RM Rudolf Müller
Test der Fließeigenschaften eines selbstverdichtenden Betons mit Verflüssiger-Zusatz

Test der Fließeigenschaften eines selbstverdichtenden Betons mit Verflüssiger-Zusatz.

Grundstoffe des Bauens
27. Februar 2014 | Artikel teilen Artikel teilen

Übersicht: Die wichtigsten Betonzusatzmittel- und -stoffe

Zement, Wasser und Gesteinskörnungen: So lautete lange Zeit die Formel für Beton. Doch im Zeitalter von High-Tech-Baustoffen ist das nicht mehr so einfach. Zumindest Hochleistungsbetone sind heute „Fünf-Stoff-Systeme“, die neben den genannten Standardzutaten meist noch „Zusatzmittel“ oder „Zusatzstoffe“ enthalten. Diese verleihen dem Kunststein seinen ganz individuellen Charakter.

Die europäische Norm DIN EN 934 definiert ein Betonzusatzmittel als flüssigen oder pulverförmigen Stoff, „der während des Mischvorgangs des Betons in einer Menge hinzugefügt wird, die einen Massenanteil von 5% des Zementanteils im Beton nicht übersteigt, um die Eigenschaften der Betonmischung im frischen und/oder erhärteten Zustand zu verändern“. Beispiele dafür sind Verflüssiger, Fließmittel, Verzögerer, Beschleuniger, Luftporenbildner, Stabilisierer, Dichtungsmittel oder Einpresshilfen.

Die „5-%-Hürde“ ist übrigens der wesentliche Unterschied zu den Betonzusatzstoffen. Die Zusatzmittel sind nämlich dadurch charakterisiert, dass sie die Eigenschaften des Betons verändern, ohne dass sie einen nennenswerten Einfluss auf dessen Volumen haben.

Verflüssiger, Verzögerer und Beschleuniger

Zu den „Klassikern“ unter den Zusatzmitteln gehören die Verflüssiger. Sie setzen die Oberflächenspannung des Zugabewassers im Beton herab, sodass insgesamt weniger Wasser benötigt wird, um die gleiche Konsistenz des Frischbetons zu erhalten. Das erleichtert die Herstellung porenärmerer und damit festerer, dichterer Betone. Natürlich kann man mit Verflüssigern auch eine weichere Frischbetonkonsistenz bei gleich bleibendem Wassergehalt erzielen. Dann ist das Material leichter zu verarbeiten. Die so genannten Fließmittel wiederum wirken im Prinzip ähnlich wie Verflüssiger, allerdings weitaus stärker. Man nutzt sie beispielsweise, um besonders fließfähigen Betonestrich zu erhalten. Sie dienen aber auch dazu, hochfeste Betone mit sehr geringem Wasseranteil besser verarbeitbar zu machen.

Die Verarbeitbarkeit wird auch durch Verzögerer und Beschleuniger beeinflusst. Verzögerer sorgen dafür, dass der Beton langsamer erstarrt und damit länger verarbeitet werden kann. Das ist etwa notwendig, wenn große Betonbauteile zu gießen sind, aber auch, wenn der Frischbeton einen langen Weg bis zur Baustelle zurücklegen muss. Mit Beschleunigern erreicht man das Gegenteil: eine besonders schnelle Betonerhärtung. Man verwendet sie zum Beispiel für Spritzbeton, zum schnellen Abdichten beschädigter Bauwerke (etwa bei Wassereinbrüchen) oder auch zur Einbetonierung von Ankerschienen und Stahlschrauben.

Stabilisierer und Luftporenbildner

Betonzusatzstoffe in der Erprobung

Betonzusatzstoffe werden dazu verwendet, bestimmte Eigenschaften von Beton zu verändern. Fotos: BASF

Zu den Betonzusatzmitteln gehören auch die Stabilisierer, die vor allem bei Unterböden zum Einsatz kommen. Sie sorgen dafür, dass der Beton nach der Verarbeitung kein Überschusswasser „ausblutet“. Das führt zu einer schnelleren Belegereife des Bodens und erhöht die Haftzugfestigkeit für die verschiedenen Oberbodenbeläge.

Wir können an dieser Stelle längst nicht alle Betonzusatzmittel vorstellen, die es gibt. Erwähnen wollen wir aber noch die Luftporenbildner, allein schon deshalb, weil deren Wirkung, verglichen mit den bisher erwähnten Zusätzen, ein wenig „aus der Reihe fällt“. Luftporen im Beton will man normalerweise ja möglichst minimieren. Luftporenbildner bewirken aber genau das Gegenteil. Aber auch das ist eben mitunter gefragt. Die Substanzen sorgen dafür, dass im Beton sehr viele kleine Poren mit Durchmessern unter 0,3 mm entstehen. Das verringert zwar die Festigkeit des Materials, erhöht aber dafür den Frostwiderstand. Der Grund: Wenn bei Frost das Wasser in den größeren Kapillarporen des Betons gefriert, nehmen die kleinen Miniporen einen Teil des entstehenden Drucks auf. Dadurch sinkt die Wahrscheinlichkeit, dass der Beton aufplatzt.

Betonzusatzstoffe

Auch mit so genannten Zusatzstoffen beeinflusst man die Betoneigenschaften. Einige dieser Stoffe sind uns bei den anderen Fachwissenbeiträgen zum Thema Beton bereits begegnet. So werden etwa Stahl- oder Glasfasern eingesetzt, um die Zugfestigkeit von Faserbetonen zu erhöhen. Und Silikastaub spielt eine entscheidende Rolle bei der Herstellung hochfester Betone. Verglichen mit den Zusatzmitteln werden die Zusatzstoffe in relativ großen Mengen beigefügt, sie beeinflussen also das Volumen des Betons. Daher müssen sie auch bei der „Stoffraumrechnung“ berücksichtigt werden, mit der man errechnet, wie groß das Betonvolumen sein wird, wenn man die Ausgangsstoffe (Zement, Wasser, Gesteinskörnung, Zusatzstoffe) in den zuvor festgelegten Mengen mischt.

Zusatzstoffe wirken oft als reine „Füller“ in der Betonmatrix, die keinerlei chemische Reaktion mit Zement und Wasser eingehen. Das gilt etwa für die oben erwähnten Faserstoffe, für Pigmente zum Einfärben des Betons, aber auch für Gesteinsmehle, die das Betongefüge nur auf mechanische Weise verdichten. Daneben gibt es auch Zusatzstoffe, die mit dem Zement-Wasser-Gemisch (Zementleim) reagieren – also zur Betonerstarrung beitragen. Beispiele sind der oben erwähnte Silikastaub sowie Trass und Steinkohleflugasche.

Gerade das Beispiel der Flugasche zeigt, wie vielfältig manche Zusatzstoffe die Eigenschaften des Betons beeinflussen können. Steinkohleflugasche ist eigentlich ein industrielles Abfallprodukt. Man erhält sie durch die Filterung von Rauchgasen, die bei der Verbrennung von Steinkohle entstehen. Ersetzt man einen Teil des Zements in der Betonmischung durch Flugasche, so wirkt diese auf den Frischbeton wie ein Verflüssiger. Andererseits lässt sich aber auch die Druckfestigkeit erhöhen, weil die feinen Flugaschepartikel die Dichte des Materialgefüges erhöhen und zugleich hydraulisch mit dem Zementleim reagieren. Dass ist übrigens kein Wunder: Denn Steinkohle-Flugasche hat eine ganz ähnliche chemische Zusammensetzung wie natürliche Puzzolane (Vulkanasche), die schon von den alten Römern als Bindemittel für ihren „opus caementitium“ entdeckt wurden.



Über den Autor Roland Grimm ist seit Februar 2013 freier Journalist mit Sitz in Essen und schreibt regelmäßig Fachwissen-Artikel für BaustoffWissen. Zuvor war er rund sechs Jahre Fachredakteur beim Branchenmagazin BaustoffMarkt und außerdem verantwortlicher Redakteur sowie ab 2010 Chefredakteur der Fachzeitschrift baustoffpraxis. Kontakt: rgrimm1968@aol.com

 

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