00:00:00: Ein Hörer hat mich um Informationen zum Stampfbeton gebeten, dem komme ich natürlich sehr gerne nach.

00:00:11: In einer frühen Episode dieses Podcasts geht es um das händische Betonieren also auch ein Themenfeld dass in diesem Bereich fällt.

00:00:22: Ich stelle in die Show notes diese Episode einen Link zu dieser frühe Episode.

00:00:29: Stampfbeton sagt in erster Linie darüber etwas aus, wie der Beton in die Schalung eingebracht wird und weniger über die Betonsorte.

00:00:44: Es sind aber nicht alle Betonsorten zur Herstellung von Stampf beton geeignet.

00:00:51: Stampf-Beton ist eine sehr frühe Technik des Betonierens Anfängen der Betontechnologie bewährt, wobei ich hier ganz bewusst von der Betonteknologie der moderne Sprecher also vom Betonieren mit Portland Cement als Bindemittel.

00:01:12: Es gibt ja schon diese Antike Form dieses römischen Opus cementitium und auch zum Opus Cementitium gibt es schon eine eigene Episode dieses Podcasts Einen entsprechenden Link in den Show-Notes.

00:01:30: Ganz elementar vielleicht, um ein paar Begriffe abzuklären.

00:01:35: Beton besteht aus drei wesentlichen Komponenten, Grundkomponentinnen.

00:01:41: Das ist einerseits der Zuschlagstoff dieser Zuschlagsstoffe, der wird oft auch dann als Schotter bezeichnet.

00:01:49: Dann gibt es einen Windemittel das ist der Zement und dann gibt's das Anmachwasser Mit Hilfe dessen man einerseits diese Mischung in eine ganz bestimmte Konsistenz bringt, dass es relativ einfach hier mehr Anmachwasser in dieser Masse ist.

00:02:11: Das ist total flüssiger als der Beton.

00:02:14: aber dieses Anmachtwasser ist auch die entscheidende Komponente das dann der Zement im Verlauf der Aushäritung diesen Hydradationsprozess durchmacht, dass also Zement das Wasser aufnimmt.

00:02:33: Das ist oft nicht so landläufig bekannt, dass Zement durch Wasseraufnahme aushärtet.

00:02:41: und da kommen wir jetzt schon in die Bereiche des Stampfbetons denn für die Festigkeit des Betons das Anmachwasser und das Bindemito Zement gemischt sind.

00:03:00: Hier gibt es einen Wert, der ist früher Wasser-Zementwert, aktuell heißt er Wasserbindemittowert.

00:03:07: Und der sollte im Idealfall bei etwa Nullkommar fünf, Nullkommer sechs liegen.

00:03:15: Das bedeutet dass Zementgewicht ist etwa doppelt so hoch als das Wassergewicht.

00:03:23: Wenn dieses Verhältnis gegeben ist, erfolgt eine ideale Aushärtung weil dann das Wasserangebot optimal ist.

00:03:33: Weil es dann die Wassermenge ist, die der Zement optimal zum Aushärten braucht.

00:03:40: Wenn man aber in diesem Verhältnis anmischt, ist die Mischung sehr trocken.

00:03:48: also das ist nicht ein Beton den man in einen flüssigen Zustand, in eine Schalung eingießen kann.

00:03:55: Sondern der ist eher wie Erde und man nennt diese Konsistenz auch Erdfeucht.

00:04:03: Ein weiterer Faktor für die Festigkeit des Betons entscheidend ist die Verdichtung.

00:04:10: also wie weit gelingt es diese einzelnen Komponenten zusammen zu pressen?

00:04:17: Und die Verdichtigung funktioniert beim Stampfbeton so wie der Name sagt, durchstampfen.

00:04:24: Das was ich jetzt geschildert habe diese Zusammenhänge die waren eigentlich schon zu Beginn des zwanzigsten Jahrhunderts bekannt also als diese ersten Betonbauwerke ausgeführt wurden war zum Beispiel dieser Wassersementwert und dies daraus resultierenden Feuchtigkeiten bekannt.

00:04:46: wenn man jetzt einen dünnflüssigeren Beton möchte wäre es falsch lediglich den Wasseranteil zu erhöhen, weil dann das Abbinden des Zementleims – also dieses Gemeng aus Wasser und Zement wird auch als Zement-Lein bezeichnet.

00:05:05: Nicht mehr so günstig, weil deshalb ist sie erforderlich auch gleichzeitig mit dem Wasseranteile den Zementanteil zu erhöhten.

00:05:16: Dann bleibt das Verhältnis Wasser Zement gleich erhalten, die Festigkeit bleibt gleich halten.

00:05:22: Allerdings gibt es hier zwei negative Begleiterscheinungen.

00:05:28: das eine ist dass in einem solchen Fall wesentlich mehr Zement verbraucht wird und Zement ist ein relativ teures Bindermittel.

00:05:39: Zement is den Bindemittel zu dessen Herstellung sehr viel Energie verbraucht wird der Inproduktionsprozess sehr viele CO² imitiert.

00:05:51: Dazu gibt es auch eigene Episoden, dieses Podcast.

00:05:55: sich stellt eine was speziell um diese chemischen Prozesse und diese Zementtechnologie und die Betonverrensung geht.

00:06:03: da stelle ich auch in die Show noch zu einem entsprechenden Link.

00:06:07: das heißt zement ist aber auch teuer.

00:06:10: und so wie zu Beginn des zwanzigsten Jahrhundert dass der große Einsatz von betonen begann Damals war man natürlich bestrebt von diesem wertvollen teuren Bindemittel, so wenig wie möglich zu verbrauchen und dennoch sehr hohe Festigkeiten zu erzielen.

00:06:27: Und ich denke da entsteht auch schon eine Aktualität für heute!

00:06:35: Ich denke auch heute ist es durchaus sinnvoll mit diesen Bindermittel-Zement sparsam umzugehen und da denke ich lohnt sich dieser Blick in die Anfänge der Betontechnologie und daher auch, denke ich durchaus ein gewisses aktuelles Interesse an Stampfbeton.

00:06:55: Die zweite negative Erscheinung wenn Sie den Zement- und Wasseranteil erhöhen also wenn sie letztlich den Zemmentanteil erhöhen unter mit dem Beton dünnflüssiger machen wollen ist diejenige das ja die Komponente welche beim Aushärten schwindet der Zementleim ist.

00:07:15: Also dieses Wasser-Zementgemenge, das schwindet und je höher der Anteil dieses Zementlimes ist, desto größer ist auch das Schwundmaß des Betons.

00:07:27: beziehungsweise wenn irgendwelche Zwingungen entstehen, wenn der Bauteil nicht gleichmäßig schwinden kann, wenn in seinem Schwenken behindert ist, dass es dann zur Rissbildung kommt.

00:07:39: also anzustreben mit einem möglichst geringen Zementanteil und damit verbunden aber einen günstigen Wasserbindemittelanteil zu arbeiten.

00:07:52: Und das Ergebnis ist eben diese erdfeuchte Mischung, vielleicht ist es hier notwendig als Einschub dazu zu sagen Es gibt in der modernen Betontechnologie natürlich jetzt Chemikalien sogenannte Verflüssiger die sie erlauben Auch bei einem geringen Zementleimanteil trotzdem eine entsprechende Viskosität, also Dünnflüssigkeit herzustellen.

00:08:21: Dass der Beton auf diese Weise auch in die Schwallung eingebracht werden kann.

00:08:26: aber wenn wir mal nur die Grundkomponenten, also Zuschlagstoffe in dem Mittelzement anmach Wasser betrachten dann ist die ökonomisch ja aber auch letztlich ökologische Mischung Diese erdfeuchte Mischung mit einem sehr geringen Wasserteil.

00:08:46: Damit man aber diese Mischungen verdichten kann, ist die traditionelle Methode und auch heute noch die Stampf-Bethode.

00:08:57: Das heißt, man bringt das Material den Frischbeton in relativ dünnen Schichten in die Schalung ein.

00:09:05: Also das ist ganz ähnlich wie beim Stampflehen letztlich je dünner die Schicht desto leichter lässt sie sich verdicht, also wir sprechen hier von Schichtstärken zwischen fünf und zehn Zentimetern.

00:09:18: Das heißt der Frischbeton wird in dieser dünnen Schicht in die Schalung eingebracht und dann wird wieder mit einem Stampfgerät verdichtet.

00:09:27: das waren über lange Zeitreimer nicht kennen das auch noch aus eigener Anwendung also etwa Beginn des einundzwanzigsten Jahrhunderts.

00:09:38: die Hand Stampfgeräte, die stellt man sich auf der Baustelle relativ leicht her.

00:09:44: In dem man einen Kantholzerabschnitt, also ein Kantholtz, zehnmal zwölf mal zwölft Zentimeter, wenn man einen kantholzarbschritt und mit einer Länge von vielleicht viertzig Zentimetern, weil man an dieses Kanthold zeitlich zwei etwa in Meter zwei Anzykroellatten annagelt, die als Handhaben gedacht sind dann kann man diese Lattenstücke, die natürlich dort wo man greift günstigerweise abgerundet sein sollten.

00:10:15: Die nimmt man dann in beide Hände hat einen Handstampfer und kann auf diese Weise durch gleichmäßiges Niederstampfen diesen in die Schalung eingebrachten Frischbeton verdichten.

00:10:27: Es gibt jetzt elektrische pneumatische Handstampfgeräte oder das mit maschinellen Einsatz auch möglich ist, aber wenn wir jetzt bei dieser ganz archaischen Form bleiben.

00:10:40: Bei der Arbeit mit Muskelkraft so erfolgt dieses Verdichten mit den Handstampfgeräten und so wird Schicht für Schicht eingebracht und entsprechend verdichtet und dann, wenn die Betonarbeit abgeschlossen ist, gibt es natürlich eine entsprechende Betonnachbehandlung das heißt ein Abdecken der Oberfläche damit eine zu schnelle Austrocknung verhindert wird, dass also dieses wenige Wasser das noch vorhanden ist bei diesem erdfeuchten Beton nicht verdunst denn auch zu wenig Wasser oder ungünstige Abwendungsergebnisse liefert.

00:11:23: Also eine entsprechende Nachbehandlung dann wenn da Beton beginnt auszuherzen und dann kann man durchaus die Oberfläche benetzen, wässern.

00:11:32: Also dann kann man das Angebot erhöhen weil sich ja da an der Zusammensetzung der Mischung nichts mehr ändert, dann holt sich letztlich der Beton das Wasser, dass er braucht und so kann man mit sehr einfachen Mittel ohne dem Einsatz von Betonchemie einen sehr guten Beton herstellen.

00:11:54: Da gibt es auch diesen Trick der sogenannten optimierten Siblinien.

00:12:00: Die Sieblinge sagt aus, in welcher Verteilung verschiedene Korngrößen im Zuschlagstoff verteilt sind.

00:12:11: Vielleicht kann ich sie zu folgendem Gedankenexperiment verführen.

00:12:16: Stellen Sie sich vor, Sie haben vier große Schotterkörner etwa mit Durchmesser von ca.

00:12:24: der Höhe von

00:12:24: ca.,

00:12:24: die durchmessenden Kornfraktionen werden jetzt in lauter Zwei Abortenzen angegeben.

00:12:31: Wir haben die Standardkorngrößen durch Messer zwei Millimeter, vier Millimeter acht Millimeter... ...sechzehn Millimeter und dreißig Millimeter.

00:12:42: Das sind jetzt diese Standardkorengrössen.

00:12:46: Unterstehen Sie sich vor ein Gefüge wo sie vier große Körner durch Messers zweiunddreißig mm besitzen?

00:12:54: Und die berühren sich wie vier Bälle!

00:12:58: dann gibt es im Zentrum zwischen diesen vier großen Körnern einen ganz bestimmten Zwischenraum.

00:13:07: Und es gäbe natürlich idealerweise gedacht genau eine Korngröße, welche genau in diesem Zwischenraum zwischen diesen Vierkörner passen.

00:13:18: und jetzt kann man immer weiter verfeinern.

00:13:21: Jetzt entstehen kleinere Zwischenräume in welcher wieder kleinere Körne exakt passt wenn es sich letztlich ein räumlich geometrisches Packungsproblem.

00:13:32: und aufgrund dieser Problemstellung kann man jetzt eine optimale Zusammensetzung dieser verschiedenen Kornfraktionen theoretisch errechnen, sodass rein aus dem Zuschlagstoff eine optimalle Packungstichte entsteht.

00:13:51: Das also von jeder Korn-Fraktion einen ganz bestimmten Prozentsatz in dem Zuschlagstoff miteinander optimal verbischt sind.

00:14:01: Weil wenn das der Fall ist, sind die Räume, die überbleiben welche dann mit dem Zementgleim erfüllt werden müssen, optimal klein und sie brauchen da natürlich minimale Mengen an Zement und wenn man bei einem bestimmten Wasser-Zementwert bleiben will, natürlich auch minimale Mengen an Wasser.

00:14:25: Letztlich also ein Minimum an Zementleim und dadurch auch letztendlich der geringste Verbrauch am Bindemittel, also da billigste ökologisch verträglichste und dennoch haltbarste Beton weil er ja durch diesen geringen Bindemetelanteil auch das geringeste Schwundmass besitzt.

00:14:47: Also dass wäre jetzt ein ideal fester sparsamer Stampfbeton, der eben dann durch Stampfen noch entsprechend verdichtet.

00:14:58: Bei dieser Kornzusammensetzung gibt es irgendwo eine Untergrenze denn wenn die Körner schon sehr klein sind also wenn sie in einer Größenordnung da Partikel des Zementes kommen dann würden ja diese ganze vielen kleinen, also dieser Mehlkornanteil so eine extrem hohe spezifische Oberfläche besitzen welche dann zu viel Zement brauchen würde damit jedes dieser Millionen Mehlkörenchen überzogen werden könnte.

00:15:31: Also da gibt es dann eine Untergrenze in dieser optimalen Sieblinie.

00:15:37: Wenn ich mir aber alte Stampfbetone aus der ersten Hälfte des zwanzigsten Jahrhunderts ansehen, dann sind das Kornzusammensetzungen wo diese kleinen Kornfraktionen fehlen.

00:15:52: Also da ist das kleinste Korn vielleicht vier Millimeter oder zwei Millimeter.

00:15:59: Das sind oft Sande bzw.

00:16:02: Schotter welche aus natürlichem Wasserläufen gewonnen wurden aus dieser Überlegung her um diesen Mehlkornanteil wegzubringen, gefaschen wurden.

00:16:16: Und wenn Sie eine solche, man nennt das Ausfallskönnung, wenn Kornfraktionen fehlen hier fehlen zum Beispiel die kleineren Korn-Fraktionen und sie trotzdem sehr sparsam mit dem Zementleim umgehen dann bekommen sie einen sehr prorösen Beton.

00:16:35: also der hat dann Natürlich keine Krobenporen, aber der hat im Maßstab der fehlenden Könnung also bis zu zwei Millimeter große Poren.

00:16:45: Das ist aber kein Nachteil!

00:16:47: Denn diese parösen Betone haben die besondere Eigenschaft dass in diesen Poren eindringendes Wasser welches im Winter gefriert sich soweit ausdehnen kann das es zu keinen Frostschädt kommt bzw dass durch solche Materialien auch Dampfdiffusionsprozesse möglich sind und, dass auch Sortionsprozese des Saums von unten teilweise unterbrochen werden.

00:17:17: Also solche Paar Rösenbetone – und sie werden es vielleicht auf dem Cover dieses Podcasts sehen, das ist ein Beton aus den Neunzehntzwanziger Jahren – haben wieder reale Befund zeigt extrem lange Lebens daran!

00:17:35: Zur damaligen Zeit war auch die Zementqualität noch deutlich höher als sie heute ist.

00:17:43: Moderne zementsorten Portlandkomposite-Zemente der Klasse Römisch II haben schon sehr viel Zumahlstoffe, also da ist dieser reine Zementanteil, dieser energieintensiv hergestellte Portlandzementklinger schon relativ gering So dass die auch, wenn zu wenig Bindemittel vorhanden ist.

00:18:10: Wenn das Bindermittel nicht mehr in dieser Masse vorhandene ist gar nicht mehr so gut abbinden.

00:18:15: und die Zementzorten welche zu Beginn des zwanzigsten Jahrhunderts verwendet wurden.

00:18:20: Die hatten noch wesentlich höhere Anteile an diesem eigentlichen Zement an diesem Ortland Zementlinger gibt es heute ja auch noch.

00:18:31: da sind Zement der klasse römische Eins, aber die sind oft gar nicht mehr so leicht im Handel zu bekommen.

00:18:39: Das heißt ich würde vor allen Dingen wenn ich so einen paar Rösenbeton herstelle, würde ich schon nach Möglichkeit danach trachten eine hochwertige Zementsorte zu bekommen weil man ja letztlich durch diesen sparsamen Umgang mit dem Zement nicht diese Zementmengen braucht, wie bei erkönnlichen Betonarschen.

00:19:03: Vielleicht noch ein Wort zum Mischen, worauf man natürlich achten muss ist dass der Zuschlagstoff nicht nass ist.

00:19:12: beziehungsweise wenn der Zuschlagstoff nass is abschätzen wie viel Wasser enthält der Zuschlagenstoss und diesen Wassernanteil dann beim Anmachwasser abziehen denn das Wasser wenn zum Beispiel der Schotterhaufen beregnet wurde.

00:19:30: Das Wasser, das am Schoter drauf ist natürlich genauso wirksames Anmachwasser als jenes welches sind die Mischmaschine dazuschütten?

00:19:41: Ich habe solche Beton eigentlich immer so hergestellt dass ich mir in der Misch-Maschine zuerst den Zementleim hergerichtet habe.

00:19:48: also ich hab das Anmachtwasser hineingegeben das heißt Hausnummer fünf Liter zehn Kilo Zement verwendet habe, habe aber dann nur einen Teil des Zements vielleicht zwei Drittel oder drei Viertel dazu gegeben und in der Mischmaschine aus dem Anmachwasser und den Zement einen möglichst sämig gleichmäßig gemischten Zementlein hergestellt, indem keine Zementbrocken mehr drin gewesen sind.

00:20:20: Dann den vielleicht noch etwas feuchten Zuschlagstoff hineingeschaufelt dann gut durchmischen lassen und dann noch den restlich berechneten Zement in kleinen Mengen dazugegeben.

00:20:35: Und dann, wenn noch zu viel offenkundig noch zu viele Zementler im Sichtbar waren vielleicht noch ein zwei Schaufeln Zuschlagstoff dazugegeben und so auf diese Weise eine Mischung hergestellt die dann wirklich erdfeucht ist relativ gleichmäßig vermischt ist und dann für das Einbringen in die Schalung und das Stampfen nach der traditionellen Handstampfmethode eigentlich recht gut geeignet ist.