Beton – Stahlbeton – Faserbeton

Eigenschaften und Unterschiede

verfasst von: Bernhard Wietek

Verlag: Springer Fachmedien Wiesbaden

Enthalten in: Springer Professional "Wirtschaft+Technik" , Springer Professional "Technik" , Springer Professional "Wirtschaft"

Einloggen, um Zugang zu erhalten

Über dieses Buch

Beton, Stahlbeton und Faserbeton sind Baustoffe, die nacheinander in großen Zeitabständen entwickelt wurden. Auf Grund ihrer unterschiedlichen Zusammensetzung haben sie voneinander sehr abweichende Eigenschaften, die bei jeder Anwendung auch berücksichtigt werden sollten. Diese müssen beobachtet und auch messtechnisch festgehalten werden, denn sie entscheiden über die Gebrauchszeit eines Bauwerkes. Gerade durch unterschiedliche Formen und auch Umwelteinflüsse wird diese Gebrauchszeit sehr stark beeinflusst. Es wird in einer abschließenden Tabelle dieser Zusammenhang aufgezeigt.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

Kapitel 1. Einleitung

Zusammenfassung

Die Baustoffe Beton, Stahlbeton und Faserbeton werden bei ihrer Anwendung nicht immer optimal ausgenutzt. Je nach Anwendungsfall und auch gewünschter Gebrauchsdauer des Bauteiles ergeben sich die unterschiedlichsten Möglichkeiten einer optimalen Anwendung. Auf Grundlage der historischen Entwicklung und der nun auch jahrzehntelangen Erfahrung mit diesen Baustoffen in der praktischen Anwendung ergeben sich Vor- und Nachteile der einzelnen Baustoffe die für den Einsatz eine wichtige Grundlage bei der Auswahl sind.

Bernhard Wietek

Kapitel 2. kurzer historischer Überblick

Zusammenfassung

Beton wird seit über 2.000 Jahren eingesetzt und erst seit ca. 180 wird Eisen bzw. Stahl zusätzlich eingebaut, sodass Stahlbeton entstanden ist. Dieser hat einen wesentlich größeren Anwendungsbereich, da erstmals auch Biegespannungen übertragen werden können. Seit ca. 70 Jahren werden dem Beton auch Fasern aus verschiedenen Materialien beigegeben, um so auch bessere Eigenschaften dem Beton zuordnen zu können. Dies ist im Wesentlichen die Vermeidung von Schrumpfrissen und eine Verbesserung der Zug- und Druckspannungen im Vergleich zum Beton.

Bernhard Wietek

Kapitel 3. Zusammensetzung

Zusammenfassung

Es wird hier auf die einzelnen Baustoffe wie Beton, Stahlbeton und Faserbeton eigens eingegangen, wobei beim Beton besonders die Abbindephase und die dabei entstehenden Schwindrisse erläutert werden. Durch unterschiedliche Schwindeinflüsse im Beton werden auch unterschiedliche Zugspannungen angegeben. Dies führt bei der Bemessung von Bauteilen zu unterschiedlichen zulässigen Zugspannungen und somit auch zu Unsicherheiten. Bei Stahlbeton wird der gesamte Zug vom eingebauten Stahl übernommen und zwar unabhängig vom Schwindverhalten des Betons. Bei Faserbeton werden die beim Abbinden entstehenden Zugspannungen (Schrumpfspannungen) von den Fasern übernommen, sodass kaum Schrumpfrisse entstehen und der Faserbeton damit eine wesentlich höhere Aufnahmefähigkeit von Zugspannungen erhält als Beton.

Bernhard Wietek

Kapitel 4. statisches Prinzip

Zusammenfassung

Beton und Faserbeton sind monolithische Baustoffe, die in jeder Raumrichtung gleiche Eigenschaften besitzen. Somit können sie sowohl Druck- als auch Zugkräfte übertragen und reagieren nach den Gesetzmäßigkeiten von Mohr-Coulomb als einheitlicher Baustoff mit seinen vorgegebenen Grenzen. Die Baustoffe Beton und Faserbeton können bis zur Elastizitätsgrenze belastet werden, darüber hinaus brechen sie und sind somit nicht mehr zu gebrauchen. Stahlbeton ist ein Verbundbaustoff aus Beton und Stahl, bei dem Beton die Druckkräfte übernimmt und der Stahl Zugkräfte. Da der Stahl größere Verformungen bei Zugbelastung aufnimmt als der Beton, reißt der Beton in seinem gezogenen Bereich. Dies hat Auswirkung auf die Dichtheit einer Betonkonstruktion (Wassereindringung) sowie auch auf das Verhalten im Brandfall, da der Stahl bei Hitze seine Zugfähigkeit großteils verliert.

Bernhard Wietek

Kapitel 5. Auswirkung auf die Konstruktion

Zusammenfassung

Beton wird vornehmlich für massige Bauteile verwendet, bei denen kaum Zugspannungen auftreten. Hingegen wird Stahlbeton bei schlanken weit gespannten Bauteilen verwendet, bei denen große Biegemomente abgeleitet werden müssen. Dies gewährt meist einen sehr wirtschaftlichen Einsatz. Faserbeton kann nun auch bei mäßiger Biegebelastung eingesetzt werden, wobei dabei die Rissefreiheit ein großer Vorteil ist. Insbesondere bei geforderter Wasserdichtheit und auch bei Brandwiderstand ist Faserbeton sehr gut einsetzbar. Besonders bei räumlich gekrümmten Fertigteilen lässt sich dieser Vorteil zusätzlich erkennen.

Bernhard Wietek

Kapitel 6. mögliche Risiken

Zusammenfassung

Da Beton vergleichbar mit Fels ist, sind Ausführungsmängel (Mischungsverhältnisse) oftmals mit Risiko der Langlebigkeit behaftet. Hingegen hat Stahlbeton im Wesentlichen zwei Risiken; zum ersten die Korrosion des Stahls, wenn er im Beton nicht ausreichend geschützt ist, Dies kommt insbesondere bei Strassenbrücke mit Salzung durch den Winterdienst vor. Zum zweiten durch Brand am Bauteil, da Stahl durch Hitzeeinwirkung seine Zugfestigkeit verliert und es dabei zu großen tiefreichenden Abplatzungen des Betons kommt (Z.B. Tunnelbrand, Treppenhausbrand). Faserbeton hat seine gute Tragfähigkeit nur im ungerissenen Zustand und darf nicht darüber belastet werden, denn sonst kann seine Tragfähigkeit auf 10-30% abfallen. Andere monolithische Baustoffe dürfen auch nicht über die Elastizitätsgrenze belastet werden.

Bernhard Wietek

Kapitel 7. Gebrauchsdauer der Baustoffe

Zusammenfassung

Die Gebrauchsdauer von Beton ist praktisch unbegrenzt (römische Brücken, Pantheon), nur chemische Angriffe und äußere Gewalt zerstören Beton. Stahlbeton hat im Hochbau eine Gebrauchsdauer von 150 Jahren, bei Tiefbauten und Brücken verringert sich diese Zeit bis zu 30 Jahren (Brücken mit Salzstreuung). Faserbeton hingegen ist sehr langlebig und ist nur von chemischen Angriffen und äußerer Gewalt zu zerstören.

Bernhard Wietek

Kapitel 8. Bedeutung für die Umwelt

Zusammenfassung

Alle drei Baustoffe - Beton, Stahlbeton und Faserbeton bestehen hauptsächlich aus Sand und Kies.

Die Rohstoffe sind als Gesamtvorkommen noch auf weite Sicht ausreichend vorhanden, doch ist in absehbarer Zeit mit dem Versiegen regionaler Vorkommen zu rechnen. Bei der Herstellung von Zement bzw. Beton werden etwa 5-10 % der weltweiten, anthropogenen CO2-Emissionen abgegeben. Diese gilt es zu vermindern. Bei Stahlbeton und Betonfertigteilen hat der Bewehrungsgrad einen großen Einfluss auf die Graue Energie. Im ungünstigsten Fall, bei hohem Stahlanteil von 2 Vol-%, kann sich der Grauenergiewert gegenüber unbewehrtem Beton bzw. Faserbeton bereits verdoppeln. Als Graue Energie wird die Energiemenge bezeichnet, die für Herstellung, Transport, Lagerung, Verkauf und Entsorgung eines Produktes benötigt wird.

Bernhard Wietek

Backmatter

Titel: Beton – Stahlbeton – Faserbeton
verfasst von: Bernhard Wietek
Verlag: Springer Fachmedien Wiesbaden
Electronic ISBN: 978-3-658-44752-6
Print ISBN: 978-3-658-44751-9
DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-658-44752-6