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Beton im kulturgeschichtlichen Zusammenhang
Betoninstandhaltung – differenzierte Betonsanierung
 
Architekten, Ingenieure und Maler tragen im Umgang mit dem ihnen anvertrauten und verarbeiteten Beton Verantwortung. Der natürliche Alterungsmechanismus, dem mit einer einfachen, regelmässigen Instandhaltung zu begegnen ist, sollte schon bei der Planung einberechnet werden. Zum Beispiel ist der karbonatisierende und älter werdende Beton nämlich grundsätzlich nicht «krank», auch leidet er nicht an «Betonkrebs» und noch weniger braucht er «Doktoren» und deren «Medikamente» für einen «heilenden» oder gar «vorbeugenden» CO2-Schutz. Vielmehr hilft dem Beton, Begriffe wie Instandsetzung und Instandhaltung auseinander zu halten und Schadensbilder mit einem differenzierten Blick für den Beton als komplexes und lebendiges Ganzes zu begegnen.

Beton wird durch Mischen von Zement, grober und feiner Gesteinskörnung und Wasser hergestellt. Die Qualität und das Mischungsverhältnis dieser Ausgangsstoffe müssen die Anforderungen des zukünftigen Festbetons als Bauteil erfüllen. Die angestrebten Betoneigenschaften müssen auch während des Einbauprozesses – vom fertig gemischten Beton, wie er das Werk verlässt, über den Transport, dem Einbringen in die Schalung bis hin zur Ausschalung und Nachbehandlung – kontrolliert und nachbehandelt werden.

Kulturgeschichtlich entscheidender Baustoff
Die Geschichte der hydraulischen Bindemittel beginnt 14’000 v. Chr. Die modernen Zemente sind hingegen erst 120 Jahre alt, und ihre Erforschung und Entwicklung ist noch lange nicht abgeschlossen. Der Beginn der Entwicklung des Baustoffes Beton geht auf die Entdeckung der Römer zurück, dass Kalkbindemittel mit hydraulischen Eigenschaften nicht nur sehr witterungsresistent sind, sondern sogar das Bauen im Wasser und Bauwerke unter Wasser ermöglichen. Hafenanlagen, Aquädukte und Strassen waren als Infrastrukturbauten entscheidend für die militärische und kulturelle Expansion des römischen Reiches. Es ist kaum übertrieben, sowohl den römischen Opus Cementitum als auch den heutigen Beton als kulturgeschichtlich entscheidende Baustoffe zu betrachten.

Gärtner erfand Eisenbeton
Unwissend der Tatsache, dass Eisen und Beton sich unter Temperaturänderung vergleichbar verhalten, erfand der Gärtner Joseph Monier 1849 gleichsam den Eisenbeton. Er produzierte Pflanzgefässe mit Zementmörteln, die als «très chic» galten. Die Sprödigkeit des erhärteten Mörtels führte aber oft zum Bruch der Gefässe. Eine enorme Verbesserung brachte seine Armierung mit Eisendrähten. Auf die Idee kam der Gärtner, weil Pflanzen mit grazilen Stielen dann sehr zäh waren, wenn sie eine Armierung aus Fasern aufwiesen. Monier erweiterte damit unbewusst den zwar äusserst druckstabilen, aber spröden Beton um die Eigenschaft, Zugkräfte aufnehmen zu können. Genauso wie Monier darauf angewiesen war, stabile, aber auch möglichst dünnwandige Pflanzgefässe herstellen zu können, ermöglichte die Armierung des Betons bei Bauwerken immer schlankere Bauteile. Damit ist ein weiterer, zentraler Grundstein für den unvergleichlichen Einfluss des Eisenbetons auf Architektur und Kultur des folgenden Jahrhunderts bis in unsere Zeit gelegt. Denn im gleichen Masse wie die Dimensionierungen von Betonbauteilen so reduziert werden konnten, erhöhten sich die Spannweiten generell. Flachdecken waren nun endlich möglich.

Heldenhaftigkeit des Betons und die Gefahren
Gleich einer Achillesferse, führt aber genau dieses Potential des Stahlbetons zur häufigsten Ursache, die Betonbauten zu Sanierungsfällen werden liess. Die mögliche Korrosion der Armierung als technische Gegebenheit des Eisenbetons wurde leider bis in die 70er Jahre des letzten Jahrhunderts bei Bauten oft nicht genügend berücksichtigt. Vorrang hatte das Streben nach immer schlankeren Bauteilen bei gleichzeitiger Erhöhung der Armierung. Die Überdeckung der Eisen mit Beton wurde dabei immer geringer. Eisen und Stahl korrodieren bekanntermassen bei gleichzeitiger Anwesenheit von Wasser und Sauerstoff. Im Beton sind die Armierungseisen jedoch von hochalkalischem Kalzium-hydroxid umgeben. Diese Alkalität verhindert den Prozess der Korrosion von Eisen durch Sauerstoff. Kalziumhydroxid entsteht aus den Kalkgesteinen, die zusammen mit silikatischen Gesteinen zur Herstellung von Portlandzement verwendet werden. Kalziumhydroxid Ca(OH)2 reagiert chemisch mit Kohlensäure CO2. Dieser Prozess wird als Karbonatisierung bezeichnet. Das Produkt dieser Reaktion ist Kalziumkarbonat CaCO3, es entspricht chemisch dem ursprünglichen Kalkstein und ist gleich diesem pH-neutral.

Die Korrosion der Armierungseisen gefährdet Betonbauwerke in zweierlei Hinsicht: Einerseits wird durch Korrosion der statisch wirksame Querschnitt der Eisen bis zu deren gänzlichen Auflösung reduziert, und andererseits führt die chemische Aufnahme von Sauerstoff des Eisens zu einer Volumenvergrösserung, die zu Rissen und Abplatzungen von Beton führt. Dieser effektive Verlust an Material verringert also gleichzeitig die Kapazität des betroffenen Bauteils, Zug- und Druckkräfte aufzunehmen. Korrosionsschäden an einzelnen Stellen oder einem Bauteil können dazu führen, dass das gesamte Gebäude gefährdet ist.

Überreaktion mit dramatischen Folgen
Diese Zusammenhänge können erwiesener-massen dramatische Auswirkungen haben. Wesentlich dramatischer war aber die Reaktion vor zwanzig Jahren auf diese Erkenntnis. Der Beton schlechthin geriet in die Schlagzeilen, die Begriffe wie «kranker Beton» oder gar «Betonkrebs» schufen. Dieser Epidemie und dem scheinbar schier unendlichen Heilungs- beziehungsweise Sanierungsbedarf standen sogleich ein Heer von Betonärzten und Produzenten von Betonmedikamenten gegenüber. Seither ist der Beton scheinbar zumindest nie mehr ganz gesund geworden.

Die Konsequenzen der nun bekannten Ursachen und Schädigungsmechanismen werden neben der teils sehr lukrativen Dramatik auch ganz pragmatisch und sinnvoll beim Bauen mit Beton umgesetzt. Die aktuellen, normativen Forderungen an Beton-rezeptur, Dichtigkeit und Überdeckung der Armierungseisen wie auch die entsprechende Regelung und Überwachung der Ausführung führen zu Betonbauten von hoher Qualität und Dauerhaftigkeit. Dabei darf nicht unerwähnt bleiben, dass nicht zuletzt durch diese Anstrengungen zahlreiche Betonbauten in der Schweiz international Massstäbe in Architektur und Ausführung setzen.

Betonrenovation und Betonunterhalt fehlen im Sprachgebrauch
Jedes Bauwerk und jeder Baustoff befindet sich in einem permanenten Veränderungsprozess, der gemeinhin als Alterung bezeichnet wird. Dieser Alterung wird mit Instandhaltung in Form von Unterhalt und Renovation begegnet; einfache und wiederkehrende Massnahmen sichern die Gebrauchstauglichkeit des Bauwerks. Ist diese eingeschränkt, liegen bereits Schäden vor – eine Instandsetzung wird nötig. Komplexere, einmalige Massnahmen sind dann notwendig, um den Ist-Zustand wieder in den Soll-Zustand zu überführen. Ungeachtet dieser Sachverhalte wird bei Betonbauten in jedem Fall sofort von Instandsetzung oder Sanierung gesprochen. Der Begriff der Betonrenovation oder des Beton-unterhaltes fehlt gänzlich in unserem Sprachgebrauch.

Karbonatisierung stärkt den Beton
Die Eisen der Bewehrung im Stahlbeton sind bei vollständiger Umhüllung im nicht karbonatisierten Zementstein durch die hohe Alkalität wirksam vor Korrosion geschützt. Das sich hartnäckig haltende, zentrale Krankheitsbild des Betons ist daher die Karbonatisierung. Diese ist aber ein Prozess, der noch nicht einmal mit Altern zu bezeichnen ist. Der Beton wird durch die Karbonatisierung nämlich nicht etwa geschwächt, sondern erfährt im Gegenteil eine Erhöhung seiner Festigkeit und Dichtigkeit. Beides sind Eigenschaften, die als Qualitätsmerkmale gefordert werden und zur Dauerhaftigkeit des Betons entschieden beitragen.

Um den Zustand eines Betonbauwerks zu beurteilen, reicht eine einmalige Messung der Tiefe der Karbonatisierung (Karbonatitisierungsfront) keineswegs. Selbst die Lage der Armierung in Relation zur Karbonatisierungsfront und offensichtliche, punk-tuelle Schäden lassen noch lange keine abschliessende Aussage über den Zustand des Bauteils oder des Bauwerks zu. Zur Analyse gehören alle Beobachtungen am Bau – Alter, Expositionen – sowie ausreichende Messdaten und gegebenenfalls Sondierungen. Damit eine Empfehlung der erforderlichen Massnahmen gegeben werden kann, müssen zusätzlich zu den Aspekten der Sicherheit auch die Ansprüche des Nutzers oder Bauherrn bekannt sein. Zur Beurteilung des Zustands und Empfehlung von Massnahmen müssen die Ursache, der Schadensmechanismus und aber auch die Prognose der weiteren Schadensentwicklung klar und plausibel sein.

Inadäquate Massnahmen werden selbst zu Schadensmechanismen
Der Entscheid für die einzelnen Massnahmen muss differenziert und relativ zum Schadensausmass getroffen werden. So können, bedingt durch die seinerzeitige Ausführung, nur einzelne Eisen von Korrosion betroffen sein, weil sie unmittelbar an der Oberfläche liegen. Der Rest der Fläche ist aber in einwandfreiem Zustand. Weiter sorgen in vielen Fällen – selbst wenn die Eisen vollständig im karbonatisierten Bereich liegen – mehrere periphere Faktoren dafür, dass die Eisen trotzdem nicht rosten, denn für eine Korrosion braucht es Sauerstoff und immer auch ausreichend Feuchtigkeit. Wenn in solchen Situationen durch vorschnelle, inadäquate Massnahmen die Lagebedingungen verändert werden, wird damit auch das Risiko eingegangen, dass diese gut gemeinten Massnahmen selbst zu Schadensmechanismen werden. In der Mehrheit der Fälle ist statt einer dramatischen Betoninstandsetzung mit un-bedingtem Karbonatisierungsschutz eine differenzierte Instandhaltung mit Reprofilierung von punktuellen Schäden, maximalem Wasserschutz auf Silanbasis und einer egalisierenden, mineralischen Lasur der erfolgreichere und nachhaltigere Weg.

Auch in der Betoninstandsetzung besteht der verbreitete und fahrlässige Trugschluss, der durch eine Instandsetzung erreichte Zustand würde von ewiger Dauer sein. Betonflächen müssen wie sonstige Fassadenflächen unterhalten und instandgehalten werden, was für sanierte Betonflächen genauso gilt. Jede Sanierungsmassnahme muss deshalb auch selbst wieder renovierbar sein.
erez

Beton-Seminar
Am 20. Juni 2008 veranstaltete COVISS zum zweiten Mal ein Beton-Seminar für -Architekten, Ingenieure, Handwerker und Bauherren. Das Seminar ermöglichte einen vertieften Einblick in die Betongeschichte, Betontechnologie und Betonästhetik. -Ferner richtete es die Aufmerksamkeit auf Verhaltenseigenschaften von Beton und Beton-Oberflächen und fragte nach den Einflüssen auf die Betonästhetik und die Folgen. Wie kann eine Fassade aus massivem Beton veredelt werden? Wie die Ausstrahlung des Betons weicher, wertvoller, atmosphärischer wirken? Wie seine Oberfläche zugänglicher gemacht werden? Kann eine Nachbehandlung des Sichtbetons den Charakter des Betons stützen, ohne ihn gleich wieder zu negieren? Lässt sich eine «missratene» Sichtbeton-Ober-fläche korrigieren und somit vor dem Abbruch bewahren?

Thomas Klug, Geschäftsführer der Keimfarben AG, Diepoldsau, gab den Anwesenden fast schon philosophische Gedanken zum Thema «Beton – Farbe – Mensch: Möglichkeiten eines Trialogs» auf den Weg. Der differenzierte Umgang mit Beton und Farbe widerspiegelt eine Kultur der Sorgfalt, des Respekts und der Offenheit.

Marianne Huber, Betontechnologin HTA, Steckborn, führte mit technisch unter-mauerten Informationen in die «Farbigkeit und Betonästhetik» ein. Selbstsprechende Bildbeispiele rundeten den Vortrag ab.

Ruedi Schlotterbeck, dipl. Malermeister und Inhaber der Maler Schlotterbeck AG, Ebikon/Luzern, zeigte anhand eindrücklicher Beispiele u. a. auf, dass gekonnte Sichtbeton-Kosmetik im Extremfall den teuren Abbruch eines missratenen Sichtbetons verhindern kann.

Weitere Seminare sind in Planung. Mehr Informationen unter www.coviss.ch.
 
 
Ausgabe "2008/5 - August" bestellen
 
Text Marianne Huber, Architektin ETH SIA, Betontechnologin HTA; Gregor Eigensatz, COVISS
Bild Christian Kerez
 
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