Beton ist ein sehr stabiler künstlicher Stein und der weltweit am
weitesten verbreitete Baustoff.
Die wichtigsten Bestandteile von Beton sind Zement
und diverse Zuschlagstoffe wie Kies, Sand, Splitt oder Bims. Zement erhält man durch Brennen von Kalkstein mit Ton bei 1200 bis 1400 °C im Drehrohrofen. Dabei entstehen Calciumsilicate, die bei Raumtemperatur mit Wasser stabile Verbindungen bilden.
Mengt man nun Zement, Zuschlagstoffe
und Wasser zusammen, erhält man über einen chemischen Prozess
Beton.
Der Baustoff erhärtet, indem der Zement mit dem Wasser reagiert und
durch Hydratation (Reaktion bei der Wasser angelagert wird) einen Teil
des Wassers chemisch als Hydratwasser bindet. Der übrige Teil des
Wassers ist als Porenwasser nicht gebunden und verdunstet bei trockener
Lagerung während eines längeren Zeitraums.
Diesen Prozess nennt man das Aushärten
bzw. das Abbinden des Betons. Im Allgemeinen kann man sagen: Je weniger Wasser in einer
Betonmischung ist, desto fester wird der Beton. Allerdings lässt
sich dieser dann auch schwerer verarbeiten.
Der Beton lässt sich im flüssigen, noch formbaren Zustand praktisch
in jede Form gießen. Diese Eigenschaft macht den Beton zu einem
begehrten Baustoff. Zu den weiteren Eigenschaften gehört die Wasserundurchlässigkeit,
ein hoher Frost- und Verschleißwiderstand und ein hoher Widerstand
gegen chemische Angriffe (z.B. saurer Regen).
Zudem ist er wirtschaftlich, da die Zuschläge leicht verfügbar
und die Baumöglichkeiten mit Beton sehr vielseitig sind.
Stahlbeton
Beton besitzt eine hohe Druckfestigkeit, kann aber keine Zugkräfte
aufnehmen.
Also muss in den Beton ein Material eingebettet werden, dass hohe Zugkräfte
verträgt. Im Stahlbeton
bietet Stahl die erforderliche Zugfestigkeit.
Stahlbeton ist ein Beton, der mit Stahleinlagen in Form von Stäben,
Drähten oder Matten verstärkt ist. Die Kombination zwischen
Stahl und Beton ist gut möglich, da beide Materialien eine fast gleiche
Wärmeausdehnung besitzen.
Da sich Beton und Eisen beim Erwärmen also nahezu gleich stark ausdehnen,
entstehen bei Temperaturschwankungen keine Spannungen, welche Risse im
Beton erzeugen könnten.
Ein Problem beim Einsatz von Stahlbeton ist die spätere Korrosion
(Zerstörungserscheinung) der Stahleinlagen. Die Sicherheit von Stahlbetonkonstruktionen
ist so stark gefährdet. Das Problem kann durch die Verwendung von
rostfreiem Stahl gelöst werden.
Spannbeton unterscheidet sich
vom Stahlbeton dadurch, dass die Stahleinlagen mit einer Zugkraft vorgespannt
werden. Der Spannbeton eignet sich für große Spannweiten und
hohe Lasten, wie sie beim Bau von Brücken
und Kuppeln gebraucht werden.
Durch den Einsatz von Stahl- und Spannbeton sind Konstruktionen möglich
geworden, die mit konventionellen Materialien undenkbar wären.
Durch die vielseitigen Nutzmöglichkeiten des Betons ist er mit über fünf Milliarden Kubikmetern der weltweit meistgenutzte Baustoff.
Geschichte
Beton gilt heute als ein moderner Baustoff. Aber er ist keineswegs eine
Erfindung heutiger Zeit. Beton war schon in der römischen Antike
als Baustoff bekannt. Römischer
Beton ist eine der bedeutendsten Erfindungen der Baugeschichte. Damals nutzte man natürliche Gesteine wie Lavamehl, die mit Wasser abbinden konnten, anstelle des Zements.
Die großartigsten Beispiele römischer Baukunst, das Kolosseum
und das Pantheon mit seiner 43 Meter frei tragenden Kuppel, wären
ohne die Entwicklung des Betons nie errichtet worden. Im Mittelalter geriet
der Beton in Vergessenheit.
Erst vom 18. Jahrhundert an wurde Beton wieder häufiger verwendet.
1867 wurde der Stahlbeton erfunden.
Der französische Gärtner JOSEPH
MONIER war es leid, dass seine großen Pflanzenkübel immer
wieder zerbrachen. So verstärkte er diese einfach mit Eisendrähten,
die er in den Beton eingoss.
Dies war die Geburtsstunde des Stahlbetons. Durch die Erfindung des Portlandzements
und die Einführung des Stahl- sowie des Spannbetons ist der Anwendungsbereich
des Betons außerordentlich erweitert worden.