Beton: Zusammensetzung, Eigenschaften und Arten (Stahlbeton, Spannbeton)

Beton: Zusammensetzung und Eigenschaften

Beton ist eine Mischung aus Zement, Sand und Kies (Zuschlagstoffe) in unterschiedlichen Anteilen, der Wasser hinzugefügt wird.

Die Bestandteile des Betons

• Die Zementmenge pro Kubikmeter Beton beeinflusst unmittelbar dessen Dichtigkeit und mechanische Festigkeit. Gleichzeitig erhöht eine höhere Zementmenge jedoch die Kontraktion während der Aushärtung, was zu Rissen führen kann.
• Sand und Kies, gemeinhin als *Zuschlagstoffe* (Aggregate) bekannt, werden nach Größenkriterien unterschieden. Sie haben direkten Einfluss auf die Zugfestigkeit des Betons.
• Das verwendete Wasser muss nicht trinkbar sein. Stehendes oder verunreinigtes Wasser sollte jedoch vermieden werden.

Mechanische Eigenschaften und Festigkeit

Nach dem Erhärten muss Beton eine Druckfestigkeit von bis zu 650 kg/cm² aufweisen. Die Zugfestigkeit beträgt jedoch kaum ein Zehntel dieses Wertes. Um diese Eigenschaft zu verbessern, werden **Stahlbeton** und **Spannbeton** verwendet.

Stahlbeton: Herstellung und Funktion

Stahlbeton wird durch die Zugabe von richtig dimensionierten Bewehrungsstäben (Betonstahl) zum Frischbeton hergestellt. Druckkräfte werden vom Beton aufgenommen, während Zugspannungen von der Bewehrung (Stahlstab) widerstanden werden.

Die Herstellung von Stahlbetonkonstruktionen erfolgt wie folgt:

1. Zuerst wird eine Schalung (Form) in der gewünschten Bauform erstellt.
2. Anschließend wird die Stahlbewehrung eingelegt.
3. Frischer Beton wird in die Schalung gegossen, sodass er den Rahmen vollständig umschließt.
4. Nach dem Erhärten des Betons wird die Schalung entfernt.

Bei einem Balken wird die Bewehrung an der Unterseite des Elements platziert, wo die größten Zugspannungen auftreten.

Die Betondeckung (die Schicht Beton, die die Bewehrung umschließt) gewährleistet nach dem Erhärten die Undurchlässigkeit der Struktur und schützt somit die Stahlbewehrung vor Korrosion. Es ist wünschenswert, dass die Bewehrungsstäbe eine profilierte (verdrehte oder gerippte) Oberfläche haben, um die Haftung zu erhöhen und ein Verrutschen zu verhindern.

Spannbeton zur Kompensation von Zugspannungen

Wenn die Zugspannungen, denen der Beton ausgesetzt ist, sehr groß sind, können die Bewehrungsstäbe eine elastische Dehnung erfahren, wodurch der umgebende Beton Risse bekommt oder bricht. Um die Fähigkeit des Betons, Zugspannungen aufzunehmen, zu verbessern, werden die Stahlstäbe vorgespannt (gezogen), um die mögliche Dehnung zu kompensieren. Dies ist das Prinzip des **Spannbetons**.

Verfahren der Vorspannung

Der Ablauf der Vorspannung ist wie folgt:

• Vorspannen der Stäbe, bevor der Beton aushärtet (*Vorspannung mit sofortigem Verbund*).
• Vorspannen der Stäbe in Kanälen, nachdem der Beton bereits ausgehärtet ist (*Vorspannung mit nachträglichem Verbund*).