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Stahlbetonbau

In Deutschland werden pro Jahr etwa 100 Millionen Kubikmetern Stahlbeton verbaut. Stahlbeton ist somit der am häufigsten verwendet Baustoff in Deutschland. Der Stahlanteil im Beton macht mit ca. 6 Millionen Tonnen etwa 12 % der gesamten deutschen Stahlproduktion aus

Der Stahl im Beton ist notwendig, weil die Zugfestigkeit des Betons im Vergleich zu der hohen Druckfestigkeit sehr gering ist. Da die meisten Bauteile neben Druckbelastungen fast immer auch Zugbelastungen aushalten müssen, wird Stahl in den Beton eingebaut, weil dieser eine sehr hohe Zugfestigkeit aufweist. Der Verbund aus Stahl und Beton kann also sowohl hohe Zug- als auch hohe Druckbelastungen aufnehmen. Da Stahlbeton auch eine gute Feuerwiderstandsklasse aufweist, wird dieser zu einem universal einsetzbaren Baustoff für die Konstruktion von Tragwerken.

 

 

Betonstahl/Bewehrungsstahl:

Der zur Aufnahme der Zugkräfte in den Beton eingebaute Stahl wird Betonstahl oder Bewehrungsstahl genannte und liegt in der Regel in gerippter Form als BST 500 (=> Zugfestigkeit= 500 N/mm2) vor. Die Rippung ist notwendig, damit der Stahl verschiebungssicher in den Beton eingebunden werden kann. Damit die auf das Bauteil wirkenden Zugkräfte vollständig aufgenommen werden können muss der Betonstahl vor dem betonieren gemäß der statischen Vorgaben genau innerhalb der Zugspannungsbereiche positioniert werden. Die Stahlstreben werden in der Regel mit Bindedraht zu Körben geflochten, damit es während des Betoniervorgangs nicht zu Verschiebungen kommen kann.

 

Temperaturstabilität:

Beton und Stahl haben einen annähernd gleich großen Wärmeausdehnungskoeffizienten. Dies bewirkt bei Temperaturänderungen für beide Stoffe eine in etwa gleich große Wärmedehnung. Bei Temperaturschwankungen im Stahlbeton kommt es also nicht zu nennenswerten inneren Spannungen.

 

Haltbarkeit:

Bei der Umwandlung von Kalkstein in Calciumhydroxid während der Hydratation des Betons entsteht ein alkalisches Milieu (pH-Wert ca. 12 – 14). Diese Eigenschaft des Betons bewirkt bei ausreichender Betonüberdeckung einen langfristigen Schutz des Betonstahls vor Korrosion. Damit die erforderliche Betonüberdeckung eingehalten wird, kommen Abstandshalter aus Kunststoff zum Einsatz, die vor dem betonieren zwischen Bewehrung und Schalung eingebaut werden. Dennoch kann durch das Einwirken von Feuchtigkeit und Kohlensäure auf die Betonoberfläche die Alkalität des Betons allmählich verlorengehen. Bei einem pH-Wert von weniger als 10 wird der Korrosionsschutz aufgehoben. Rissbildungen im Stahlbetonbauteil können diesen Prozess beschleunigen.

 

Sobald Bewehrungsstahl oxidiert, vergrößert sich sein Volumen und es baut sich eine Druckspannung auf den umliegenden Beton auf. Danach kann es zu Rissverbreiterungen und schließlich zu Abplatzungen der Betonummantelung kommen.

Um die Haltbarkeit des Stahlbetons zu verlängern können Betonstähle vor ihrem Einbau mit einem Korrosionsschutz beschichtet werden. Auch die Verwendung von Edelstahl ist möglich, allerdings wesentlich teurer.

 


Rissvermeidung:

Während der Aushärtung des Betons entsteht Hydratationswärme, die sich häufig unregelmäßig über den Betonquerschnitt verteilt. Dies führt zu Spannungen an der Oberfläche des Betons. Werden die Spannungen größer, als die Zugfestigkeit des Betons, können Risse entstehen. Ein Problem, dass sich insbesondere bei Wassermangel während des Aushärtungsprozesses, verschlimmert. Zur Eindämmung dieser Problematik, wässern wir unsere Betonbauteile vor allem in der Anfangsphase des Abbindevorgangs häufiger.

Unter starker Dauerbelastung auf Stahlbetonbauteile kann es mit der Zeit zu plastischen Verformungen kommen. Dieser Vorgang wird auch als „kriechen“ bezeichnet. Diese Verformungen können dem Betonstahl eine zusätzliche Zugspannung aufbürden, für die er nicht bemessen wurde. Vermehrte Rissbildung ist in der Regel die Folge.

Risse im Stahlbeton sind bis zu einer Rissbreite von 0,1 bis 0,4 mm im Regelfall unproblematisch. Um Rissbreiten klein zu halten, empfiehlt es sich auf dicke Bewehrungsstäbe möglichst zu verzichten. In der Praxis können wenige dicke Bewehrungsstäbe durch mehrere Dünne ersetzt werden, sofern diese in der Summe die gleiche Querschnittsfläche ausmachen.