Normalbeton ist ein Standardprodukt der Bauindustrie zur Realisierung unterschiedlicher Bauvorhaben. Er besteht neben Zement als Bindemittel, einem Zuschlagstoff und Zugabewasser aus Zusatzmitteln und Zusatzstoffen. Als Verbundwerkstoff kann Normalbeton auch mit einer zugfesten Bewehrung als Stahlbeton oder Spannbeton hergestellt werden. Kommen dabei Fasern aus Kunststoff, Stahl oder Glasfasern zum Einsatz, wird dadurch Faserbeton produziert. Durch die zusätzliche Zugabe von Kohlenstofffasern entsteht Textilbeton, wodurch sich die Zugfestigkeit des Betons erhöht.
Inhaltsverzeichnis
Definition
Beton wird oft auch als Normalbeton bezeichnet, der eine Rohdichte zwischen 2.000 kg/m³ und 2.600 kg/m³ aufweist. Damit wird diese Betonart zwischen Leicht– und Schwerbeton verordnet. Die Druckfestigkeit variiert je nach Zementart und Gesteinskörnung (z. B. Sand und Kies) und liegt bei mindestens 20 N/mm² und häufig bei maximal 50 N/mm². Nach der DIN EN 206-1 / DIN 1045-2 wird die Druckfestigkeit in verschiedene Druckfestigkeitsklassen von LC8/9 bis LC80/88 eingeteilt, wobei zwischen Leicht- (bis LC50/55) und hochfesten Beton (ab LC55/60) unterschieden wird. Der Zement wird bei der Zementherstellung mit Wasser gemischt, sodass Zementleim entsteht. Durch die Erhärtung ergibt sich ein Zementstein, der die Gesteinskörnung miteinschließt.
Eigenschaften
Die Eigenschaften des Hochfesten Betons werden über die Festigkeitsklasse C55/67 bis C80/95 definiert. Die Klassen C90/105 C100/115 gelten dabei als ultrahochfest, erfordern aber eine allgemeine Bauaufsichtliche Zulassung. Außerdem kann Normalbeton in unbewehrter Form nur geringe Zugspannungen aufnehmen, da die Zugfestigkeit nur ein Zehntel seiner Druckfestigkeit beträgt. Daher werden mit diesem Beton Stäbe oder Matten aus Bewehrungsstahl verbunden, die die Zugfestigkeit auf über 400 N/mm² erhöhen. Zu den weiteren besonderen Eigenschaften von Normalbeton gehören:
- Brennbarkeitsklasse: A1
- Dampfdiffusionswiderstandszahl: 50 – 150
- E-Modul: 22.000 – 39.000 E
- Wärmeausdehnung: 10 10^-6K
- Wärmeleitfähigkeit: 1.510 – 2.300 W/mK Spez.
- Wärmekapazität: 1.10 – 1.13 kJ/kgK
- Wärmespeicherzahl: 2200 kJ/m³K Lineare
Poren im Normalbeton
Für die Festigkeit des Normalbetons spielt die Größe der Poren eine wichtige Rolle. Eine zunehmende Kapillarbildung sowie eine hohe Luft- und Verdichtungsporosität verursachen über einen längeren Zeitraum eine sinkende Festigkeit. Die Poren werden dabei in verschiedene Arten unterteilt:
| Porenart | Porengröße | Effekt |
| Gelporen | (Ø ca. 0,1–10 nm) | lassen sich nicht vermeiden |
| Schrumpfporen | (Ø ca. 10 nm) | lassen sich ebenfalls nicht vermeiden |
| Kapillarporen | (Ø 10 nm – 100 µm) | können durch einen optimalen Wasserzementwert reduziert werden |
| Luftporen | (Ø 1 µm – 1 mm) | sind erwünscht und erhöhen die Frostbeständigkeit, da sie eindringendem Wasser einen Ausweichraum ermöglichen |
| Verdichtungsporen | (Ø > 1 mm) | können nach dem Einbau von Beton bei unzureichender Verdichtung entstehen |
Nachhaltigkeit und Umweltfreundlichkeit
Die Herstellung und Verwendung von Normalbeton hat einen Anteil von 6 bis 9 % an den weltweiten anthropogenen CO2-Emissionen pro Jahr. Bei der Zementherstellung wird durch den Brennprozess Kohlendioxid freigesetzt, das sich aus dem Kalkstein löst. Moderne Entwicklungen zielen darauf ab, den ökologischen Fußabdruck zu verringern, indem beispielsweise mehr Tonminerale als Kalkstein verwendet werden. Außerdem spielen der Einsatz alternativer Bindemittel (Puzzolane) und Hüttensande, die teilweise Zement ersetzen, sowie die Verwendung von Recyclingmaterialien als Zuschlagstoffe eine immer größere Rolle. Auch die Kohlendioxidspeicherung im Beton durch Mineralisierung führt zu einer Verringerung der CO2-Emissionen.
Wissenschaftlicher Fun-Fact: In den letzten Jahren wurde ein betonähnlicher Werkstoff entwickelt, der den Ausstoß von Kohlendioxid vollständig verhindert. Es handelt sich dabei um ein sogenanntes Living Building Material (LBM), das aus Sand und Gelatine besteht sowie Bakterien enthält, die Kohlendioxid mineralisieren. Dieses Produkt eignet sich jedoch eher für Bauteile mit geringer Belastung, weshalb Zement noch nicht vollständig ersetzt werden kann.
Anwendungsbereiche
Normalbeton wird hauptsächlich im Hochbau und in allen Bereichen verwendet, die kein Spezialbau sind, insbesondere für tragende Bauteile wie Fundamente, Wände, Decken und Stützen. Weitere wichtige Anwendungsbereiche umfassen den Brückenbau, den Bau von Straßen und Autobahnen sowie den Einsatz im Kanal- und Rohrleitungsbau. Außerdem findet sich dieser Beton häufig in folgenden Einsatzbereichen wieder:
- Bau von Kläranlagen und Wasserspeicher
- Erstellung von Treppen und Industrieböden
- Herstellung von Bodenplatten
- Landwirtschaft
- Nutzung im Fertigteilbau und im Tiefbau für Tunnel- und U-Bahn-Konstruktionen
- Produktion von Stützmauern und Lärmschutzwänden
- Wohnungsbau
Häufig gestellte Fragen
Wie hoch ist die Dauerhaftigkeit von Normalbeton?
Die Dauerhaftigkeit von Normalbeton kann mehrere Jahrzehnte bis über 50 Jahre betragen, abhängig von der Expositionsklasse und der Qualität der Verarbeitung. Faktoren wie Frost-Tau-Wechsel, chemische Angriffe und mechanische Belastungen beeinflussen die Langlebigkeit erheblich.
Welche Anforderungen und Normen gelten für die Herstellung von Normalbeton?
Die DIN EN 206-1, DIN 1045-2 und die DAfStb-Richtlinie regeln die Herstellung und Verwendung von Normalbeton. In diesen Normen werden Anforderungen an die Betonzusammensetzung, z. B. das Verhältnis von Zement, Wasser, Gesteinskörnung und Zusatzstoffen, die Expositionsklassen (XC1 für unbewehrten Beton im Innenbereich, XC4 für Beton im Kontakt mit Wasser usw.), die Druckfestigkeit und die Qualitätssicherung gestellt. So müssen auch die Gesteinskörnungen definierte Qualitätskriterien wie maximale Korngröße und Reinheit erfüllen. Außerdem darf die Begrenzung des Anteils an rezyklierten Gesteinskörnungen nur bei 25-45 Vol.-% liegen, wobei die Festigkeitsklasse des Betons bei Verwendung von rezykliertem Material nicht höher als C30/37 ist.
Wie kann Normalbeton optimiert werden, um seine Eigenschaften zu verbessern?
Die Verarbeitung und Nachbehandlung von Normalbeton umfasst beispielsweise die Kontrolle des Wasser-Zement-Verhältnisses, dessen Wert zwischen 0,40 und 0,60 liegen sollte. Weitere Maßnahmen sind die richtige Auswahl und Dosierung von Zusatzmitteln sowie eine optimale Verdichtung des Betons. Auch die Abdeckung und der Schutz vor vorzeitigem Austrocknen durch die Nachbehandlung und das Feuchthalten sind entscheidend, um Rissbildung zu verhindern und die endgültige Festigkeit zu erreichen. Dadurch können die Dauerhaftigkeit und die mechanischen Eigenschaften des Betons verbessert werden.
