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Lehrstuhl für
Baustofftechnik
Beton ist bunt – über die Vielfältigkeit eines ganz besonderen Baustoffs –
Gemeinschaftsveranstaltung des Lehrstuhls für Baustofftechnik und des Lehrstuhls für
Stahlbeton- und Spannbetonbau der Fakultät für Bau- und
Umweltingenieurwissenschaften der Ruhr-Universität Bochum zum Girls’ Day 2008.
Wie erschafft man einen künstlichen Stein? Unter dieser Fragestellung begrüßten der
Lehrstuhl für Baustofftechnik sowie der Lehrstuhl für Stahlbeton- und Spannbetonbau
am 24. April 2008 15 Schülerinnen im Rahmen des Girls’ Day 2008.
Dass dieses Thema natürlich an der Bochumer Universität eine ganz besondere Rolle
spielt, erkannten die potenziellen Jungingenieurinnen bereits auf dem Weg von der
neuen Mensa zu den Versuchshallen. Vorbei an zahlreichen Betonpfeilern, -trägern und
hinüber über die klappernden Waschbetonplatten fiel den Schülerinnen doch sogleich
der besondere Charakter der vielfältigen betonarchitektonischen Landschaft der Ruhr-
Universität auf – und mit ihm auch die speziellen Probleme, die natürlich auch für die
Schülerinnen deutlich sichtbar waren:
Rissdurchzogene Bauteile, sichtbare, korrodierte Bewehrungsstäbe und Beton-
abplatzungen, soweit das Auge reicht.
Wie Schäden dieser Art von Beginn an vermieden werden können, worauf es bei der
Betonrezeptur ankommt, und wie sich die Eigenschaften des Betons steuern und
verändern lassen, sollten die Schülerinnen an diesem Nachmittag selbst erfahren.
Lehrstuhl für
Baustofftechnik
Nach einem kurzen Überblick über die wichtigsten Zutaten des Betons wurden die
vorbereiteten Komponenten aus Zuschlagkörnern, Wasser und Zement in einer
Betontrommel zu Frischbeton verarbeitet. Durch die dosierte Zugabe von Sand stellten
die Schülerinnen mit Kellen bewaffnet dann fest, wie sich die Konsistenz des Betons
verändert. Dass der frische Beton dabei schon „relativ schwer“ ist, konnten die
Teilnehmerinnen somit auch gleich erfahren.
Nicht nur zuschauen – sondern auch aktiv mit anfassen …
Um dem Motto der Veranstaltung gerecht zu werden, sollte nun anschließend der
„grauen Pampe“ Farbe verliehen werden. Denn das Motto lautete schließlich: „Beton ist
bunt“. Doch zunächst galt es, dafür den Beton aus der großen Rührtrommel in kleinere
Schüssel zu schaufeln.
… Berührungsängste gegenüber dem grauen Beton kannten die Schülerinnen nicht
Lehrstuhl für
Baustofftechnik
Als kreative Künstlerinnen erwiesen sich die Schülerinnen, als es um die
Farbgestaltung des Betons ging. Aus den Ausgangsfarben gelb, rot und grün wurden so
ganz eigene Farbgebungen kreiert. Nach kräftigem Rühren und Vermischen des Betons
mit den Farbkreationen konnte der nun eingefärbte Beton in die vorbereiteten
Schalungen gefüllt werden. Auf diese Weise entstanden vier in ihrer Farbgestaltung
sicherlich einzigartige Probewürfel.
Den Schülerinnen fiel auf, dass das Einfüllen des relativ zähen Betons sehr mühsam ist.
Fließfähigerer Beton würde sich viel besser eignen. Dass das Verhältnis zwischen
zugegebenem Zement und Wasser eine große Rolle für die Festigkeit und Qualität des
Betons spielt, hatten die Teilnehmerinnen bereits gelernt, und so stand fest: Um den
Beton fließfähiger zu machen, darf kein zusätzliches Wasser verwendet werden!
Vielmehr zeigte sich, dass über die Zugabe von Fließmittel der Beton in eine viel besser
zu verarbeitende Konsistenz verwandelt werden konnte. Der Rührtest mit den Kellen in
der Betontrommel zeigte das ganz deutlich.
Kleine Einweisung vor dem Spiel mit den Farben
Viel genauer ließ sich dass dann an einem kleinen Versuch messen. Mit dem
sogenannten „Ausbreitversuch“ wurde der Beton ohne Fließmittel mit dem nun
fließfähigeren Beton verglichen. Natürlich erkannten die
Nachwuchswissenschaftlerinnen schnell, dass sich der fließfähigere Beton viel
schneller ausbreitet, und das Messergebnis bestätigte auch diese Erkenntnis.
Lehrstuhl für
Baustofftechnik
Wie aber überprüft man nun, ob der Beton auch tatsächlich so fest ist, wie man ihn
benötigt? Dazu wechselte die Gruppe kurzerhand vom Betonkeller in die große
Versuchshalle.
Festigkeitsprüfung des Betons mit geballter Kraft von über 200 Tonnen
Dort stand bereits die Prüfmaschine bereit, einen Probekörper aus erhärtetem Beton
auf seine Druckfestigkeit zu prüfen. Das Ergebnis war erstaunlich: Obwohl der Würfel
nur eine Kantenlänge von 15cm besaß, hielt er dem Druck von umgerechnet mehr als
200 mittelschweren Autos aus. Erst dann rissen die Randbereiche des Würfels und
einige Stücke des Betons platzten vom Würfel ab.
Eine der wichtigsten Eigenschaften des Betons – die enorm hohe Druckfestigkeit – war
somit eindrucksvoll bewiesen. Doch wie sieht es aus, wenn der Beton gezogen wird?
Betonfestigkeitsprüfung - gespanntes Warten auf den großen Knall
Lehrstuhl für
Baustofftechnik
Zu diesem Zweck wurde ein liegender Betonzylinder in die gleiche Maschine eingebaut.
Durch den Druck der Maschine auf die Längsseite verformte sich der kreisförmige
Querschnitt. Während die Druckkräfte senkrecht durch den Kreisquerschnitt liefen,
wurde dieser mit zunehmender Kraft immer breiter. Mit einem lauten Knacken riss
dann plötzlich der Probezylinder in zwei Hälften. Die Zugkräfte hatten ihn in zwei
nahezu gleich große Teile zerteilt.
Kleine Würfel mit großer Wirkung
Wie unterschiedlich Beton sein kann, konnten die Schülerinnen dann an verschiedenen
Betonkörpern selbst erfahren. Sowohl die Gewichtsunterschiede zwischen Leicht-,
Normal- und Schwerbeton, als auch die verschiedenen Bewehrungsmöglichkeiten
wurden anschaulich und ausführlich untersucht.
Der Rückprallhammer forderte von den Teilnehmerinnen schon einiges an Kraftaufwand.
Lehrstuhl für
Baustofftechnik
Wieso die vielen Betonschäden an der Universität auftreten, zeigte sich dann in einem
weiteren Versuch: Die fortschreitende Karbonatisierung und die damit verbundene
Korrosionsgefahr des Stahls im Beton ließ sich mit einfachem Besprühen eines
Betonfragments zeigen. Die Indikatorlösung „Phenolphthalein“ verfärbt die „gesunden“
Betonstellen rosa, während die „kranken“, karbonatisierten Betonbereiche grau
verbleiben.
Dass man die Festigkeit des Betons auch prüfen kann, ohne ihn dafür zerstören zu
müssen, erfuhren die Schülerinnen dann zum Abschluss der Versuchsreihe. Mit dem
Rückprallhammer testeten die Teilnehmerinnen die Festigkeiten verschiedener Würfel
sowie einer Stütze der Versuchshalle.
Doch auch das Ablesen der Werte war nicht ganz so leicht.
Bevor es für die Teilnehmerinnen an der Zeit war, sich von der Ruhr-Universität wieder
zu verabschieden, verschafften Sie sich an einigen Stellen der Universität noch einen
genauen Eindruck vom Zustand sowie von der Sanierungsbedürftigkeit der Gebäude
und Bauteile. Beim Anblick der rostenden Bewehrungsstähle und tiefen Betonlöcher in
den Stützen war den Schülerinnen sofort klar: dieser Beton dort ist krank – und rosa
verfärbt sich der nicht mehr.