Dass die Qualität von Betonbauteilen in hohem Maß von der richtigen Nachbehandlung abhängt ist in Fachkreisen seit langen Jahren bekannt. Was macht zum Beispiel die Qualität einer sehr guten Betonabdichtung aus? Aus der Erfahrung von Michael Silberhorn heraus wurde jedoch über Jahre hinweg immer wieder festgestellt, dass sowohl die am Bau beteiligten Handwerker, als auch Architekten und Ingenieure in einer Vielzahl diese Problematik nicht ernst genug einschätzen und teilweise sogar belächeln. Dies liegt möglicherweise auch daran, dass man zwar gelernt hat, Beton sei nachzubehandeln, warum dies jedoch so ist haben die meisten wohl nicht so richtig verstanden. Es ist mir daher ein Anliegen, einmal die wichtigsten Vorgänge des Betons in der Erstarrungsphase darzustellen und die Funktion, d.h. die Begründung für die Wichtigkeit einer fachgerechten Nachbehandlung herauszuarbeiten.
Bei der Erstarrung des Frischbetons direkt nach dem Einbringen in die Schalung finden mehrere Vorgänge gleichzeitig statt. Nach dem Einbringen und Verdichten beginnt die Erstarrung des Frischbetons, d.h. die Festigkeitsentwicklung. Je nach Betonrezeptur läuft die Festigkeitsentwicklung langsamer oder schneller ab.
Gleichzeitig mit der Erstarrung beginnt die Verdunstung des überschüssigen, nicht chemisch gebundenen Anmachwassers und der Beton beginnt zu schwinden (verkürzen).
Etwa im Bereich der 6. bis 24. Stunde nach dem Einbringen in die Schalung erwärmt sich der Beton. Diese Erwärmung ist eine Folge der chemischen Reaktion des Zementes mit Wasser zum Zementstein. Durch die Erwärmung dehnt sich der Beton wie alle anderen Materialien auch aus.
Durch verschiedene äußere Einflüsse (Frost, direkte Sonneneinstrahlung, Wind) können diese Vorgänge noch weiter beeinflusst werden.
In der Hauptsache sind also an der Erstarrung des Betons Vorgänge beteiligt, welche entweder als Stauchung (Schwinden, Abkühlen), Dehnung (Quellen, Erwärmung) oder als Eingriff in die Festigkeitsentwicklung (Frost, Betonrezeptur) beschrieben werden können. Dies bedeutet also, dass die üblichen Nachbehandlungsmaßnahmen darauf auszurichten sind, dass schädliche Auswirkungen dieser Vorgänge nicht entstehen. Hierzu sind die drei verschiedenen Vorgänge jeweils für sich zu betrachten und die für diesen Bereich notwendige Schutzmaßnahme zu wählen.
Bei der Erhärtung des Betons, gibt dieser das nicht benötigte Anmachwasser durch Verdunstung wieder an die Umgebung ab. Hieraus resultiert eine Volumenverringerung und dadurch eine Verkürzung / Stauchung des Betonbauteils. Schadensfrei bleibt das Bauteil jedoch nur, wenn zum Zeitpunkt der Stauchung die Festigkeitsentwicklung des Betons bereits so weit fortgeschritten ist, dass dieser eine ausreichende Festigkeit besitzt um die aus der Austrocknung resultierenden Spannungen (behinderte Stauchung) aufnehmen zu können. Ist dies nicht der Fall sind Risse die Folge. Ziel der diesbezüglichen Maßnahme ist also der Schutz vor zu schnellem Austrocknen um zu erreichen, dass der Beton bei Auftreten der entsprechenden Verkürzungen bereits eine ausreichende Festigkeit hat diese aufzunehmen. Der Schutz vor zu schnellem Austrocknen wird in der Praxis erreicht durch Abdecken mit Folien, Bewässern, in der Schalung belassen. Die Zeiten der Nachbesserung hängen maßgeblich von den äußeren Einflüssen und der Betonrezeptur ab und können für verschiedene Bedingungen der DIN 1045 entnommen werden. Bei Unsicherheiten können auch die Betontechnologen des Betonlieferwerkes konkret Auskunft geben. Diese sollten auch in Anspruch genommen werden.
Wie bereits ausgeführt erwärmt sich Beton bei der Reaktion seiner Bestandteile (Hydratation). Die so auftretende Wärme nennt man Hydratationswärme. Naturgemäß dehnen sich Stoffe beim Erwärmen aus, so auch Beton. Die Erwärmung des Betons findet noch in sehr jungem Zustand statt. Die Ausdehnung des Betons wird durch die Schalung, bzw. umgrenzenden Bauteile behindert. Die so auftretenden Spannungen kann der Beton aufgrund seiner noch nicht sehr ausgeprägten Erstarrung (weicher, plastischer Zustand) abbauen ohne Schaden zu nehmen. Die auftretende Erwärmung wird bei Abklingen des Hydratationsprozesses weniger und der Beton kühlt aus. Diese Auskühlung bewirkt jedoch eine Verkürzung, also eine Umkehr der bei der Erwärmung stattgefundenen Vorgänge. Zu diesem Zeitpunkt hat aber die Erstarrung des Betons schon eingesetzt und die Beschaffenheit des Betons ist relativ spröde. Wie beim Austrocknen auch will sich das Betonbauteil verkürzen, wodurch es aufgrund von Reibung und anschließenden Bauteilen gehindert wird. Die Folge sind genau wie bei der Austrocknung Spannungen durch Behinderung der Stauchung, welche vom Beton nur dann rissefrei aufgenommen werden können, wenn dieser zum Zeitpunkt der Abkühlung bereits eine ausreichende Festigkeit erreicht hat. Da die Festigkeit zeitabhängig ist heißt die maßgebliche Nachbesserungsmethode: Schutz vor zu schnellem Abkühlen. Dieser wird in der Praxis erreicht durch Abdecken mit Folien. Bei niedriger Außentemperatur ggfs. durch Abdecken mit Wärmedämmmatten
Starke Sonneneinstrahlung, Wind, sowie Frost zählen zu den schädlichen Einwirkungen der Witterung, welche die Eigenschaften des Festbetons beeinflussen. Sonneneinstrahlung und Wind schädigen den frischen Beton durch zu schnelles Austrocknen, vorwiegend in der oberflächennahen Zone. Die hierfür zweckmäßige Nachbehandlung wurde bereits beschrieben.
Der frische Beton ist außerdem für eine gewisse Zeit vor Frost zu schützen. Bis zur "Frostbeständigkeit" des Betons, diese ist wieder abhängig von der Betonrezeptur, ist der Beton vor dem Durchfrieren zu schützen. Das heißt, bei besonders niedrigen Außentemperaturen ist der Beton zusätzlich gegen Kälte von Außen wärmezudämmen (Wärmedämmmatten) und ggfs. eine Einhausung mit Beheizung zu installieren.
Entsprechend den oben ausgeführten Vorgängen muss der frische Beton geschützt, d.h. nachbehandelt werden. Entscheidend hierbei ist, dass die gewählte Art der Nachbehandlung allen auftretenden Vorgängen Rechnung trägt. So ist z.B. eine unter sommerlichen Bedingungen (starker Sonnenschein, hohe Außentemperaturen) betonierte Platte abzudecken und feucht zu halten. Besondere Schutzmaßnahmen gegen zu schnelles Abkühlen brauchen nicht getroffen zu werden, da die Außentemperaturen und die Folienabdeckung ausrechend Schutz bieten. Die gleiche Platte, welche unter winterlichen Bedingungen betoniert wird muss dagegen vorwiegend gegen zu schnelles Abkühlen geschützt werden. Eine Folienabdeckung und gleichzeitige Bewässerung bei Außentemperaturen unter dem Gefrierpunkt ist deshalb in diesem Fall wenig nützlich, sondern eher schädlich.
Mit vorliegendem Artikel soll der Versuch unternommen werden, die Vorgänge bei der Erstarrung des Frischbetons, welche die viel zitierte Nachbehandlung notwendig machen in groben Zügen zu erklären um damit ein besseres Verständnis der Sache zu erreichen. Nur unter dem Wissen über diese Vorgänge ist es möglich die geeignete Art der Nachbesserung anzuwenden. Es wurde auch gezeigt, dass unter verschiedenen äußeren Bedingungen, ein und dieselbe Nachbesserungsmethode einmal richtig und einmal völlig falsch sein kann. Auch im Bauwesen verhält es sich einmal mehr wie im Leben: Jedes Tun will durchdacht sein. Eine Ausführungsart muss jedes Mal unter den vorhandenen äußeren Bedingungen neu betrachtet und eingeschätzt werden.
Dieser Artikel richtet sich sowohl an die ausführenden Handwerker, welche unter teils widrigen Bedingungen die richtigen "vor Ort-Entscheidungen" zu treffen haben, als auch an die den Bau überwachenden Fachleute, Architekten und Ingenieuren. Der Verfasser hofft hierdurch zu einem besseren Verständnis über die Notwendigkeit und Wichtigkeit einer fachgerechten Nachbehandlung beigetragen zu haben, dient dies doch der Qualitätsverbesserung der von uns ausgeführten Bauwerke und damit dem Ruf unserer Branche.
Dipl.-Ing. (FH) M.BP. Michael Silberhorn · Zwingerstraße 2, 91161 Hilpoltstein · Am Mühlbach 8, 92342 Freystadt · Telefon 09174/9760-706
