[Betonpraxis - Holcim] Gesteinskörnung#1

 

---

 

Allgemeines

 

Unter Gesteinskörnung versteht man in der Regel ein Gemisch aus Sand und Kies unterschiedlicher Korngröße. Das Gemisch aus den einzelnen Korngruppen bildet das Gerüst des Betons und sollte möglichst hohlraumarm aufgebaut sein. Eine qualitativ gute Gesteinskörnung hat gegenüber der umgebenden Bindemittelmatrix Zementstein verschiedene Vorteile:

• höhere Festigkeit

• bessere Dauerhaftigkeit

• keine Volumenveränderung infolge Feuchtigkeit, somit Reduktion des Schwindmaßes im Beton

• Aufnahme von Hydratationswärme und damit dämpfende Wirkung auf den Erhärtungsprozess.

Die Anforderungen an Gesteinskörnung sind in DIN EN 12 620 geregelt. Deren Verwendung für die Herstellung von Beton regelt DIN EN 206 bzw. DIN 1045-2. Rezyklierte Gesteinskörnung nach DIN 4226-100 darf gemäß der DAfStb-Richtlinie <Beton mit rezyklierte Zuschlag> verwendet werden. Seit 2008 müssen Gesteinskörnungen nach der AKR-Richtlinie in Alkaliempfindlichkeitsklassen eingeteilt werden (siehe auch S. 26 – 28).

 

 

---

 

Eigenschaften

 

Die wichtigsten Eigenschaften der Gesteinskörnung sind:

• Kornzusammensetzung

• Gesteinsqualität, Kornform und Oberflächenbeschaffenheit

• Sauberkeit

• Rohdichte, Schüttdichte (Raumgewicht) und Feuchtigkeitsgehalt.

 

 

---

 

Kornzusammensetzung

 

Die Anforderungen an die Kornzusammensetzung und die wichtigsten Eigenschaften von Gesteinskörnung enthalten DIN EN 12 600 und DIN V 20 000-103.

Die Kornzusammensetzung einer Gesteinskörnung ist bestimmend für die Packungsdichte (den Hohlraumanteil) des Korngerüsts. Zusammen mit der Oberflächenbeschaffen heit, der spezifischen Oberfläche und der Kornform der Einzelkörner ist die Kornzusammensetzung maßgebend für den Wasserbedarf und für die Verarbeitbarkeit des Betons verantwortlich.

Der Kornaufbau eines Korngemischs wird vom Mengenverhältnis der einzelnen Korngruppen bestimmt (Abb.1.3.3 bis 1.3.5). Durch Aussieben des Gemischs mit genormten Quadratlochsieben verbleibt auf jedem Sieb ein bestimmter Rückstand. Maßgebend ist die volumetrische Verteilung der Durchgänge mit ihren verschiedenen Korndurchmessern. Da aber weitestgehend alle Korngruppen einer Gesteinskörnung annähernd gleiche Rohdichten aufweisen, ist die übliche Darstellung in Massenprozenten bei der Angabe der Kornzusammensetzung ausreichend (Abb.1.3.13 bis 1.3.15).

Die verbindlichen Begrenzungssiebe für die Bezeichnung der Korn gruppen (Grund- und Ergänzungssiebsatz 1) und der Prüfsiebsatz zur Bestimmung der Kornzusammensetzung sind in Abb.1.3.6 dargestellt.

 

 

---

 

Gesteinsqualität, Kornform und Oberflächenbeschaffenheit

 

Die Praxis hat gezeigt, dass Korngemische mit ausschließlich gebrochenen Korngruppen gebrauchstauglich sind. Gebrochene Gesteinskörnungen können z.B. die Druck-, Zug- und Abriebfestigkeit des Betons verbessern, können jedoch seine Verarbeitungseigenschaften beeinträchtigen. Dem kann mit einer entsprechenden Anpassung des Zementleimvolumens entgegengewirkt werden.

Poröses und zu weiches Material beeinträchtigt die Qualität des Betons. Die Kornform (Abb.1.3.7), aber auch die Kornabstufung und die Oberflächenbeschaffenheit bestimmen im Wesentlichen den Wasserbedarf und die Verdichtbarkeit des Betons.

 

 

---

 

Sauberkeit

 

Verunreinigte Gesteinskörnungen vermindern die Betonqualität. So kann das Erhärtungsverhalten gestört und der Frostwiderstand gemindert werden. Aus diesem Grund wird die Gesteinskörnung bei der Aufbereitung gewaschen (Abb.1.3.8).

 

 

---

 

Rohdichte, Schüttdichte (Raumgewicht) und Feuchtigkeitsgehalt

Die Ursprungsmineralien und die Porigkeit der Gesteinskörnung bestimmen deren Rohdichte (Abb.1.3.9), die zur Stoffraumrechnung benötigt wird. Die Schüttdichte ist die Masse von lose geschüttetem Material pro Volumeneinheit. 
Der Feuchtigkeitsgehalt setzt sich aus der Oberflächen und Kernfeuchte zusammen, wobei die Kernfeuchte bei der Betonherstellung in der Regel eine vernachlässigbare Rolle spielt, so dass der Feuchtigkeitsgehalt mit dem Oberflächenwasser gleichgesetzt werden kann. Während der Feuchtigkeitsgehalt einer groben Gesteinskörnung bis zu drei Massenprozente betragen kann, liegt die Sandfeuchtigkeit in der Regel bei vier bis acht Massenprozenten. 
Der Feuchtigkeitsgehalt ist in der Stoffraumberechnung bei der Gesteinskörnung und beim Zugabewasser zu berücksichtigen.

 

 

---

 

Definitionen nach DIN EN 12 620

 

Bei den Gesteinskörnungen wird zwischen feinen (Sand, Brechsand) und groben (Kies, Splitt) Gesteinskörnungen sowie Korngemischen unterschieden, wie in Abb.1.3.11 zusammengestellt.

 

 

---

 

Feine Gesteinskörnungen (Sand, Brechsand)

 

Es gibt keine Absolut-Anforderungen mehr an die Kornzusammensetzung. Die Hersteller geben eine mittlere «typische Kornzusammen setzung» ihres Sandes an und müssen diese mit vorgegebenen Grenzabweichungen gemäß Abb.1.3.12 einhalten und dabei den in Abb.1.3.13 angegebenen Anforderungen der oberen Sieböffnung D entsprechen.

 

 

---

 

Grobe Gesteinskörnungen (Kies, Splitt)

 

Bei groben Gesteinskörnungen ist zwischen eng gestuften und weit gestuften zu unterscheiden.

• Bei eng gestuften groben Gesteinskörnungen wird lediglich eine Anforderung an den zulässigen Über- und Unterkornanteil gestellt.

• Bei weit gestuften groben Gesteinskörnungen sind neben den Anforderungen an den zulässigen Über- und Unterkornanteil auch jene an den Absolutgrenzwert und die Grenzabweichung für den Siebdurchgang eines zwischen den Begrenzungssieben liegenden mittleren Siebs einzuhalten (Abb.1.3.16).

 

 

---

 

Korngemische

 

Bei Korngemischen handelt es sich um Gemische aus feinen und groben Gesteinskörnungen, die nach geeigneten prozentualen Anteilen zusammengesetzt werden und Absolutgrenzwerten genügen müssen (blauer Bereich in Abb.1.3.17). In der Praxis bewährte Kornzusammensetzungen liegen in den rot gekennzeichneten Bereichen der Abb.1.3.17.

Um eine gleichbleibende Betonqualität einhalten zu können, sollte das Betonwerk mit dem Lieferanten einen definierten Bereich der Kornzusammensetzung vereinbaren, der einzuhalten ist.

 

 

---

 

Geometrische, physikalische und chemische Anforderungen

 

Die Gesteinskörnung nimmt im Beton den weitaus größten Volumenanteil ein. Wesentliche Eigenschaften, wie etwa die Frostwiderstandsfähigkeit, werden deshalb maßgeblich von den Eigenschaften der verwendeten Gesteinskörnung beeinflusst. Deshalb können neben den Anforderungen an die Kornzusammensetzung einer Gesteinskörnung in Abhängigkeit ihrer Verwendung auch verschiedene geometrische, physikalische und chemische Anforderungen gestellt werden. Die Dauerhaftigkeit wird über mineralogische Prüfungen nachgewiesen.

 

---