Betonbau: Materialien, Vorteile und Nachhaltigkeit
Beton ist einer der wichtigsten Baustoffe unserer Zeit. Er bildet dank seiner Festigkeit die Basis für Fundamente, Gebäude, Wege und vieles mehr. Insbesondere Stahlbeton ist essenziell für den Bausektor. Mehr über den Stahlbetonbau und die Vorteile von Beton ist hier kurz zusammengefasst.
Was ist Betonbau?
Die traditionelle Bauweise in Deutschland basiert auf Holz als Material, was jedoch einen hohen Holzverbrauch mit sich bringt. Durch die Ausweitung des Betonbaus lässt sich mehr Holz einsparen. Heute ist Stahlbeton mit über 100 Millionen verbauten Kubikmetern im Jahr der wichtigste Baustoff hierzulande. Etwa 12% der deutschen Stahlproduktion dienen der Herstellung von Betonstahl.
Auch Beton kommt häufig zum Einsatz. Aber Stahlbeton bietet den Vorteil, Zugspannungen auszuhalten. Selbst Bunker nutzen Stahlbeton, was zeigt, dass dieses Material extremen Einwirkungen widerstehen kann. Außerdem ist es nicht brennbar und daher zum Beispiel als Grundlage für die Konstruktion von Bürogebäuden sehr beliebt. In der DIN 1045 ist die Bemessung und Herstellung von Stahlbeton geregelt. Zudem sind europaweit einheitliche Vorgaben in der DIN EN 1992 Eurocode 2 zu finden. Auch die DBV-Merkblätter bieten für Eurocode 2 Lesestoff, z.B. für die Wahl der Abstandhalter in Bezug auf die Expositionsklassen.
Der Betonbau ist unter anderem für Brücken, Hallen und Hochhäuser wichtig. Die Betonbauer montieren dafür Schalungen und Stützgerüste an, biegen und flechten die nötigen Stahlbewehrungen zur Verhinderung von Betonbruch, und bauen die Bewehrungen in die Schalungen ein. Dafür kommen entweder Betonmischungen oder fertig gelieferter Transportbeton zum Einsatz. Durch Stampfen und Rütteln wird der frische Beton verdichtet bevor er aushärtet. Danach lassen sich die Schalungen entfernen und die Oberfläche bearbeiten.
Übrigens: Damit Beton eine ausreichende Dichtheit erreicht, ist eine Nachbehandlung fast immer nötig. So lassen sich schädliche Einflüsse durch Luftfeuchtigkeit oder Umgebungstemperatur vom Frischbeton festhalten. Die Merkblätter des Deutschen Beton- und Bautechnik-Vereins e.V. geben auch dazu wichtige Hinweise.
Welche Materialien kommen im Betonbau zum Einsatz?
Das Grundrezept für Beton ist eine Mischung aus Zement und Gesteinskörnung. Zement besteht aus Kalkstein und Ton und die Gesteinskörnung enthält Sand und Kies. Zusammen mit Wasser entsteht Beton, wobei der Zement zu einem Zementleim wird, der wiederum die Gesteinskörnung verbindet und so ein hartes Gestein entstehen lässt.
Jedoch ist Beton nicht gleich Beton. Im Betonbau kommt es wesentlich auf die Mischung an, um die passende Eigenschaft für den gewünschten Beton zu erzielen. Abhängig davon, wie schwer oder leicht, druckfest, wärmedämmend, tragfähig, feuchtefest oder brandfest das Produkt sein soll, kommen verschiedene Arten der Betonproduktion in Frage.
Beton
Als Mischung aus Zement, Gesteinskörnung, Wasser und manchmal auch Zusatzmitteln stellt der klassische Beton ein künstliches Gestein dar. Es handelt sich um einen preiswerten Baustoff, der recht einfach zu formen ist. Er eignet sich besonders gut für massive Bauteile mit großem Volumen. Auch für den Bau im Wasser, also etwa den Brückenbau, kommt Beton in Frage. Die Druckfestigkeit des Materials ist hoch, aber die Zugfestigkeit ist eher gering. Daher gibt es als Alternative speziellen Spannbeton mit Zusatzstoffen, sowie Stahlbeton.
Stahlbeton
Stahlbeton ist ein künstlicher Baustoff, der für den Massivbau sehr wichtig ist. Er besteht aus Beton und Bewehrungsstahl, wobei das Bindemittel Zement mit der Rippung des runden Bewehrungsstahls verklebt wird. Der große Vorteil an Stahlbeton ist die hohe Zugfestigkeit des Materials im Vergleich zum puren Beton. Daher dient das Material, auf Zug beanspruchte Stellen eines Bauteils zu verstärken. In den übrigen Bereichen lässt sich die Druckfestigkeit des Betons ausnutzen. Stark auf Druck beanspruchte Bauteile wie Stützen lassen sich dank der Bewehrung von Stahlbeton in Bezug auf ihre Druckfestigkeit optimieren.
Leichtbeton
Beton und Stahlbeton kommen im privaten Hausbau nur selten zum Einsatz, da hier andere Anforderungen gelten. Leichtbeton hingegen ist ein gutes Material für den Hausbau. Diese Art von Beton hat durch künstlich erzeugte Lufteinschlüsse ein niedriges Gewicht und zugleich eine hohe Wärmedämmfähigkeit. Die Leichtbetonsteine sind in unterschiedlichen Größen vorhanden. Sie lassen sich unter anderem als Sichtmauerwerk mit verschiedenen Oberflächen einsetzen.
Carbonbeton
Eine Möglichkeit, Stahlbeton zu ersetzen, besteht in der Wahl von Carbonbeton. Dieser Verbundwerkstoff aus Beton hat eine Bewehrung aus Kohlenstofffasern. Diese Carbonfasern sind sehr fein. Tausende der feinen Filamente werden zu einem Garn zusammengefasst, von einer Textilmaschine zu einem Gelege verarbeitet und mit einer Beschichtung versehen. So entsteht eine hochtragende, nichtrostende Bewehrung aus Carbon. Diese hat eine hohe Lebensdauer und kann anders als Stahl nicht rosten. Es handelt sich um eine leichtere und vor allem rohstoffsparende Alternative mit einer Materialersparnis von bis zu 80%. Der CO2-Ausstoß bei der Produktion ist bis zu 50% niedriger als bei Stahlbeton. Allerdings wird zur Herstellung von Carbon derzeit noch Erdöl genutzt. Künftig können aber auch Holzabfallprodukte aus der Papierherstellung zum Einsatz kommen.
Welche Vorteile bietet Beton?
Der Betonbau ist auch deshalb nach wie vor so beliebt, weil Beton wirtschaftlich und vielseitig ist. Als Baustoff hat er kurze Wege, da es ein dichtes Netz an Betonwerken gibt. Auch die nötigen Gesteinskörnungen sind meist örtlich verfügbar, weshalb die Arbeit mit Frischbeton gut möglich ist. Darüber hinaus gibt es Betonfertigteile, die Optionen beim Bauen anbieten. Sowohl vorgefertigte Betonbauteile als auch Betonbausteine und Bauvorhaben mit Transportbeton unterliegen dabei strengen Qualitätskontrollen.
Eine der wichtigsten Eigenschaften von Beton ist seine Stärke. Entsprechend kommt der Baustoff beim Bau von Autobahnbrücken, aber auch bei Decken, Dächern, Schornsteinen, Treppen, Kellern oder Tiefgaragen zum Einsatz. Selbst in Küchen wird Beton beliebter, etwa als widerstandsfähige Arbeitsplatte.
Dies sind weitere Vorteile von Beton als Baustoff:
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Langlebigkeit
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Langfristiger Werterhalt
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Geringer Aufwand für Instandhaltung
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Flexibilität in flüssiger Form
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Geringe Baudicke
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Wärmespeicherfähigkeit
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Gute Schalldämmung
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Optimaler Brandschutz
Trotz all dieser Vorteile kommt Beton im privaten Hausbau noch recht selten vor. Insbesondere für Decken und Treppen bietet er jedoch viel Potenzial, insbesondere in Bezug auf Brand- und Schallschutz.
Wie sieht Beton im Bau aus?
Beton ist als grauer, industrieller Baustoff bekannt. Da er jedoch meist noch eine zusätzliche Schicht zur Isolation erhält, ist er in der Praxis eher selten sichtbar. Die Flexibilität von flüssigem Frischbeton bedeutet auch, dass sich das Material gut in die gewünschte Form gießen lässt. Dabei sind verschiedene Oberflächenstrukturen möglich.
Unverkleideter Sichtbeton ist grau und glatt. Dabei handelt es sich um eine Ästhetik, die in der modernen Architektur immer beliebter wird. Gerade in sogenannten Loft-Gebäuden ist sie häufig zu finden. Allerdings lässt sich Beton auch gut färben. Schon bei der Produktion ist es möglich, durch die Zugabe von Pigmenten mehr als 150 Farbtöne zu erzielen.
Eventuelle Risse im Beton sind vor allem bei Stahlbetonbauteilen ein erwarteter Bestandteil des Tragverhaltens. Es handelt sich also nicht um einen Mangel. Jedoch sollten die Rissbreiten die in den Normen und in den DBV-Merkblättern definierten zulässigen Werte nicht überschreiten. Oberflächenrisse hingegen sind unerwünscht. Sie haben oft betontechnologische Gründe wie etwa eine ungünstige Zusammensetzung des Frischbetons, einen nicht ordnungsgemäßen Einbau oder eine ungenügende Nachbehandlung des Frischbetons.
Ist Beton nachhaltig?
Grundsätzlich ist Beton ein nachhaltiges Material. Alle Zutaten, die für den Betonbau benötigt werden, stammen aus der Natur. Die Energiebilanz zum Anmischen des Werkstoffs ist ebenfalls recht gut: für die Produktion einer Tonne Beton sind um die 200 Kilowattstunden Energie nötig – bei Stahl sind es fast 6.000 Kilowattstunden. Entsprechend ist Stahlbeton deutlich weniger nachhaltig als klassischer Beton.
Das dichte Netzwerk von Betonwerken in Deutschland bedeutet, dass die Lieferwege für das Material kurz sind. Zugleich ist der Baustoff langlebig und hält oft viele Generationen lang. Danach lässt Beton sich recyceln, indem das Altmaterial abgetragen, zerkleinert und etwa beim Straßenbau wiederverwendet wird.
Die Herstellung und Nutzung von Beton wird stetig verbessert. Dennoch hat das Material einige negative Auswirkungen auf die Umwelt, wie etwa die Emission von Kohlendioxid bei der Herstellung von Kalk für Zement durch das Verbrennen von Kalkstein. Manchmal werden giftige Stoffe zum Gemisch hinzugefügt, die umweltbelastend sind. Inzwischen bietet die deutsche Betonindustrie klimaneutralen Beton.