »Opus Caementitium« genannten Baustoff, einer Art Stampfbeton, füllten die Römer ihr doppelschaliges Mauerwerk, stellten Unterwasserbauten her, errichteten auf einem sumpfigen Untergrund das gewaltige Fundament des Kolosseums und erbauten die etwa 43 Meter durchmessende Kugelschale des Pantheon. Und mit dem »Opus Caementitium« legten sie schließlich auch den Grundstein zu unserem heutigen Wort Zement.

Etablieren konnte sich der Betonbau jedoch nur temporär. Der römische Philosoph, Baumeister, Ingenieur und Naturwissenschaftler Marcus Vitruvius Pollio (80-10 v.Chr.), kurz Vitruv genannt, nahm als erster diese geheimnisvolle Puzzolanerde unter die Lupe und versuchte, den Abbindeprozess des Mörtels zu erklären: „Man findet in der Gegend von Bajä und beim Vesuv eine staubartige Erdmasse - Puteolanus pulvis -, die von Natur bewundernswerte Vorzüge besitzt“, schrieb er in seinen „Zehn Büchern über die Architektur“. „Sie scheinen darauf zu beruhen, dass es unter dem Gebirge - überhaupt in jenem Landstrich - eine Anzahl siedendheißer Quellen gibt, die nicht entstanden wären, wenn sich nicht in der Tiefe der Erde ungeheure, durch Schwefel oder Kohlenstoff, wie Erdpech angefachte Feuermassen vorfänden.

„Jener im Erdinnern befindliche Brand, verbunden mit seiner die Felsadern durchdringenden, glühendheißen Flamme, macht die betreffende Erdschicht allmählich mürbe, sodass der zutage tretende Tuffstein als eine ausgedörrte, jeder Feuchtigkeit beraubten Masse erscheint. Wenn aber drei Elemente (Kalk, Puzzolanerde und Sand) nach einem ganz ähnlichen Vorgang durch die Macht des Feuers zu einer einheitlichen Mischung verbunden sind, so werden sie - sobald ihnen plötzlich Flüssigkeit zugeführt wird - sich zu geschlossener Masse vereinigen. Sie werden sich durch die Einwirkung der Feuchtigkeit rasch zu einem festen Körper erhärten, den weder die Meereswogen noch die Gewalt des Wassers zu zersprengen vermag.“ Die Ausführungen Vitruvs mit dem übersetzten Titel »Grundbegriffe der Baukunst« gelten als das erste Nachschlagewerk zur Baukunst. Er dokumentierte auch als erster den Betonbau und machte ihn so seinen Zeitgenossen und der Nachwelt verfügbar.

In Rom gab es schließlich kaum ein größeres Bauwerk, das nicht in wesentlichen Teilen aus diesem Beton bestand. Einige Erfindungen haben hier ihren Ursprung, die man eigentlich immer als Errungenschaften unserer Zeit betrachtet. Da ist einmal die Sache mit dem Leichtbeton. Die Römer hatten sehr schnell gemerkt, dass die Spannweite von Bögen durch das Gewicht des Baustoffs beschränkt wurde. Also dachten sie darüber nach, wie man das Eigengewicht verringern könnte. Das Kalkgewicht und das Gewicht der Puzzolanerde waren festgelegt, aber an den Zuschlagstoffen, mit denen der Mörtel erst einen Beton ergab, ließ sich etwas ändern.

So verbauten sie bei der Pantheon-Kuppel unten als Zuschlag zerbrochene Ziegel, etwas höher leichteren Tuff und schließlich ganz oben noch leichteren Bims und sogar leere Tongefäße. Damit ist der Leichtbeton 2000 Jahre alt.

Kaiser Claudius baute um 45 n.Chr. eine künstliche Insel im Hafen von Ostia, indem er ein Schiff mit Steinen beladen und mit Opus Caementitium auffüllen ließ. Das Schiff wurde versenkt, der Inhalt erstarrte im Wasser zu einer festen Masse. Ein moderner Techniker würde verblüfft sagen, der Kaiser habe einen vorgefertigten Gründungskörper samt Schalung versenkt. Und zu guter Letzt sind auch vorgefertigte Teile schon ein alter Hut. Für Uferbefestigungen stellte man schon zu Vitruvs Zeiten die Blöcke an Land her, lagerte sie zwei Monate lang an der Luft und stürzte sie dann ins Meer.

Nach dem Untergang des römischen Reiches um etwa 500 n.Chr. gingen wichtige Erkenntnisse über den Betonbau verloren und man kehrte wieder zu herkömmlichen Bauweisen zurück. Hier fanden hauptsächlich Materialien wie Ziegel beziehungsweise Lehm und Stroh Verwendung. Im Mittelalter geriet die Fertigkeit des Betonbaus nahezu in Vergessenheit. Nur die Kirche scheint die Fahne hoch gehalten zu haben. Am 27. August 1515 beklagte sich der berühmte Maler und Baumeister Raffael bei seinem Auftraggeber, Papst Leo X.: „Ja Heiliger Vater, wie viele Päpste haben sich befleißigt, alte Tempel und Statuen und Triumphbögen zu zerstören. Wie viele haben nicht geduldet, dass, bloß um Puzzolanerde zu graben, Fundamente unterhöhlt wurden, wonach dann in kurzer Zeit die Gebäude zu Boden gestürzt sind. Wie viel Kalk hat man aus Statuen und anderen Zieraten gebrannt. Sodass ich auszusprechen wagen möchte, dass dieses ganze neue Rom, das man jetzt sieht, so groß es auch sein möge, so schön mit Palästen, Kirchen und anderen Gebäuden wir es auch geziert sehen, ganz und gar aus dem Kalk antiker Marmorwerke gebaut ist.“

Ein anderes Beispiel für die Verwendung von Beton in dieser Zeit wurde von amerikanischen Gangstersyndikaten des 20. Jahrhunderts als nachahmenswert empfunden. Im Jahre 1596 wurde ein christlich erzogener Araber namens Hieronymus von mohammedanischen Seeräubern lebend in einen Betonblock eingegossen. 300 Jahre später öffneten die Franzosen das ungewöhnliche Grab, gossen den vom verwesten Körper hinterlassenen Hohlraum mit Gips aus und stellten diese seltene Skulptur 1907 auf der Betonausstellung in New York aus.

Die Wiedergeburt des Betons unserer Zeit wurde Mitte des 19. Jahrhunderts in England durch die Erfindung des Portlandzements eingeleitet. Erst 1824 entwickelt der englische Maurermeister Joseph Aspdin eine Mischung aus Ton und Kalkstein, die er als »Portland-Cement« bezeichnete. Der erste fabrikmäßig hergestellte Zement wurde im englischen Wakefield im Jahre 1825 produziert. Von England aus verbreitete sich das Wissen um den Baustoff in ganz Europa, es wurde jedoch zunächst nur für unbewehrte Betonanwendungen wie Wasserbauten und Bodenbefestigungen benutzt.

Sein Durchbruch als konstruktiver und eigenständiger Baustoff gelang kurze Zeit später in Frankreich durch die geniale Erfindung des Eisenbetons durch den Gärtner Monier. Dieser legte dünne Eisendrähte in seine von ihm produzierten Betonkübel ein, um damit die geringen Zugfestigkeiten des Betons durch diese Drahtarmierung zu steigern. Diesem beliebig formbaren, dauerhaften und wirtschaftlichen Baustoff eröffnete die beginnende Industrialisierung Europas ein weites Anwendungsfeld. Ein neues Zeitalter des Bauens beginnt.

Der Eisenbeton - später Stahlbeton genannt - wurde durch den Spannbeton ergänzt. Etwa 90 % aller Betonbrücken nach dem Zweiten Weltkrieg sind Spannbetonbrücken. Im Streben, dem spröden Baustoff Beton duktile Eigenschaften zu verleihen, entstanden der Faserbeton und neuerdings der Textilbeton. Erst mit dem Spannbeton können die Spannweiten vergrößert und die Querschnitte verschlankt werden. So sind beispielsweise moderne Brückenbauten ohne die Spannbetontechnik heute kaum noch denkbar.

Die Verarbeitung des Betons war früher sehr mühsam. Der Gussbeton brachte wohl eine gewisse Erleichterung, aber auch durch den hohen Wasserbedarf eine wesentliche Verschlechterung der Qualität. Die größten Fortschritte wurden hier durch den Betonrüttler und die hydraulische Betonpumpe erzielt. Der Wunsch nach leicht verarbeitbaren Frischbetonen hoher Festbetonqualität führte dank Zusatzmittel zum Fließbeton und dem sich selbst verdichtenden Beton. Ohne Verdichtungsarbeit fließt er von selbst in jede Ecke der Schalung, auch bei dichter Bewehrung. Ganz besondere Bedeutung kommt dem Transportbeton zu.

Ebenso haben sich die Eigenschaften des Betons in vielfältiger Weise entwickelt. Zu welch hoher Leistung Beton z.B. im Hinblick auf die Festigkeit fähig ist, demonstrieren die Bauten aus hochfestem Beton. Neben lastabtragenden Aufgaben hat Beton schon früh abdichtende, schützende und andere Funktionen übernommen. In weiten Bereichen hat die »Weiße Wanne« aus wasserundurchlässigem Beton (WU-Beton) die »Schwarze Wanne« verdrängt.

Die Eigenschaften von Beton hängen im Wesentlichen von seiner Zusammensetzung, Verarbeitung und Nachbehandlung ab. Diese bestimmen den Verlauf der Hydratation, die für die Leistungsfähigkeit des Betons, insbesondere seine Druckfestigkeit, Dichtheit gegen Flüssigkeiten und Gase sowie Widerstandsfähigkeit gegen die vielfältigen äußeren Einwirkungen, maßgebend ist. Die Betonzusammensetzung ist hierbei die wichtigste Größe. Sie gibt die entscheidenden Anlagen für die späteren Eigenschaften des Betons vor.

Beton besteht aus einer Mischung aus Zement, Zuschlägen (Sand, Kies, Splitt usw.) Wasser, Zusatzmittel und Zusatzstoffen, auf die heute der Betontechnologe zurückgreifen kann, um Beton technisch und wirtschaftlich optimal zusammenzusetzen. Das war nicht immer so. Wie sich aus der klassischen Betonzusammensetzung - Zement, Zuschlag und Wasser - die heutige Situation entwickelte, zeigt die angehängte Abbildung. Zu den klassischen Grundbestandteilen kamen erst in den letzten 50 Jahren die Zusatzmittel und Zusatzstoffe hinzu.

Um die Jahrhundertwende (19. zum 20. Jahrhundert) wurde der Portlandzement durch den Eisenportland- und Hochofenzement und in den dreißiger Jahren des 20. Jahrhunderts durch den Trasszement ergänzt. Erst in den letzten dreißig Jahren erweiterte sich das Zementangebot um eine Reihe von Portlandkompositzementen und Spezialzementen.

Natursand und Kies waren und sind auch heute noch die vorherrschenden Betonzuschläge. Allerdings nimmt die Verwendung von Splitt mehr und mehr zu, da die Zeit unbegrenzter Verfügbarkeit hochwertiger Kiese längst vorbei ist. Besondere Bedeutung erhält in letzter Zeit der recyclierte Zuschlag, der als Betonsplitt durch Aufbereiten von Betonabbruch entsteht. Seine Verwendung ist bereits in einer entsprechenden Richtlinie des Deutschen Ausschusses für Stahlbeton geregelt.

Portlandzement ist der Hauptleistungsträger an der Entwicklung des Betons. Die Voraussetzungen für die Herstellung des Zements schuf Mitte des 18. Jahrhunderts der Engländer Smeaton. Er fand heraus, dass ein gewisser Gehalt an Ton dem gebrannten Kalk hydraulische, d.h. wasserfeste Eigenschaften verleiht. Erst 70 Jahre später, 1824, meldete Joseph Aspdin sein Erzeugnis mit der Bezeichnung „Portland-Cement“ zum Patent an. Den ersten „echten“, industriell gefertigten Portlandzement im heutigen Sinne stellte wohl erst sein Sohn William zusammen mit Johnson im Jahre 1843 her. Diese Erfindung verbreitete sich auch schnell auf dem Kontinent in Frankreich und Deutschland. Hier war es Bleibtreu, der 1855 das erste Zementwerk in Züllchow bei Stettin errichtete. Weitere Zementwerke entstanden kurz danach an Rhein und Neckar.

Die Zusammensetzung des Betons wurde lange Zeit empirisch vorgenommen. Als Qualitätsmerkmal diente das Mischungsverhältnis von Zement zu Zuschlag, wie die ersten Leitsätze des Deutschen Beton-Vereins zeigen.

Die wissenschaftliche Grundlage für den heute noch gängigen Weg zur Bestimmung der Betonzusammensetzung verdanken wird dem Amerikaner Abrams. Er erkannte die Bedeutung des Wasserzementwertes für die Eigenschaften des Festbetons und erforschte die Zusammenhänge zwischen Kornaufbau, Wasseranspruch und Konsistenz des Frischbetons. Wesentliche Beiträge zur Weiterentwicklung der Betontechnologie in Deutschland wurden von Graf und Hummel geleistet. Nach dem Zweiten Weltkrieg war es vor allem Walz, der ohne Kenntnis der Arbeiten von Abrams den gesetzmäßigen Zusammenhang zwischen Wasserzementwert und Betondruckfestigkeit neu formulierte. Diese Erkenntnisse führten zu den Walz-Kurven, die seit den 50er Jahren zur zielsicheren Betonherstellung angewendet wurden.

Dem Amerikaner Powers gebührt das Verdienst, als erster die bei der Hydratation in der Mikrostruktur des Zementleims ablaufenden inneren Vorgänge aufgedeckt zu haben. Sie bilden noch heute die Grundlagen unseres Kenntnisstandes über den so wichtigen Zusammenhang zwischen Gefügestruktur und Betoneigenschaften.

Die an der Oberfläche des Zementkorns bei Vorhandensein von Wasser einsetzende Reaktion führt zu langfaserigen, ineinander verschlungenen Calciumsilicathydraten, die in erster Linie für die Festigkeit und Dichtheit des Betons maßgebend sind. Dabei wird Calciumhydroxid freigesetzt, das wasserlöslich ist und praktisch keinen Festigkeitsbeitrag leistet. Dafür übernimmt es aber eine für den Stahlbeton lebensnotwenige Aufgabe, nämlich den Korrosionsschutz der Bewehrung. Ohne diesen Glücksfall der Natur wäre Stahlbeton, so wie wir ihn heute kennen, nicht möglich. Hier wird die gelungene Symbiose bei Stahlbeton deutlich: Der Stahl bringt seine hohe Zugfestigkeit ein und der Beton schützt ihn gegen Korrosion und Feuer.

Wird dem Beton ein Puzzolan, wie z.B. Flugasche oder Silicastaub, zugegeben, so reagiert deren amorphe Kieselsäure SiO2 sekundär mit dem Calciumhydroxid. Es entstehen weitere festigkeitsbildende Calciumsilikathydrate. Auf diese so genannte Puzzolanreaktion ist zum Teil die günstige Wirkung von Flugasche und Silicastaub auf die Eigenschaften von Beton zurückzuführen. Sie ist aber auch der Grund für die Dauerhaftigkeit des römischen Betons.

Das Münchener Porenmodell von Wittmann beschreibt modellhaft den Aufbau der Porenstruktur. Enthält der Zementleim eine größere Wassermenge, so verbleiben Kapillarporen in der Struktur, die die Eigenschaften des Betons ganz wesentlich beeinträchtigen.

Moderner Transportbeton ist heute der wichtigste Baustoff des Baugewerbes. Bis in die zweite Hälfte des letzten Jahrhunderts bezeichnete man Beton auch als »Dreistoffgemisch«, bestehend aus Zement, Zuschlag (Sand, Kies, Splitt) und Wasser. Problematisch war aber die unbefriedigende Verarbeitbarkeit bei niedrigen W/Z-Werten (Wasser-Zement-Werten). Betone mit hohen W/Z-Werten sind aufgrund ihres höheren Wasseranteils zwar verarbeitungsfreundlicher (weicher), wirken sich aber negativ auf nahezu alle Qualitätsparameter wie beispielsweise Festigkeit und Dauerhaftigkeit aus. Durch Zugabe von Fließmitteln, Betonverflüssigern und anderen vergütenden Additiven (Zusatzmittel) ist es heute möglich, Betone mit deutlich verbesserten Eigenschaften herzustellen. Hinzu kommt eine immer größer werdende Zahl von Zementarten und Zusatzmitteln (Flugasche, Micro- und Nanosilica, Fasern etc.), die speziell auf die wachsenden Anforderungen des Marktes abgestimmt werden. Beton gilt daher heute als Fünfstoffgemisch: Zement, Zusatzstoff, Zusatzmittel, Zuschlag (heute Gesteinskörnung) und Wasser.

Speziell in den neunziger Jahren wurden viele neue Komponenten erforscht und entwickelt, um Betone weiter zu verbessern. So sind durch den Betonbau heute Anwendungsmöglichkeiten geboten, die vor zehn Jahren noch nahezu undenkbar waren. Mit dieser Entwicklung vom Low-Tech- zum High-Tech-Produkt beschäftigen sich viele Wissenschaftler an den Forschungsinstituten der Universitäten.

Quellen (teilweise):
• Edgar Kern; Vorträge Deutscher Betontag 1999, Verlag Ernst & Sohn, Berlin.
• Roland Gööck; Erfindungen der Menschheit; Gesundheit Nahrung Wohnen Bauen, Sigloch Edition
• Zeitschrift „Opus C“, Planen und Gestalten mit Beton, Ausgabe Juni/Juli 2006, ad-media Verlag, Köln

siehe auch:
- Betonarten
- Betonpumpe
- Betonstahl
- Bewehrung
- Frischbeton
- Gips
- HPC
- Kalk
- Mörtel
- Nachbehandlung von Beton
- Opus Caementitium
- Pantheon
- Polymerbeton
- Pont du Gard
- Portlandzement
- Stahlbeton
- SVB
- Transportbeton
- Trass
- Tuffe
- Zement
- Zusatzmittel
- Zusatzstoffe
- Zuschlagstoffe