Der Burj Khalifa in Dubai, mit fast 830 Metern, das höchste Gebäude der Welt.
DIE ANFORDERUNGEN AN DIE EIGENSCHAFTEN VON BETONEN WERDEN IMMER DIFFIZILER – PARALLEL DAZU GESTALTEN SICH FESTIGKEITSPRÜFUNGEN KOMPLIZIERTER
Beton war über lange Zeit ein klassisches Drei-Stoff- Gemisch aus Kies, Wasser und Zement als Bindemittel. Festigkeit, Witterungsbeständigkeit, schlankes Bauen sind Vorteile dieses künstlich hergestellten Baustoffes, der sowohl an der Luft als auch unter Wasser hydraulisch erhärtet. An den Grundbestandteilen wird seit Jahrzehnten geforscht und verbessert, High-Tech-Betone sind heute Mehr-Stoff-Systeme aus Zement, Gesteinskörnung, Wasser, Zusatzmitteln, Zusatzstoffen, ggf. künstlich eingeführter Luft oder weiteren Komponenten. Je nach Bauzweck verändern sich die Anforderungen an den Baustoff. Spezialisten, die die Beton-Rezepturen auf Wunsch anpassen können, sind gesuchte Experten. Kerstin Kupfer aus Forchheim ist eine dieser Fachkräfte. Bevor sie im Spätsommer 2022 zur LGA wechselte, hat sie Jahrzehnte für Betonwerke gearbeitet und solche Rezepturen entwickelt: „Wohnfläche ist teuer und kostbar. Will man Platz sparen, müssen in Wohnhäusern Stützen und Wände schlanker werden, aber die Tragfähigkeit soll trotzdem gleich bleiben“, schildert sie ein klassisches Aufgabenfeld. Was für Wohnhäuser gilt, wird erst recht nachgefragt, wenn immer mehr in die Höhe konstruiert wird. Auf Wikipedia kann man nachverfolgen, wie der Wettstreit der höchsten Türme der Welt in immer kürzeren Zeitabschnitten ausgefochten wird. So steigen die Anforderungen an Beton, seine Druckfestigkeit, seine Dichte, die Nachhaltigkeit, die Resistenz gegen Säuren und Salze und auch an die Sichtbetonqualitäten.
Für Kerstin Kupfer hat sich das Aufgabengebiet durch den Wechsel zur LGA verändert. „Die Betonüberwachung wird auf dreierlei Weise garantiert“, erläutert sie., 1. Die Betonrezeptur und die Eigenüberwachung im Transport-Betonwerk, 2. die Eigenüberwachung auf der Baustelle sowie 3. die Fremdüberwachung auf der Baustelle und, zweimal im Jahr, unangekündigt die Fremdüberwachung im (Transport-)Betonwerk. Dazu geht sie in die Betriebe und entnimmt Betonproben, die in den LGA-Laboren untersucht werden. Neben der unabhängigen Prüfung wird aber die LGA wie üblich auch beratend und als Dienstleister tätig. Ein kürzlich erteilter Auftrag (s. u.) zeigt, wie diffizil die Anforderungen bei der Prüfung von hochfesten Betons geworden sind.
Besondere Ansprüche an die Festigkeit des Baumaterials stellen sich zum Beispiel für die Hersteller von Windkraftanlagen. In bis zu 120 Metern Höhe drehen sich die Rotoren, die Betonkonstruktionen werden im freien Gelände platziert, Witterung, Wind und enormer Druck lasten auf ihnen. „In einen konkreten Fall konnte der Hersteller die Prüfung kurzzeitig nicht durchführen, wir sind für ihn eingesprungen.“ Vom Frischbeton wurden Proben entnommen und zylinderförmige Probekörper (10 cm Durchmesser, 20 cm hoch) erstellt. Dessen Festigkeit musste geprüft werden, die Anforderung lautete 115 Mpa. Das sind 115 N/ mm2, also mussten 92 Tonnen Gewicht auf die Oberfläche des Probekörpers aufgebracht werden.
Bei normalem Beton zeigt ein Körper an, dass er zerbrechen wird, indem er Risse bekommt. Hochfester Beton reagiert lange nicht sichtbar auf den Druck, bis zu dem Augenblick, in dem er birst. Die Prüfpresse steht im LGA-Labor auf einer dicken Stahlplatte, der Raum ist durch ein Gitter geschützt. Lange läuft der Versuch – und man sieht keine Veränderung, während der Druck auf den Betonzylinder immer größer wird. Dann – urplötzlich – zerbirst der Prüfkörper in tausende Teile, die mit großer Geschwindigkeit auseinanderspritzen und durch das Gitter abgehalten werden. Es staubt und rumst und das Ergebnis wird den Kunden freuen: Bei 150 N/mm² hat der „Knall“ stattgefunden, der Sollwert wurde überschritten.
FESTIGKEIT VON BETON
Anhand der ermittelten Druckfestigkeit lässt sich Beton Festigkeitsklassen zuordnen. Danach hat z. B. ein C 30/37 die charakteristische Zylinderdruckfestigkeit von 30 MPa und eine Würfeldruckfestigkeit von 37 Mpa. Das C kommt vom englischen Concrete = Beton. Betone mit einer Festigkeitsklasse von C 8/10 bis C 50/60 gelten als Normalbetone. Ab einer Festigkeit von C 55/67 bis C 100/115 spricht man von hochfestem oder Hochleistungs-Beton. „Ultrahochfester Beton“ erreicht Festigkeiten von über C 150.
Die Prüfpresse im LGA-Labor: der Prüfkörper zerbirst in tausend Teile.
