 Ich darf euch heute was über Beton erzählen und vor allem weil was dieser Satz da drunter soll, warum der Hightech steht und 2300 Jahre alt und das ist bei Beton tatsächlich relativ spannend. Man wird jetzt meinen, das ist einfach nur ein Stein und das sind so ein paar Sachen drin und man weiß relativ gut, wie das funktioniert und das hat man alles mittlerweile überhaupt nicht mehr spannend, dem ist halt überhaupt nicht so, da steckt vieles von den Prozessen, die da drin vorgehen im Beton, hat man auch überhaupt nicht verstanden. Da ist ganz ganz viel aktive Forschung dran, das ist ein super spannendes Thema und genau das versuche ich euch jetzt mal so ein bisschen aufzuzeigen und ich wollte noch so viel mehr in diesem Vortrag packen, aber ich habe nur eine Stunde Zeit und ich will euch auch nicht irgendwie überfordern, weil ich glaube, wir haben in einer Hochschule mehrere Semester dafür Zeit diesen Stoff aufzuarbeiten und das ist dann vielleicht irgendwann einfach ein bisschen zu viel für so einen Vortrag. Vielleicht kurz zu mir, ihr kennt mich vielleicht eher von den Vorträgen zu Sounddesign und Ableton und Gitarrenbau und wie man Kaffee mit Lachgas herstellt. Warum erzähle ich heute was über Beton und was qualifiziert mich überhaupt dazu? Ja, ich studiere das tatsächlich, also ich bin nicht ein Bauingenieurwesen und musste das natürlich im Rahmen des Studiums lernen und ich habe jetzt, mache gerade meinen Master und habe vor kurzem den theoretischen Teil für einen E-Schein bestanden. Der E-Schein ist eine Bescheinigung, die man braucht, wenn man etwas komplexere, anspruchsvollere Bauwerke mit Beton planen möchte. Also z.B. alles, was massige Bauteile sind, da muss man ein bisschen mehr Engineering in den Know-how reinstecken und dafür braucht man diesen E-Schein, damit man das überhaupt machen darf. Massige Bauteile fangen so bei 50 bis 60 Zentimeter Durchmesser an. Kann man sich vorstellen, da kommt man relativ schnell hin. Das ist vielleicht nicht mehr im Einfamilienhaus so, aber bei Ingenieurbauwerten passiert das sehr, sehr schnell. Um den E-Schein zu kriegen, muss ich jetzt noch irgendwie 5 Jahre Praxis nachweisen und dann darf ich genau diese Sachen halt auch tatsächlich planen. Und in dem Rahmen habe ich mich halt sehr viel damit beschäftigt und ich dachte, ich versuche jetzt mal so ein bisschen davon rüber zu bringen und einfach so ein bisschen dafür zu sensibilisieren, dass da tatsächlich ziemlich viel vorgeht und ziemlich viel Forschung passiert und dass das eigentlich ein sehr, sehr spannender Fachbereich ist. Weil, keine Ahnung, ich habe darüber so ein bisschen getwittert und dann meinten die Leute irgendwie immer so, ja, da packst du halt ein bisschen Zement, ein bisschen Wasser, Kies und Sand rein und wenn es nicht hält, dann muss man doch einmal reimpinken und dann funktioniert das alles. Und es ist vielleicht okay, wenn du irgendwie das Fundament für deinen Carport gießt, ja, dann kann das immer noch funktionieren, aber wenn du irgendwie Hängebrücken baust, Hochhäuser in Frankfurt, nein, dann macht man das alles ein bisschen anders. Es ist auch ein brisantes Thema, weil die Zementindustrie produziert 6 bis 9 Prozent aller CO2-Emissionen, die menschgemacht sind. Das sind 2,8 Millionen Tonnen pro Jahr. Das ist nicht besonders nachhaltig. Das Problem ist aber, dass es auch noch keine Alternativen gibt, weil das tatsächlich einfach immer noch der beste Werkstoff ist, den wir haben. Es gibt ganz viele Forschungen und Alternativen, aber die performen halt alle nicht so gut und die funktionieren alle nicht so gut und deswegen ist es vielleicht auch ganz wichtig, sich damit zu beschäftigen, um zu verstehen, wie Beton funktioniert, um Alternativen zu finden, die nicht so viel CO2 produzieren in dem Prozess der Herstellung. War das da vorne eine Frage, ob das CO2 wieder reingeht? Also die Frage war, ob das CO2 auch wieder reingeht, zu teilen ja durch Kabonatisierung und so, aber in der Bilanz sieht das nicht gut aus. Das will die Zementindustrie, versucht einem da immer was anderes zu erzählen. Man versucht ja auch relativ viel mit Recycling mittlerweile zu machen, also dass man Beton, der abgebrochen wurde, wieder als Gesteinskörnungen für Beton, den man neu produziert benutzt. Es ist ein spannendes Thema, es ist halt schwierig, weil man nie genau weiß, was jetzt in diesem alten Beton drin war und das muss man entsprechend aufbereiten, brechen um das überhaupt und sieben und dann meistens ummantelt man dieses Bruchmaterial dann, um das halt weiter verwenden zu können. Es ist aber auch natürlich ein super Herangehensweise, einfach Beton wieder zu recyceln. Funktioniert auch ganz okay, das ist momentan auch so ein bisschen in der Forschung, Bauindustrie ist immer total konservativ. Also wenn irgendjemand eine super Idee hat, dann dauert das meistens so 10 bis 20 Jahre, bis das dann tatsächlich mal umgesetzt wird, effektiv. Weil jeder hat, naja Bauwerke sollen irgendwie 50 bis 100 Jahre halten und jeder hat halt natürlich irgendwie Angst, das zu gewährleisten, dass die Bauwerke tatsächlich so lange halten, wenn man das noch nicht kennt, was man da eingesetzt hat und noch keine Langzeiterfahrungen hat und dann dauert das immer eine Weile, bis das mal jemand umsetzt und bis man dann eben das Selbstbewusstsein hat, daran weiter zu arbeiten. Trotzdem habe ich aber noch so ein bisschen Historie drin, weil ich irgendwie auch geschrieben habe, 2300 Jahre alt, woher kommt diese Zahl? Sodass die ersten Vorkommnisse, die so in die Richtung ging, war bei den Pyramiden. Da gab es schon Kalkstein, das war 10.000 Jahre vor Christus, der bei ungefähr 800 Grad gebrannt wurde. Also es war noch kein richtiger Zementklinger, das war auch noch, das war halt auch noch kein Beton, weil da fehlen Zusatzstoffe, aber es waren immerhin schon quasi Kunststeine aus Kalkstein, der bei 800 Grad ungefähr gebrannt wurde und dann zu Calcium-Oxid, Kohlenstoffdioxid, umgewandelt wurde. Und dadurch entsteht halt dieser Kalkstein. Da gehe ich aber gleich noch mal genauer darauf ein, wenn ich das im Beton erkläre, was das für eine Reaktion ist, weil im Prinzip funktioniert die da genau gleich. Wir brennen da nur auf höheren Temperaturen. Und das kennen wahrscheinlich die meisten. Das Pantheon, was so 128 nach Christus fertiggestellt wurde. Und das war auch der Höhepunkt des Opus cementizium bei den Römern 300 vor Christus. Da kommt auch die Zahl her, weil das war das erste, wo man wirklich sagen kann, da kann man als Zement bezeichnen, es kommt relativ nah an das dran, was wir auch heute kennen, hat sich natürlich sehr viel weiterentwickelt. Aber das ist so diese historische Landmarke. Und jetzt kann man sich natürlich fragen, warum hält das Ding immer noch und warum haben wir so viele Probleme mit modernen Betonbauwerken? Naja, Beton ist gut bei Druck, richtig gut bei Druck und eigentlich auch nur bei Druck. Und von der Geometrie her, das ist eine Kuppel. Und durch diese Kuppelgeometrie ist das Gebäude genau dort, wo sich eh so ein Druckbogen ausbildet. Das heißt, das Gebäude trägt durch die Geometrie einfach nur über Druck. Das kann der Beton gut, das heißt, da ist gar kein Stahl drin und dadurch kann das Ding einfach so lange halten, weil über die Zeit wird Beton einfach nur härter. Der härtet immer, immer weiter nach und von daher stehen diese Gebäude auch noch. Das ist vielleicht auch noch ganz interessant. 1759, das ist Ediston Lighthouse. Da wurden dann auch mal so ein bisschen weitergehende wissenschaftliche Untersuchungen gemacht. Und da hat man dann so langsam, da kommen wir jetzt wirklich zu dem zu dem wirklich modernen Zement, da wurden sich mal angeguckt. Wie verhalten sich eigentlich die Aluminate im Zementstein? Wie viel Wärme entsteht da? Was spielt die Wärme dafür eine Rolle? Es ist eine exotherme Reaktion, die Hydratation, wenn der Zement aushärtet. Und da hat man sich das einfach mal genauer angeguckt und auch schon über Astachungsregelungen nachgedacht. Jetzt können Gittbildungen, komm, ich gehe gleich noch mal im Detail drauf ein. Aber da wurde sehr, sehr viel dran geforscht. Und da wurde auch schon, wurde der Zement dann auch schon der Kalkstein auch schon über 1500 Grad gebrannt. Und da sind wir dann auch. Also dann kommen wir schon sehr nah an moderne Sachen, an modernen Beton, an modernen Zement. Und das ist vielleicht noch ganz interessant. Die Spannbetonbucke von Eugene Frechennetz, 1946, 55 Meter Spannweite. Da, was man bei Spannbeton macht, man legt Stahl ein und spannt den vor, um die Zugspannungen, die in dem Querschnitt entstehen, würden zu überdrücken. Und dann beansprucht man den Beton wieder nur auf Druck, wo er halt besonders gut ist. Und ja, das ist vielleicht auch noch mal so ein Punkt, der ganz interessant ist. Also Spannbeton wird heute auch immer noch sehr, sehr viel gemacht, weil man eben dadurch die positiven Eigenschaften von Beton ausnutzen kann. Sieht man hier auch noch mal ganz schön in diesem Diagramm. Also das ist ein zweiaxialer Druckversuch. Und also die zwei Achsen Druck. Und man sieht halt schön Druck nach hier unten hin. Ist der Beton ziemlich gut. Zug nach hier oben. Nicht so wirklich. Es sind ungefähr 10 Prozent der Druckfestigkeit, die der Beton in Zugfestigkeit aufnehmen kann. Wenn wir rechnen, also wir setzen selten die Zugfähigkeit bei Berechnungen von Beton an, eigentlich fast nie. Das. Ja, das lohnt sich nicht. Wir gehen immer davon aus, dass wenn da Zug drin ist, dass der Beton direkt aufreißt. Also Mikrorisse und Rissverteilung auch noch mal so ein Thema für sich. Aber wir gehen einfach davon aus, der Beton kann gar kein Zug aufnehmen, weil die Spannungen so groß sein werden, dass sie die auf jeden Fall überschreiten. Und deswegen legen wir in die Querschnitte unten Stahl ein. Dort, wo der Zug entstehen würde. Hier ist ein Moment drauf. Hier oben ist Druck, hier unten ist Zug. Und dann geht eben die Zugkraft in den Stahl und hier oben bildet sich so eine Druckzone aus im Beton. Und dann habe ich zwei Baustoffe miteinander kombiniert und die wirken beide in den Bereichen, wo sie besonders gut sind. Stahl im Zug und Beton im Druck. Und das ist auch so ein bisschen die Krux, warum Bauwerke, moderne Bauwerke nicht mehr so lange halten. Denn Stahl hat zwei Feinde, Clorid und Luftfeuchte. Clorid tritt immer dann auf, wenn ich irgendwie irgendwas rauscht hier. Ah, OK, danke. Clorid tritt immer dann auf, wenn ich irgendwie Clorid in den Beton eintrage und der zum Stahl kommt, dann korridiert der Stahl. Also er verrostet quasi. Dafür muss ich den natürlich erst mal eintragen. Deswegen ganz großes Problem, Tausalze oder Schwimmbäder. Muss man eben ganz genau darauf achten, da hat man eben diese Einwirkungen. Und der zweite Feind ist halt eben die Karbonatisierung. Denn was den Stahl im Beton schützt, ist die Passivierung des Betons um den Stahl herum. Der Beton bildet ein alkalliches Milieu aus. Das heißt, wir haben da ungefähr ein pH-Wert von 12,5 und solang dieser pH-Wert stabil ist und solange das so bleibt, passiert dem Stahl nichts. Das ist alles sicher. Aber wenn jetzt Feuchte und im Besonderen, wenn die Feuchte kommt und wieder geht, das heißt, wenn ich immer einen Wechsel zwischen nass und trocken habe, dann ist das am schlimmsten, weil dann drückt sich das immer weiter rein. Dann habe ich nicht einen einfach irgendwann, wenn es feucht ist, habe ich quasi einen Schutzfilm. Aber wenn es wieder rausgeht und wieder reingeht, dann kann sich das immer weiter voran arbeiten. Und was dann passiert, ist, dass euch einfach den CO2 in der Luft und der Feuchtigkeit im Gnau hier der Kalkstein sich wandelt. Kalkstein entsteht im Zement, was für den Beton super ist, weil der Kalkstein, der dabei entsteht, der ist super hart, der hat eine viel höhere Festigkeit, der Beton nimmt zu. Aber das an Festigkeit zu, der trägt dadurch einfach nur noch mehr. Das Problem ist aber, dass der pH-Wert dadurch sinkt. Und dadurch verlieren wir die Passivierung des Betons. Deswegen spricht man auch von der Depassivierung. Das heißt, der Stahl ist nicht mehr geschützt. Und jetzt kann ich einfach darüber, wie viel Beton-Deckung ich habe. Also das heißt, wie viel Beton habe ich über dem Stahl? Kann ich so ungefähr steuern, wie lang mein Bauteil halten wird? Das Problem ist, das sind Prozesse, die sind schwer abzubilden. Die hängen immer von vielen, vielen Faktoren ab. Deswegen sind das meistens Erfahrungs-Werte, die dort angesetzt werden. Aber da spielt natürlich jetzt auch Wirtschaftlichkeit eine große Rolle. Und das heißt, wir wählen die Beton-Deckung eigentlich so aus, dass Gebäude genau so lange halten, wie es vom Bauherrn gefordert ist. Und für Ingenieurbauwerke ist das in der ZTV Ingen gefordert für 100 Jahre und in der Norm für 50 Jahre normale Hochbauten. Das heißt, Wirtschaftlichkeit bedeutet auch, dass ich ein Bauteil, ein Bauwerk so konzipiere, dass es wirklich nur so lange hält, wie es auch genutzt werden soll. Und deswegen halten unsere Bauwerke nicht mehr 2.300 Jahre. Einfach, wir könnten sie so bauen, aber das wird niemand zahlen wollen. Und die Frage ist halt auch, unsere Welt entwickelt sich mittlerweile etwas schneller als bei den Römern. Wollen wir in 100 Jahren nicht vielleicht einfach ein neues Gebäude bauen, weil wir viel bessere Technologie haben? Davor war, glaube ich, noch eine Frage. Also, die Frage war, ob es Ansätze gibt, den Stahl zu ummandeln, damit er nicht mehr korridieren kann. Ja, gibt es das alles zu teuer. Also, es gibt auch Bewährungsstäbe, die also kannst du auch Edelstahl einbauen. Wird auch an manchen Stellen dann so als Detail-Lösung gemacht. Das ist halt auch schweine teuer. Und du hast dann das Problem, dass du Edelstahl am Baustahl anschließen musst. Und auf der Baustelle darfst du eigentlich nicht schweißen. Und Edelstahl, verschiedene Ställe miteinander verschweißen, ist alles schwierig. Was man zum Beispiel in der Karlsruhe U-Bahn gemacht hat, man hat Plastik. Also, man hat tatsächlich Plastikbewährung benommen. Das lag aber hauptsächlich daran, dass die Tunnelbohrmaschine da durchbrechen musste und die mit Stahl nicht so gut klarkamen. Und durch das Plastik, was etwas spröder ist, kommt sie halt relativ gut durch. Es ist aber auch das Problem, dass es einfach zu teuer ist. Also, wenn ihr irgendwie euch den Porsche oder den Ferrari unter den Häusern kaufen wollt, macht das. Das Ding hält dann halt quasi ewig. Aber es ist halt einfach zu teuer, deswegen macht man das meistens nicht. So, reden wir doch mal darüber, was in so einem Beton eigentlich drin ist. Ja, also früher war Beton quasi ein Drei-Stoff-Gemisch. Moderner Beton ist meistens ein Sechs-Stoff-Gemisch. Und selbst daran merkt man schon, dass sich da echt viel getan hat, dass sich das sehr, sehr weit entwickelt hat. Einfach daran, wie viel Chemie wir da mittlerweile reinbringen, wie wir anfangen, diesen Werkstoff zu steuern. Also, wir haben natürlich Zement, Wasser und Gesteinskönung. Das ist eben Zement, Wasser und der Kies und der Sand, was man so kennt. Und dann gibt es noch Zusatzstoffe und Zusatzmittel. Die Unterscheidung ist hauptsächlich, dass Zusatzstoffe hydraulisch reagieren. Die brauchen Wasser und die tragen auch meistens was zur Festigkeit bei. Und Zusatzmittel sind meistens chemische Mittel, die verschiedene Sachen im Beton regeln. Zum Beispiel Flugasche hier, die setzt man ein, wenn man einen, zum Beispiel über hochfesten Beton, wenn man eine dichte Matrix haben will oder wenn man dichte Betone herstellen will. Das ist ein Abfallprodukt aus der Müllverbrennung, aus Wärme, Kaffee, Steinkohle, Abbau. Das ist super, weil dort ist das Abfall. Wir können das im Beton super gut verwenden, weil das einfach dazu sorgt, dass wir weniger Zement reinmachen müssen, um die gleiche Festigkeit zu erreichen. Aber Flugasche reagiert nicht exotherm. Das heißt, wir kriegen dadurch die Hydratationswärme aus dem Beton raus. Ich glaube, da vorne war noch irgendwo eine Frage. Was Zement ist, da komme ich gleich drauf ein. Ich gehe darauf gleich ein, ich wollte erst mal den Überblick machen und dann gehen wir noch sehr ins Detail, weil die Zement funktioniert und wieder hydratisiert. Im Prinzip ist es eigentlich nur gebrannter Klinger. Fließmittel ist so das, was man am häufigsten mittlerweile im Beton findet. Einfach dadurch, dass früher hat man nur über den Wassergehalt die Konsistenz vom Beton steuern können. Das Problem ist, dass man aber relativ wenig Wasser reinmachen will in den modernen Beton. Deswegen muss man auf schämische Mittel zurückgreifen, dass der immer noch bearbeitbar ist und nicht einfach nur eine plastische Pumpe, die nicht mehr fließt und nicht mehr gegossen werden kann. Sehr spannend auch bei selbst verdichtenden Betonen, die man nicht mehr rütteln muss oder so, die gießt man einfach ein und die fließen so gut, dass sie einfach in jede Ecke reinfließen, sich selber verdichten und verteilen. Und es ist auch nur Kunst, das herzustellen. Aber das Problem ist halt immer bei diesen Fließmitteln, bei diesen schämischen Mitteln, dass da viel Interaktion mit den restlichen Stoffen im Beton passieren kann und man das sehr gut testen muss. Und muss man schwer vorherzusagen, das ist eigentlich das Problem. Luftporenbildner wird es auch sehr gerne eingesetzt. Zum Beispiel für leicht Beton, einfach damit man Luft reinbekommt, damit das mit die Dichte runtergeht oder auch um den Dämmwert zu erhöhen. Weil Beton hat eine relativ hohe Dichte von ungefähr 2,5 so um den Dreh. Und wenn man jetzt natürlich große Luftporen reinmacht, dann hat man Luft mit einer viel, viel geringeren Dichte. Und dadurch dämmt es natürlich wesentlich besser. Das Problem ist nur für 1 Prozent Luftporen verliert man ungefähr 7 bis 10 Prozent Festigkeit. Das ist echt viel und das ist auch ein Problem. Also da muss man sich drüber bewusst sein und wir werden nach einem Beton entwerfen. Der hat Luftporenbildner drin und dann werden wir sehen, wie wir das hinbekommen, das wieder zu kompensieren. Aber da muss man echt drauf achten, wo man auch gerne Luftporenbildner einsetzt. Es hat noch zwei weitere Vorteile. Das eine ist, wenn man Beton pumpen will, dann wirken die Luftbläschen wie so Kugellager. Das heißt, der Beton fließt sehr gut durch die Pumpen durch. Das ist so ein positiver Nebeneffekt. Und um Kapillares Saugens unterbrechen. Wenn man Beton hat, der Frost ausgesetzt ist. Das Problem ist, die Kapillarporen sind sehr fein. Und die fangen irgendwann an, Feuchtigkeit aufzusaugen und in den Beton zu transportieren. Und wenn das dann gefriert und die sich ausbreiten, dann springen die den Beton aus auf. Wenn ich jetzt Luftporen da drin habe, dann fangen erst mal unterbrechen, die Luftporen das Kapillare saugen, weil die viel größer sind. Und zum zweiten füllen die sich meistens nicht komplett. Oder zumindest habe ich wesentlich mehr Volumen im Beton, dass ich ausfüllen kann. Und wenn es dann gefriert, dann füllen sich erst mal diese Luftporen auf. Und so kann ich Beton machen, der auch unter Frost noch sehr gut funktioniert. So, Zement. Wer von euch hat schon mal Zement im Baumarkt gekauft? Oh, relativ viele sogar. Sehr cool. Es war bestimmt so ein Drittel, gerade, dass die Hand gehoben hat. Da stand wahrscheinlich irgendwie so was in dieser Richtung drauf. Wem ist denn bewusst, was all diese Buchstaben und Zahlen zu bedeuten haben? Okay, da ging gerade keine Hand mehr hoch. Dann ist es gut, dass wir jetzt darüber reden. Das bedeuten die nämlich. Das erste ist die Zementart. Da zeige ich gleich noch eine Tabelle. Das sind dann verschiedene Klinker, die dort eingesetzt werden. Und auch verschiedene Zusammensetzungen, die der Zement haben kann. Verschiedene zusätzliche Stoffe neben dem Klinker. Und die zweite Zahl ist die Festigkeit. Die Festigkeitsklasse. Und das Dritte ist eigentlich das wirklich Interessante. Also hier, da kann ich variieren. Und dann sehen wir gleich, da gehen wir in Diagramm rein. Dann gucken wir, ob wir die Festigkeitsklasse vom Beton, die wir haben wollen, erreichen. Wenn das nicht klappt, dann gehen wir im Zement einfach eine Festigkeitsklasse her. Der einzige Unterschied, wie ich die Festigkeitsklasse erhöhe, im Zement ist im Endeffekt der Mal Grad. Wenn ich den feiner male, dann wird er reaktiver. Und dadurch kriege ich eine höhere Festigkeit, weil ich mehr Oberfläche im Zement habe. Geschwindigkeit funktioniert ähnlich. Ich steuere die Steuern meistens über den Aluminatanteil. Die Crux an der Sache bei der Geschwindigkeit ist, ich will meinen Bauwerk natürlich möglichst früh fertig haben. Das heißt, ich möchte, dass der Beton möglichst schnell seine Frühfestigkeit erreicht, damit ich ihn ausschalen kann und weiterbauen. Das Problem ist aber, wenn ich eine hohe Geschwindigkeit habe, habe ich auch eine hohe Wärmeentwicklung beim Aushärten des Betons. Und gerade, wenn ich massige Bauteile habe, man muss sagen, dass die Temperaturdifferenz im Bauteil so groß wird, dass der Beton beim Aushärten schon aufreißt, weil Spannungen aus der Temperaturdifferenz entstehen. Und da werde ich gleich nochmal ein bisschen mehr im Detail drauf eingehen. Also, die Geschwindigkeit ist ein sehr wichtiger Parameter, den man steuern muss. Und die variiert man auch je nach Jahreszeit, in der man Beton gießt. Denn man verändert einen anderen Beton im Winter als im Sommer. Und das ist so eine Tabelle von den Zementen, die in Deutschland verfügbar sind. Oder zumindest genormt, die werden wahrscheinlich nicht alle verfügbar sein. Da muss man damit sein, wie Verandten sprechen und gucken, was man da bekommen. Aber man sieht jetzt hier so diese Hauptkategorien eben nach Zementart, also nach Klinkern sortiert. Den ZEM 1, ZEM 2, ZEM 3 bis 5. ZEM 1 ist super. Der hat quasi nur Portland Zementklinker und dann so ein paar Nebenbestandteile. Da weiß ich genau, was ich kriege. Das ist top. Deswegen ist er auch Schweine teuer. Und deswegen hat er und weil da nur Klinker drin ist, habe ich auch das Problem, dass der eine sehr hohe Wärmeentwicklung hat. Und ja, das ist eine Frage. Was ist der Klinker? Das ist gebrannter Kalk. Ja, die Folie habe ich aus dem Vortrag rausgenommen, weil ich dachte, das geht zu sehr ins Detail. Vielleicht hätte ich sie doch drin lassen sollen. Aber vielleicht kann ich da am Ende nochmal genauer drauf eingehen. So, und jetzt sehen wir hier diese ganzen Zusatzstoffe, die noch im Zement selber drin sind und hier die Anteile. Und da muss ich jetzt natürlich mit meinem Lieferanten absprechen. Wenn ich meinen Beton selber herstelle, kann das sein, dass die alle irgendwie mit anderen Bestandteilen und chemischen Zusatzstoffen in meinem Beton irgendwie interagieren. Oder muss ich dann eben gucken, was ich bekomme. Und man macht, wenn man eine neue Betonrezeptur herstellt, immer eine Erstprüfung. Man geht ins Labor, gießt den Beton einmal und guckt, ob man die Werte erreicht, ob der überhaupt funktioniert. Und hier unten, zum Beispiel dieser ZM2-BM-AM, man sieht jetzt hier schon, dass 35% Nebenbestandteile, man weiß nicht, was da genau drin ist, da wird der Lieferant einfach das nehmen, was gerade billig ist oder das, was er da hat. Und da muss man sich schon fragen, wenn ich den jetzt herstelle mit diesem Zement und prüfe und dann in zwei Wochen den gleichen Zement nochmal bestelle, kriege ich dann überhaupt den gleichen Zement oder sind die Bestandteile anders? Und funktioniert an meinem Beton noch? Deswegen, wenn es kritisch ist, nimmt man lieber hochwertige Zementen hier, die teurer sind, aber wo ich dann auch genau weiß, was drin ist. So, und ich habe eben schon angesprochen mit den Aluminaten, dass man darüber die Frühfestigkeit steuern kann, aber auch die Hitzeentwicklung bekommt. Und hier ist jetzt einfach mal aufgezeichnet, also Zement reagiert exotherm, das heißt, er setzt Energie frei, wenn er hydratisiert. Und was diesen Energieanteil, die Wärmenpflinge steuert, sind eben diese Aluminate, die im Zement drin sind. Und hier sieht man nochmal, wie viel Energie da eigentlich Programm freigesetzt wird. Das kann man eigentlich ignorieren, weil das kann man nicht so gut steuern, aber die Aluminate, da kann man, das ist ein Regler, an dem man drehen kann. Das heißt, wenn ich ein nicht massiges Bauteil habe, zum Beispiel in Fertigteilwerken wird es gerne eingesetzt, weil da habe ich meist ein schlanker Bauteil, und ich möchte sehr, sehr schnell ausschalen, weil ich quasi wie am Fließband arbeiten möchte. Da setze ich dann einen Zement, einen ZM1 mit sehr viel Aluminatanteil ein. Der hat eine sehr schnelle Festigkeitsentwicklung, wird auch sehr heiß, das ist aber kein Problem. Meine Bauteile sind schlank, die Wärme wird schnell nach außen abgegeben. Genau, aber bei massigen Bauteilen muss ich dann eben aufpassen wegen der Temperaturdeferenz. Das kann schon mal für eine Temperaturdeferenz von 50 Kelvin führen, wenn mein Bauteil sehr massig ist und die Temperaturentwicklung adiabatig ist. Das heißt, kann nicht wirklich nach außen abgegeben werden durch die Schalung. Also das nächste Problem ist im Winter, wenn ich dann zu langsam Zement werde, wird mein Beton auch nicht warm genug, da funktioniert meine Chemie nicht mehr. Das heißt, da will ich wieder diese Wärmeentwicklung drin haben, damit der Beton sich quasi selber aufwärmt und auch vernünftig aushärtet und dieser ganze Prozess einfach funktioniert. Und wenn man das nicht hinkriegt, dann muss man den Beton eben heizen, abdenken, nachbehandeln. Und alles, was der Bau her sieht, wenn er diese Worte hört, ist Geld. Das ist alles Schweine teuer. Oder was man im Sommer auch schon mal macht, wenn man Transportbeton hat, man kippt Eiswasser mit rein, damit er sich eben in der Trommel auf dem Weg zur Baustelle nicht zu weit aufheizt und dann nicht mehr richtig funktioniert, wenn er eingebaut wird. Da gibt es auch Grenzwerte, bis zu welcher Frichtbeton-Temperatur darf ich Beton überhaupt noch einbauen, damit eben diese ganze Chemie noch funktioniert. Genau. So. Und jetzt gehen wir einfach mal ins Detail, dass der ganze Erhärtungsprozess überhaupt funktioniert. Was passiert da eigentlich? Also für mich, ich habe im Studium ganz, ganz lange immer nur gehört bekommen, der Zement hydratisiert, der wird warm und dann wird er fest. Ich habe mich immer gefragt, was, aber wie? Was passiert da eigentlich? Für mich war so ein bisschen die Erleuchtung, also was mir wirklich geholfen hat, das zu verstehen, waren so ein paar Raster-Elektromikroskop-Bilder, die ich gleich zeigen werde, wie sie stehen und wie die eben dazu beitragen. Das kann man sich bildlich dann relativ gut vorstellen. Und wir unterscheiden den, also wir unterscheiden den Prozess des Aushärts des Betons eigentlich in Ansteifen, dann steht der Zementleim, das ist hier unten, das sind so 0-6 Stunden, da bildet sich langsam so kleine Etringit-Nadeln aus, dann das Astachen, da bildet sich Zementgel, das sind wir hier in diesem Bereich, da bilden sich dann langfrasigre Calcium-Silikathydrat, so hexagonale Strukturen aus und dann ganz am Ende reden wir vom Erhärten der Zementstein, das ist dann so nach 24 Stunden und 28 Tage, also man misst ab Beton auch immer auf die 28-Tage-Festigkeit, das ist da, wo man die Festigkeit bestimmt, darauf hat man sich geeinigt. Da sprechen wir dann wirklich vom Erhärten und da bilden sich dann eben langfrasige Calcium-Silikathydrat-Kristalle aus, die dann wirklich wo die Fasern ineinander greifen und der Beton nur wirklich erstarrt und zu einem festen Stein wird und dann härtet der sein Leben lang natürlich immer noch weiter aus, allein dadurch, dass CO2 eingetragen wird und sich weiterer Zementstein bildet. So und so sieht das dann aus, das sind diese kleinen Kristalle, die sich bilden, beim Ansteifen sieht man hier eigentlich ziemlich gut, die greifen noch nicht wirklich ineinander, aber die Struktur wird halt steif halt so langsam an, wird ein bisschen schwieriger zu bearbeiten. Genau, das ist dann das Erstarren, eben diese hexagonalen Strukturen, die sich da ausbilden und das es dann das Etringit, diese langen Nadeln beim Aushärten, die wirklich ineinander greifen und dieses ganze Gefüge stabilisieren. So, jetzt haben wir den Zement, brauche natürlich Wasser, also ohne Wasser funktioniert das Ganze nicht und es ist, können wir uns die Frage stellen, wie viel Wasser auf wie viel Zement müssen wir denn in Beton überhaupt reinpacken und da gibt es eben diese schönen Walzdiagramme heißen die, ja, wir finden hier wieder die Festigkeit und die Geschwindigkeit wieder, wobei das hier sich hauptsächlich auf die Festigkeit bezieht, vor dem Zement, den wir verwenden und dann sehen wir halt hier eben die Korrelation zwischen Endfestigkeit, die wir erreichen wollen, Zement und Wasser-Zement, den wir brauchen, um diese Festigkeit zu erreichen. Und wenn wir Flugasche reinnehmen, dann müssen wir noch die Flugasche anrechnen, weil die zieht dann halt Wasser raus. Dieser Faktor 0,4% heißt, 40% der Flugasche, Masse an Flugasche, die wir rein tun, packen wir noch Wasser dazu, weil die Flugasche eben auch Wasser bindet und das Wasser würde sonst im Zement fehlen. Bei Bohrfallbeton ist der Wert 0,7%, jemand vielleicht eine Idee, warum? Okay, Bohrfallbeton hat die Eigenschaft, dadurch, dass es so eine Säule ist, wenn ich so ein Bohrfall beton, gieße und dadurch, dass der meistens relativ viel Feinanteile hat und relativ viel Wasser einfach durch die typischen Zusammensäule fängt der sehr schnell an zu bluten, das heißt Beton, wenn er blutet, kann er sein Wasser nicht mehr halten und gibt das ab. Und deswegen erhöhe ich diesen Wert, damit ich einfach mehr Wasser im Beton drin habe und das korreliert irgendwie mit der Flugasche, deswegen rechnet man das da drauf auf diesen Faktor und dann betoniere ich Bohrfehler auch meistens immer ein bisschen höher, geht davon aus, der blutet eh aus, oben habe ich Beton, der reicht die Festigkeit gar nicht, weil das viel zu viel Wasser da, das ganze Gefüge funktioniert nicht mehr so richtig und trage das dann einfach oben den Teil der kaputt ist wieder ab und habe dann unten immer noch ein Beton, der relativ gut funktioniert. Genau, aber hier haben wir eben diese Korrelation quasi aus Erfahrungswerten zwischen Wasserzement und hier sieht man auch schon, also wir landen hier relativ schnell wenn wir so bei üblichen Betonen gucken, bei Wasserzementwerten bei 0,5, 0,5, 0,4, so was hätte man früher gar nicht verwenden können, das fließt nicht mehr wirklich richtig, der ist super schwer zu verarbeiten, da brauchen wir wirklich Fließmittel also früher sahen diese Kurven auch alle ein bisschen anders aus, das ist alles empirisch und die ermittelt man dann über ein Labor und guckt dann eben wie funktioniert momentan überhaupt Beton und was wird da eingesetzt und so Wasserzementwert es gibt einen idealen Wasserzementwert der ist 0,4 das liegt einfach daran bei 0,4 habe ich genauso viel Wasser drin wie der Zement braucht zu hydratisieren, das heißt wenn die Hydratation abgeschlossen ist ist mein kompletter Zement hydratisiert und ich habe nur noch Kapilarporen und Zement-G ich habe keinen nicht hydratisierten Zement mehr drin und keinen großen Anteil an Kapilarporen wenn ich mehr Wasser reinpacke dann bekomme ich Kapilarporen weil Wasser übrig bleibt, irgendwann wieder verdunstet und da bleibt ein eben Porenraum zurück das ist dann problematisch, weil die Kapilarporen ziehen Feuchtigkeit von außen an dann sind wir da beim Frostschutz ich kann natürlich auch in die andere Richtung gehen, dann wird der Beton schwerer zu verarbeiten aber wie wir sehen, haben wir hier nicht hydratisierten Zement, was einerseits gut ist weil Zement hat eine hohe Festigkeit andererseits gut, weil wenn dann noch mal Wasser reinkommt, dann hydratisiert der nach das heißt, ich habe da wenn ich sehr dichten Beton herstellen möchte dann gehe ich meistens in Richtung niedrigere Wasser-Zement-Werte muss dann aber den Preiszahlen, den ich Fließmittel einsetze damit ich den überhaupt noch bearbeiten kann also nochmal zusammengefasst Zement und Wasser wir wählen die Zementart aus wir wählen die Festigkeit aus wir wählen die Geschwindigkeit aus, je nachdem was für eine Wärmeentwicklung wir haben wollen oder wir tolerieren können das hängt dann von unserer Bauteilgeometrie ab damit steuern wir die Hydratationswärme mit dem Wasser-Zement-Wert steuern wir die Dichtigkeit und die Festigkeitsentwicklung da hatten wir dieses Diagramm, dass wir diese Korrelation herstellen können das brauchen wir nachher für einen Entwurf genau und das steuert auch die Dichtigkeit nächster Punkt ist Gesteinskörnung Gesteinskörnung ist eigentlich relativ kurz das basiert auf diesem Spherepacking also die Idee ist, wir haben einfach Kugeln wir legen die zusammen, wir haben Räume die übrig bleiben das heißt wir legen die nächsten kleinen Kugeln rein dass dieser Raum genau ausgefüllt wird funktioniert in der Theorie super, klasse Mathematik macht Spaß hat jemand schon mal genau runde Steine in der Natur gesehen deswegen gibt es einfach normative Anforderungen an Gesteinskörnungen dass sie nur in ihrer Geometrie bis zum Gewissen grad abweichen dürfen damit dieses Modell einfach immer noch funktioniert und genau, das sorgt halt auch dafür, dass es halt noch gut verarbeitbar ist und halt auch, dass es eine gute Stabilität liefert nachher also wenn sich das alles schön genau so dicht packt dann funktioniert die Kraftübertragung und Beton, alles liegt schön dicht der Zement ist nur noch dazwischen als Kleber und dann ist alles super funktioniert auch relativ gut und dann können wir das eben steuern wir können das quantitisieren durch solche Sieblinien hier sind jetzt mal so ein paar Sachen aus der Natur die man findet aufgezeichnet also wir haben halt hier verschiedene Siebe und hier tragen wir den Durchgang auf da hat man dann einfach so eine Sieb-Säule rüttelt das guckt wie viel bleibt wo liegen und danach stellt man das wieder zusammen und dann kann man eben so eine Sieblinie erzeugen da gibt es meistens ABC und man definiert durch das Größtkorn komme ich gleich noch zu und A, B und C haben einfach unterschiedliche Feinanteile zu unterschiedlichen Grobanteilen und so definiert man dann einfach seine Sieblinie und seine Gesteinskörnung Größtkorn definieren wir hauptsächlich deswegen das ist ein Wert den mir meistens der der mir den Starterkern liefern muss weil wie soll ich da noch Beton reinkriegen da kann ich eigentlich nur noch Wasser und Zement reingießen und da kommt dann nicht mehr durch und hier wird es dann auch schon schwer da muss man sich auch irgendwann überlegen funktioniert das überhaupt noch als Stahlbeton habe ich da noch eine komplette Umwandelung vom Beton, vom Stahl und eine Kraftübertragung zwischen den beiden Baustoffen aber der Tragwerksplaner der Statiker muss mir dann nachher sagen wie dicht liegen seine Bewegungseisen und wie groß ist das Größtkorn was dann auch durchpasst was ich einsetzen darf in meiner Sieblinie und da muss ich dann eben über diesen Parameter das steuern und dann kann ich natürlich auch noch verschiedene Gesteinskörlungen verwenden also so ein schön weichgewassend waschender Reinkies funktioniert natürlich anders als so ein schönes Bruchmaterial was irgendwie ein Flint ist oder so das hat natürlich eine viel bessere Verzahnung in der Betonmatrix nachher da kann man auch ein bisschen Engineering betreiben also so eine Gesteinskörlung liefert meistens ein deutlich dichteren Beton einfach weil die Verzahnung besser funktioniert eine bessere Kraftübertragung wenigeres Entwicklung und die Lagerung ist auch sehr wichtig da gibt es auch Normen weil wenn ich jetzt wenn die Bäume zu nahe herankommen dann fallen irgendwann die Blätter in diesen Haufen rein dann habe ich auf einmal biologisches Material in meiner Gesteinskörlung und dann ist die nicht mehr raumbeständig weil biologisches Material zersetzt sich und dann fällt mein Beton quasi in sich zusammen einfach weil da eine Volumenänderung stattfindet apropos Volumenänderungen wer möchte raten was für ein Versagensmechanismus das war jemand eine Idee Gefrieren Nein und genau das ist das Problem weil Gefrieren hätte ich jetzt auch gesagt wenn mir jemand das Bild so zeigt wird wahrscheinlich fast jeder erstmal sagen das ist ein Frostschaden ganz klar das Problem ist es ist kein Frostschaden und bis vor so ungefähr 30 Jahren wusste man auch noch gar nicht was ein Frostschaden ist weil man diesen Versagensmechanismus noch nicht kannte das ist eine Alkali-Kieselsäure Reaktion gewesen was da passiert ist dass wenn man Gesteinskörnungen verwendet die einen hohen Anteil an Siliziumdioxid an Siliziumdioxid hat und die mit den mit diesen Ionen in der Porenlösung in den Beton die entstehen einfach bei der Hydratisierung zusammenkommen und dann noch Feuchtigkeit dazu kommt dann entsteht so ein Gel aus dieser Alkali-Kieselsäure Reaktion und dieses Gel hat eine sehr hohe Volumenzunahme und das kriegt man mit der Festigkeit von Beton einfach nicht mehr im Griff da entstehen so große Kräfte es springt einfach alles auf und da gibt es eigentlich nur zwei Möglichkeiten um das in den Griff zu kriegen man kann NA-Zementen nehmen das sind Zementen mit einem niedrigen Alkali-Gehalt dann entstehen einfach nicht so viele von diesen Ionen oder man tauscht einfach die Gesteinskörnungen aus man muss dann eine andere Gesteinskörnungen nehmen ja ist ganz interessant weil das auf vielen Autobahnen auf vielen Straßen passiert ist weil man es einfach nicht wusste das kann noch nicht und ist auch ziemlich schwer zu sanieren genau also Gesteinskörnungen wir haben diese Sieblinien wir legen das Größtkorn fest die Sieblinien definieren dann auch so ein bisschen wie mit diesem Spherepacking wie ist das Verhältnis der Anteile der Kugeln der verschiedenen Größen das Größtkorn sagt mir der Statiker was ich da verwenden darf die Raumbeständigkeit ist wichtig keine organischen Materialien will ich da drin haben das heißt ich muss einfach gucken wo kommt meine Gesteinskörnung her könnte die problematisch sein also die Frage statt Stahl also die Frage war ob es auch andere Zusatzstoffe statt Stein gibt also zum Beispiel Glasfaser ja gibt es müssen wir uns auch mehr mit beschäftigen weil uns gehen die Gesteinskörnungen aus ist auch eine endliche Ressource deswegen auch Recyclingbeton da benutzt man dann eben alten Beton als Gesteinskörnung Glasfaser benutzt man nicht als Gesteinskörnung die Zeit wird echt knapp ich würde vorschlagen wir gehen nachher vielleicht noch auf die Wiese dann kann ich noch ein bisschen was zu Spezialbetonen erzählen das sind auch Betone also Glasfaser und Stahlfaserbetone sind Spezialbetone das hat leider nicht mehr reingepasst aber das sind dann Zusatzstoffe die man reinpackt aber nicht als Ersatz für die Gesteinskörnung was man vielleicht schon mal macht bei leichtbeton Blätonkügelchen also quasi das was man auch im Blumenkästen reinpackt nur dass es eben zertifiziert ist und genormt und geprüft und das macht man dann um Gesteinskörnungen zu ersetzen durch eine leichtere Gesteinskörnung um eben die Dichte zu senken für leichtbetone ja ich würde sagen jetzt einfach mal eine Mischungsberechnung für einen Beton und dann gehen wir einfach das was wir gerade gelernt haben noch mal alles einmal durch und dann haben wir am Ende ein Rezept und dann keine Ahnung machen wir vielleicht nächstes Jahr einfach eine Workshop und prüfen den Beton weil ein Kumpel von ihm meinte schon wir reißen jetzt einfach die Decke von der Tiefgarage im ZKM ab und gießen die einfach neu und dann machen wir dann mal aus dem Workshop ich glaube wir sollten das Gebäude besser behandeln genau das sind jetzt nur die Eingangsparameter hier das sind die Sachen über die wir uns Gedanken machen die alle einen Einfluss darauf haben wie wir den Beton entwerfen also wo brauchen wir den Beton wo kriegen wir ihn her wir haben in Deutschland ein sehr sehr gutes Netz von Transportbetonwerken das heißt eigentlich es ist kein Problemen Beton in unter 90 Minuten an die Baustelle zu bekommen wir haben eben gesehen mit diesem Betonsverhalten ab 90 Minuten muss ich verzögere einsetzen die schäme ich dafür sorgen dass eben sich nicht diese Verbindungen ausbauen dass der Beton anfängt anzusteifen wenn ich unter 90 Minuten bleiben kann kann ich einfach muss ich da nichts machen das ist alles super dann funktioniert der Beton dann kann ich ihn einbauen wenn ich sehr sehr große Massen an Beton verbaue also wirklich große Massen dann nehme ich auch keine Transportbetonwerke mehr sondern baue mir ein Betonwerk vor Ort auf der Baustelle selber dann habe ich hier den da direkt und dann habe ich das Problem natürlich auch nicht mehr aber wir haben tatsächlich ein sehr sehr gutes Netzwerk in Deutschland wir haben auch sehr sehr guten Beton das merkt man auch in den Sicherheitsfaktoren die sind in Deutschland nochmal sehr weit runter gesetzt weil wir einfach sehr viel Forschung sehr viel Überwachung in unserem Beton gesteckt haben und dadurch ist er halt sehr hochwertig dann müssen wir uns Jahreszeit überlegen also machen wir das ganze jetzt im Winter oder im Sommer ich habe jetzt hier einfach mal den Sommer ausgewählt das heißt für uns natürlich niedrige Geschwindigkeit wählen damit wir wenig zusätzliche Wärmeentwicklung haben im Winter hätten wir dann wahrscheinlich einen Zement genommen mit einer höheren Geschwindigkeit vielleicht auch einen ZM1 der sehr sehr viel Klinker enthält damit er halt auch viel Wärme entwickelt wie bauen wir den ein wenn wir das mit einer Pumpe machen das ist eigentlich üblich also bei so einer tief geraden Decke wird man den wahrscheinlich pumpen wenn wir eine S-förmige Sieblinie nehmen das hat sich einfach bewährt dass S-förmige Sieblinien zu einem Betonförm der sehr sehr gut pumper ist der sehr sehr schön fließt genau müsste man dann halt auch einfach im Labor nochmal gucken also wenn man den Beton entworfen hat da kann man dann Tests machen und sich das einfach mal angucken wie fließt der Beton wenn nicht, dann muss ich da vielleicht nochmal ein paar Parametern drehen das nächste ist, was habe ich für ein Bauwerk 30 cm dick würde dir das jetzt als massiges Bauteil bezeichnen oder nicht ich sehe, Köpfe werden geschüttelt ja, das ist so gerade die Grenze die Norm würde sagen, das Ding muss erst mal doppelt zu dick werden bei 30 cm würde ich mir jetzt vielleicht schon mal anfangen Gedanken zu machen also man muss jetzt noch keine großen Maßnahmen vielleicht ergreifen aber bei 30 cm würde ich jetzt vielleicht nicht mehr den schnellsten Zement verwenden da werde ich dann einfach ein bisschen vorsichtig genau, das ist noch nicht so kritisch dass wir da jetzt an Verzögerer denken müssten vielleicht sogar oder vielleicht sogar noch Flugarsche reinmachen um weniger Zement verwenden zu müssen oder so, das ist noch im Rahmen dann haben wir natürlich eine Festigkeitsklasse die wir erreichen müssen also eine Druckfestigkeit die liefert uns auch der Statiker die rechnet der aus und diese Schreibweise also C steht für concrete 35 und 45 und diese sind Werte für Newton pro Quadrat Minimeter Druckfestigkeit nach 28 Tagen in Wasserlagerung das heißt ich mache nun Würfel lager den in Wasser schal den irgendwann aus und dann packe ich den in eine Presse rein und guck was für eine Festigkeit ich erreiche wir haben jetzt zwei Werte dort weil es einmal den Versuch gibt für Zylinder und einmal für Kuben eigentlich auch in fast dem Rest von Europa außer ich glaube in Frankreich deswegen steht da dieser Wert noch generell europäische Normung ist einfach nur eine Landschaft aus Kompromissen und da kommt dann eben solche Sachen zustande früher hieß Beton in Deutschland dann einfach B45 so und genau der Unterschied in der Festigkeit kommt im Endeffekt zwischen Zylinder und Kubos könnte man jetzt meinen es ist der gleiche Beton, wir müssen auf dieselbe Festigkeit kommen, der Unterschied ist einfach die Oberfläche, weil wenn ich den zusammen drücke dann habe ich ja oben quasi so ein Interface zwischen Beton und meiner Platte die drückt und die Reibung dazwischen hält den Beton so ein bisschen zusammen und die Reibung ist natürlich höher, weil ich eine höhere Oberfläche habe bei Zylindern, bei Kuben als wie bei Zylindern deswegen gibt es da diese Unterschiede genau ja genau, dann brauchen wir noch eine Konsistenzklasse F4 ist jetzt auch üblich dafür wir wollen den ja einbauen und nicht mehr groß verdichten müssen und F4 ist auch super es lässt sich super verarbeiten aber bei F4 müssen wir auf jeden Fall schon Fließmittel einsetzen also es gibt verschiedene Konsistenzklassen und ab und nach bestimmten muss man Fließmittel einsetzen, das ist vorgeschrieben das kriegt man sonst einfach nicht mehr anders in den Griff was jetzt F4 bedeutet ist im Endeffekt die Konsistenz von Beton genormt Normung hat meistens also in dem Fall hat es nichts mit einfach nur damit zu tun, dass ich einen standardisierenden Prozess habe mit dem ich das messen kann, da bin ich vergleichbarer Ergebnisherzeuge, was man da macht ist man hat so eine Platte mit einem Schanier und hier hinten ist so ein Winkel und dann gießt man einfach in einem genormten Behälter Beton ein, lässt den kurz stehen, zieht den hoch und dann zieht man ein paar mal an dieser Platte, lässt die runterfallen und dann misst man, wie weit sich der Beton ausgebreitet hat und dadurch wenn man das immer alles gleich macht hat man natürlich vergleichbare Werte und anhand dieses Ausbreitungsmaßes teilt man das dann in solche Klassen ein ich habe die gerade nicht im Kopf ich könnte nachgucken aber es geht einfach nur um Vergleichbarkeit eigentlich egal, F4 ist halt ist halt eigentlich sehr gut verarbeitbar das genau, so und jetzt ist der Punkt wo wir über Expositionsklassen reden müssen ich habe versucht das ohne hinzukriegen aber ich das würde nicht so gut funktionieren und das ist auch eigentlich eine ganz gute Idee da mal darüber zu sprechen, weil wir dann auch so ein bisschen ein Gefühl dafür bekommen wie so ein Entwurf funktioniert und wie Beton sich auch so ein bisschen entwickelt hat so eine Expositionsklasse ist eine Normung dafür was für Einwirkungen meinem Beton ausgesetzt ist und eigentlich ist das ein total super System es ist am Anfang vielleicht ein bisschen viel aber wenn man ein paar mal damit gearbeitet hat ist das eigentlich ziemlich super man hat einfach Tabellen wo Einwirkungen drehen stehen, verschiedene dann kann ich gucken dann kann ich mir halt überlegen, muss man sich manchmal auch ingenieursmäßig Gedanken machen was da überhaupt sinnvoll ist anzusetzen und dann bekomme ich solche Klassen wie zum Beispiel XF für Exposition Class Freeze, Frost Frost Angriff jetzt gibt es hier, ich glaube 1 bis 4 oder 1 bis 5 Klassen wir landen hier relativ hoch weil was haben wir, wir haben eine Tiefgarage da fahren Autos rein, die bringen Tauwasser mit da klebt Eis dran das Schlimmste ist, da ist auch noch Taumittel mit drin Taumittel ist sowieso mal ganz aggressiv das wollen wir eigentlich gar nicht haben das ist super fies das heißt der Beton wird wahrscheinlich eine hohe Wassersättigung erfahren und deswegen müssen wir den gegen Frost Angriffe eben schützen damit eben sowas nicht passiert dass das Wasser einbringt es gefriert und sprengt den Beton auf das heißt jetzt, wir landen in dieser Klasse und nachher finden wir in einer anderen Tabelle dann Anforderungen, die wir erfüllen müssen um diese Klasse zu offeln das heißt, irgendwann hat man sich einfach mal Gedanken gemacht und gesagt, hey, wir haben da Versagensmechanismen die treten immer wieder auf manchmal haben wir die in den Griff bekommen wie haben wir das denn geschafft was ist der Mechanismus dahinter lass uns das mal in so ein System packen und das man halt schön abarbeiten kann also eigentlich eine super Sache und bei unserer Tiefgarage-Becke haben wir natürlich auch noch das Problem durch diese Taumittel tragen wir natürlich auch Chloride mit in den Beton ein D3 auch wieder das Schlechteste weil die wird natürlich irgendwann mal wieder trocknen und dann wieder feucht und wieder trocknen und wieder feucht das ist natürlich ein Problem XM, das sind mechanische Beanspruchungen die sind bei Autoreifen nicht ganz so schlimm, also es ist einfach nur ein bisschen verschleiß und da geht es dann hauptsächlich über den Haftzug, über die Oberflächeneigenschaften von Beton, dass da halt eben kein Abrieb stattfindet und der halt oben stabil bleibt und XC4-Korrosion da geht es eben wieder um die Carbonatisierung das hatten wir eben diese beiden Feinde des Stahls also hier geht es jetzt darum den Stahl in dem Stahlbeton zu schützen bei diesen beiden Klassen und da haben wir auch wieder das fieseste was man sich vorstellen kann wechseln, nass und trocken das heißt wir müssen jetzt richtig arbeiten wir müssen unsere Beton wir müssen ein paar Werte anpassen um das zu erreichen was man sich jetzt hier natürlich auch noch machen muss, ist was für ein Beton-Deckung wählen wir wie viel Beton über den Stahl brauchen wir um die Dauerhaftigkeit festzulegen das habe ich jetzt mal nicht hier drin weil da geht es um die Bauteilgeometrie wir entwerfen jetzt nur den Beton so, das heißt hier nochmal unsere Expositionsklassen und jetzt fangen wir einfach mal an mit der Mischungsberechnung als erstes sucht man sich eigentlich immer eine Sieblinie raus ich habe jetzt hier einfach mal AB32 genommen der Statiker hat mir gesagt AB32 wird funktionieren so viel Platz habe ich zwischen der Bewährung also super hier die verschiedenen Korngruppen 0 bis 2 mm, 2 bis 8 8 bis 16, 16 bis 32 und dann hier eben die Anteile daraus dass das eben so eine schöne S-förmige Kurve ergibt und wir landen jetzt hier zwischen die sind jetzt hier anders nummeriert aber das ist A und das ist B und wenn ich das jetzt so einen Lieferant checke, dann können wir genau diese Gesteinskannung auch zusammenstellen und liefern das funktioniert so, Grenzwerte jetzt sind wir wieder bei der Expositionsklassen und die liefern uns jetzt verschiedene Grenzwerte, um diese Anforderungen einzufüllen, an die Dauer zu erfüllen, an die Dauerhaftigkeit bekommen wir einen maximalen Wasser-Zement-Wert eine minimale Festigkeit die wir erreichen müssen einen minimalen Zement-Wert und vielleicht noch zusätzliche Anforderungen bei den dreien, die haben eine Idee worauf alle 30 auswirken was da die Idee dahinter ist es ist alles Dichtigkeit im Endeffekt es ist hauptsächlich Dichtigkeit was man damit erreichen will höhere Festigkeitsklasse führt dazu dass sich andere Parameter wieder ändern die den Beton dichter machen wenn man einen Wasser-Zement-Wert ist es relativ klar was der macht also wenn ich einen geringeren Wasser-Zement-Wert habe dann wird man den Beton natürlich dichter weil ich weniger Kapilarporen habe und das sehen wir jetzt auch wenn wir uns jetzt angucken aus welchen Expositionsklassen welche Anforderungen kommen klar, der Chlorideintrag liefert uns den Grenzwert für den Wasser-Zement-Wert ansonsten hätte es wahrscheinlich hier der ist gar nicht so hoch für Korrosion der ausschlaggebende Faktor hier bei XF bei dem Frostschutz weil wir einfach einen dichten Beton wollen dass das Wasser nicht so gut eindringen kann und uns den aufstrengt Festigkeit aber das ist jetzt für uns gar nicht so problematisch weil die Festigkeitsklasse hat uns eh der Statiker gewählt wenn das jetzt problematisch werden würde dann müssten wir eine Festigkeitsklasse höher gehen einfach allein um die Dichtigkeit zu erreichen um die Dauerherftigkeit des Betons gewährleisten zu können dann bekommen wir eine Anforderung daran wie viel Zement wir minimal einbauen müssen und für Frostschutz wir haben eben darüber gesprochen Kapilaresaugen zu unterbrechen wir kriegen die Anforderung dass wir 5% Porenvolumen also Luftporen herstellen müssen das heißt 5% das kriegen wir nur noch mit Luftporenbildner hin das heißt wir müssen darauf achten dass wir Luftporenbildner einbauen ah auf was ich das mit Z bezieht ok das ist gut dass du das fragst weil für mich ist das völlig klar naja das bezieht sich immer auf 1 Kubikmeter also generell so eine Berechnung macht man immer bezogen auf 1 Kubikmeter auch diese Porenvolumen das sind immer Werte die sich auf 1 Kubikmeter beziehen dass man es nachher schön hoch skalieren kann oder runter skalieren kann genau ja dann können wir jetzt eigentlich unseren Zement auswählen ich habe jetzt hier ein ZEM2BS gewählt ist eigentlich egal da guckt man dann einfach mal was ist verfügbar überhaupt was bekomme ich das ist natürlich einer der jetzt nicht so eine große Streuung hat das Wichtige ist es ein ZEM2 der ist nicht so hoch reaktiv der besteht noch aus was anderem außer Klingern das ist keiner der 95% Klinger enthält das heißt der hat nicht so eine hohe Wärmeentwicklung haben wir jetzt erstmal diese Festigkeit gewählt ob wir damit hinkommen sehen wir dann gleich und natürlich adden also ein mittelschnellen Zement kein schnellen, kein air, kein rapid und 370 Kilogramm Mindestanforderung war 320 aber das ist eben auch genau der Punkt das ist eine Mindestanforderung man will immer ein bisschen höher gehen und das nächste Problem ist wir haben 5% Porenvolumen durch diese Luftporen wir werden wahrscheinlich 30 bis 50% unserer Festigkeit verlieren durch diese Luftporen und deswegen packt man dann mehr Zement rein um eben wieder die Festigkeit hochzukriegen das ist jetzt erstmal so ein Ansatz das sind Erfahrungswerte ob das hinhaut, muss man dann einfach im Labor prüfen und gucken ob das funktioniert genau und genau jetzt können wir den Zement rechnen dazu müssen wir jetzt erstmal kommt auf die Festigkeit das waren diese 45 Minuten pro Grad Millimeter kommt nochmal ein Sicherheitswert drauf das sind 6 bis 10 Minuten pro Grad Millimeter die man darauf rechnet ich habe jetzt hier 6 genommen weil wie gesagt in Deutschland haben wir sehr, sehr gute Betonindustrie wir haben sehr, sehr guten Beton wir können da ruhig den niedrigsten Wert nehmen denn wir wollen auch keine Überfestigkeiten erzeugen das bringt dann wieder andere Probleme mit sich deswegen gehen wir da schön weiter runter und dann kriegen wir da eben einen Wert raus den müssen wir nochmal umrechnen weil dieses tolle Walzdiagramm hier mit Trockenlagerung funktioniert und diese Werte sich auf Nasslagerung nach europäischer Norm beziehen so und dann bekommen wir eben diese Festigkeit im Walzdiagramm die wir erreichen müssen das heißt wir gehen hier rein gehen rüber, gehen auf unseren 4245n gehen runter und wir sehen auch also 0,46 wir werden diese Festigkeit hier sehr wahrscheinlich mit diesem Zement erreichen wir brauchen nicht höher gehen in der Festigkeitsklasse und aus XD3 hatten wir eh die Anforderung, dass wir 0,45 nehmen das ist sehr nah dran also nehmen wir einfach 0,45 das wird wahrscheinlich funktionieren da werden wir wahrscheinlich auf diese Festigkeit kommen genau und dann können wir uns unseren Wasseranteil ausrechnen wir haben ja keine Flugasche drin es geht einfach hier weg wir können einfach die 0,45 mit den 370kg Zement multiplizieren und dann bekommen wir unseren Wasseranteil und jetzt wissen wir schon wie viel Kilogramm Wasser für einen Kubikmeter Beton reinpacken müssen nicht ganz wir hatten 2 Zusatzmittel drin wir haben Fließmittel und wir haben Luftporenbildner und den bezieht man meistens einfach auf die Zementmasse was wir jetzt tatsächlich brauchen müssen wir einfach gucken welchen wir da haben das sind dann Herstellerangaben aber solche Werte sind schon üblich aber die würden wir dann im Labor jetzt auch nochmal anpassen wenn wir einfach sehen wir halten irgendwelche Sachen nicht ein das wäre jetzt erstmal so ein guter Startwert um zu gucken was passiert und jetzt sehen wir hier bei Fließmittel sind wir über 3 Liter das heißt das Fließmittel müssen wir wieder aufs Wasser anrechnen weil Fließmittel kommen und dann sind wir wieder auf der Spension das heißt die bringen wieder Wasser mit und wenn ich das nicht rausrechne habe ich nachher zu viel Wasser im Beton drin und dann kriege ich eben wieder das Problem dass ich wieder Kapilarporen bekomme und dann erreiche ich diesen Frostwiderstand nicht so das heißt hier ziehen wir einfach diese 4,4 Kilogramm geteilt durch die Dichte die ist immer so etwas über 1 wenn man sich mal ein bisschen hin und her rechnet so viel macht das dann auch wieder nicht aus also wir messen ja auf einen Kubikmeter Beton um da das Wasser genau dann kommen wir immer auf 162 Kilogramm so was uns jetzt noch fehlt ist die Gesteinskörnung und weil das die letzte Variable ist die uns fehlt können wir da einfach relativ gut nach auflösen das ist die sogenannte Stoffraumgleichung das ist quasi das Herzstück von so einem Betonentwurf wir haben hier den Zement geteilt durch die Dichte das Wasser durch die Dichte, Fließmittel Gesteinskörnung plus Luftanteil muss nachher ein Kubikmeter ergeben das ist unsere Unbekannte, nach der lösen wir auf so, das heißt wir setzen hier einfach ein, irgendwie meine Dichte angenommen, die für Zement üblich ist Wasser sollte klar sein und dann geht das hier weiter 5% Porenvolumen, Luftporen was wir nachher erreichen wollen und dann bekommen wir eben diesen Wert für die Gesteinskörnung raus der ist jetzt hier nochmal durch die Dichte geteilt weil die Gesteinskörnung hat sehr wahrscheinlich eine unterschiedliche Dichte für verschiedene Korngruppen und wenn wir das aber so auftragen können wir das relativ einfach ausrechnen wir haben hier unsere Korngruppe wir haben diesen Wert, den wir gerade, nachdem wir gerade aufgelöst haben wir haben den prozentualen Anteil wir haben diese 35, 10, 20, 35 das war diese S-förmige Sieblinie, die wir uns ausgesucht hatten und dann eben mit der Dichte multipliziert bekommen wir dann eben die einzelnen Anteile der Korngruppen und das könnte ich mir jetzt einfach so bestellen und dann zusammenkippen und dann kriege ich dann den Beton raus und hier nochmal aufadiert das ist eigentlich eine Zahl, das ist einfach nur nochmal zum Sanity Check das sieht aber ganz gut aus noch eine kleine Anmerkung Gesteinskörnung ist nie ganz trocken die bringt auch nochmal Wasser mit also was wir jetzt eigentlich machen müssten aber Boah, die Feuchte von der Gesteinskörnung bestimmen gucken wie viel Wasser ist das wieder einen Schritt zurückgehen das von dem Wasser, was wir hinzugeben, abziehen und dann bekommen wir natürlich wieder einen anderen Wert für die Gesteinskörnung raus und dann müssten wir eigentlich anfangen zu terrieren aber erfahrungsgemäß nach einer Alteration kann man abbrechen weil so viel Wasser kommt dann nicht mehr raus aber man müsste sich jetzt noch überlegen wie viel Feuchtigkeit ist da drin zu viel Wasser drin und mein Beton wird nicht dicht genug die Frage war mit was für einer Präzision da gearbeitet wird und warum ich da diese Komma-Werte hingeschrieben habe mit was für einer Präzision die da arbeiten hängt ganz von dem Werk ab vieles ist da auch schon durchautomatisiert und da sind die Präzisionen dann relativ hoch ich glaube die gehen dann auch schon auf 100 Gramm aber eher um Abweichungen zu ermitteln also da geht es dann also wenn man das irgendwann mal im Labor macht dann wirkt man das nicht auf 100 Gramm weil so viel Einfluss hat das ja auch nicht muss man dann ja auch irgendwann mal überlegen wir pinkeln das zwar nicht rein aber am Ende des Tages machen wir halt Beton und da muss man sich halt überlegen wenn ich jetzt wesentlich mehr Fließmittel reinmache hat das natürlich einen großen Einfluss weil da packe ich eh schon wenig rein was einen hohen Einfluss hat aber wenn ich da 100 Gramm mehr Kies reinpacke wird das wahrscheinlich nicht so viel ausmachen generell habe ich da halt auch immer ein bisschen Schwankungen drin genau so was wir jetzt noch machen müssten wäre im Endeffekt Milchkorn-Gehalt bestimmen also wie viele Feinanteile wir haben darüber kann man sich dann zurückrechnen ob der Beton wahrscheinlich pumpfig ist Spoiler wird er wahrscheinlich sein und wir könnten jetzt noch die Rotdichte bestimmen die wir theoretisch erreichen wollen und müssten und könnten die Werte dann wenn wir den jetzt mal in Beton gießen überprüfen wenn wir den Beton mal im Labor herstellen können wir die Werte überprüfen und dann einfach mal gucken lagen wir mit unseren Annahmen richtig kommen wir nah da dran und passt das alles zusammen oder müssen wir an diesen Stellschrauben einfach noch ein bisschen drehen also meistens tastet man sich dann so langsam da dran und guckt das der Beton dann funktioniert so und hier ist nochmal unser komplettes Rezept also wenn jemand Lust hat das mal zu Hause nachzubauen für einen Kubikmeter wenn ihr irgendwie eine Tiefgarage in Decke braucht dann wären das jetzt quasi die das Rezept das Back Rezept um den Beton herzustellen so ich habe noch ein bisschen Quellen und weiterführende Materialien wer da interessiert hat sich weiter einzulesen gerade auch zur Zementherstellung steht da noch was drin wie da genau diese Hochölfen funktionieren, wie da gemahlen wird wenn der Klinker dazugegeben wird, das hatte ich jetzt hier nicht drin aber da gibt es sehr sehr gute Ressourcen denn diese ganzen Vereinigungen und Zementhersteller die wollen natürlich das mal in Beton verwendet, die hypen das total die wollen hier alles mit Beton und alles mit Zement machen das total super und deswegen sind die natürlich daran interessiert dass man das versteht dass man sich vor allem auch selber da weiterbildet einfach um diese Stickmata aufzulösen und das gute ist dadurch kriegt man relativ gutes Infomaterial von denen also zum Beispiel ich möchte jetzt keine Werbung für Heidelberg Zement machen aber die sind hier direkt um die Ecke und das verwenden wir auch bei uns an der Hochschule das sind so kleine Heftchen und da stehen einfach nochmal diese ganzen Expositionsklassen drin und so und wenn man so ein Betonentwurf macht in denen ist meistens nicht so viel erklärt da sind mehr so Tabellen drin aber hier Betonwiki zum Beispiel Beton.org da sind ganz viele Sachen ziemlich gut erklärt und aufbereitet und ja das wäre es jetzt auch von mir ja vielen Dank vielen Dank das war ein sehr interessanter Vortrag ich glaube es haben sich auch Leute von der Mafia eingeschlichen für Betonschuhe zu machen Kuh und A würden wir dann auf die Wiese verlagern ich wollte ja eigentlich noch mal Spezialbeton ein bisschen reden das wird alles ein bisschen zu lang deswegen der Vorschlag wir gehen einfach auf die Wiese und können da gerne noch ein bisschen drüber reden ich bin ein Bauingenieur eines der wenigen Klischees von Bauingenieur und ich erfülle, dass ich rede gerne über Beton das ist in dem Fall jetzt euer Vorteil wenn ihr noch was erfahren wollt darüber würde ich sagen gehen wir rüber machen noch eine kleine Runde Perfekt, ja ich bedanke mich für das zuhören wir haben jetzt eine Mittagspause im Endeffekt habt noch einen schönen Tag heute danke