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BETON aus Leidenschaft und Profession

Geschichte des Betons

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Der Begriff Beton kommt aus dem Altfranzösischen und geht auf Bernard de Belidor zurück, der das Wort Béton erstmals 1753 in seinem Standardwerk ↑„Architecture hydraulique“ verwendete.

Altertum

Schon vor 14.000 Jahren verwendeten Handwerker in der heutigen  östlichen Türkei Mörtel als Bindemittel, um Ziegelsteine zu mauern. Der Mörtel bestand aus gebranntem Kalk. Gebrannter Kalk wurde auch von den Ägyptern beim Bau der Pyramiden verwendet. Über die Griechen gelangten diese Techniken ungefähr im 3. Jahrhundert v. Chr. in das damalige Römische Reich. Sie waren die ersten, die mit Beton arbeiteten. Anfang des 3. Jh. v.Chr. tauchte der Kalkmörtel aus natürlichen hydraulischen Bindemitteln in der Campagna (Umgebung Roms) auf, vermischt mit Steinmaterial auch als Kalkbeton (opus caementicum); dieser entwickelte sich rasch zum wichtigsten römischen Baumaterial und verdrängte gegen Ende der Republik das reine Quadermauerwerk . Den Bau mit behauenen Steinen hatten die Römer von den Griechen übernommen und durch die Technik des Mörtelbaus ergänzt. Der römische Kalkmörtel schuf gleichzeitig die Voraussetzung für die Weiterentwicklung der von den Etruskern übernommenen Bogen- und Gewölbekonstruktionen

[An dieser Stelle darf gefragt und angemerkt werden, ob die begriffliche Abgrenzung zwischen Mörtel und Beton evtl. durch die Jahrhunderte und die Übersetzungen „schärfer“ vorgenommen wurde, als dies in der Baupraxis tatsächlich war. Die Gemenge aus Einzelkörnern, die für die Herstellung von Mörtel oder Beton geeignet sind, bilden mit dem erhärteten Bindemittel ein künstliches Konglomerat und sind von manchen natürlichen Konglomeratgesteinen mitunter nicht leicht zu unterscheiden.]

Römerzeit

Der Betonbau erfuhr in der römischen Kaiserzeit seine erste Blüte. Die Römer entwickelten das Opus Caementitium, aus dessen Namen das Wort Zement abgeleitet ist. Die Bestandteile des Opus Caementitium, des römischen Betons, sind gebrannter Kalk, Wasser, (Vulkan-)Sand und Bruchsteine. Kalkbrenner, die Magister Calcariarum, brannten den Kalk bei etwa 1000° C. In Deutschland war den germanischen Völkern zwar bereits vor der Anwesenheit der Römer das Kalkbrennen bekannt, aber Kalk wurde von den Germanen zunächst überwiegend als Farbe für die Bemalung von Gegenständen genutzt. Dennoch war der Einfluss der römischen Kalkbrenner  auf die Entwicklung der Kalkbrenntechnologie, die Mörtelherstellung und somit auch auf das Bauen in Deutschland von großer Bedeutung.

[Über die Entwicklung der Kalkbrenntechnologie in Deutschland, gibt der folgende Link einen sehr guten Einblick: ↑mehr zur Kalkbrenntechnologie]

Eine wesentliche Verbesserung, die von den Römern entwickelt wurde, war die Verwendung inerter Zuschlagsstoffe, die im Wesentlichen aus Resten von gebranntem Ziegelmaterial bestanden und die Eigenschaft besitzen, bei Temperaturänderungen keine Risse zu bilden.

Bestimmte Zuschlagstoffe ließen den Mörtel wasserbeständig und unter Wasser hart wie Fels werden. Mit Sand und Kies vermischt ergab dieser Mörtel einen ausgezeichneten Beton, der für das im 2. Jahrhundert v. Chr. eingeführte Gussmauerwerk verwendet und zwischen Holzverschalungen oder Mauerwerk vergossen wurde.

Colosseum_in_Rome_wikipediaDer „römische Beton“ war von so hoher Qualität, dass die damit erstellten Bauwerke die Zeit bis heute überdauerten. Grosse Teile des ↑Kolosseums in Rom bestehen aus römischem Beton, ein weiteres Beispiel römischer Beton-Baukunst ist das Pantheon in Rom, dessen betonierte Kuppel einen Durchmesser von 43 m aufweist. Diese gewagten Abmessungen waren der vorrömischen Baukunst unbekannt und wurden erst wieder in unserem Jahrhundert erreicht. Das Bemerkenswerte an dieser Kuppel war ihr geringes Gewicht bei gleichzeitiger Stabilität. Am Ansatz ist die Kuppel 6 m dick um sich nach oben hin bis auf 1,5 m zu verjüngen.  Auch die verwendeten Materialien wurden nach oben hin leichter. Ganz oben benutzte man leichten vulkanischen Bimsstein als Zuschlagsstoff.

Eine wesentliche Verbesserung, die von den Römern entwickelt wurde, war die Verwendung inerter Zuschlagsstoffe, die im Wesentlichen aus Resten von gebranntem Ziegelmaterial bestanden und die Eigenschaft besitzen, bei Temperaturänderungen keine Risse zu bilden.

Bestimmte Zuschlagstoffe ließen den Mörtel wasserbeständig und unter Wasser hart wie Fels werden. Mit Sand und Kies vermischt ergab dieser Mörtel einen ausgezeichneten Beton, der für das im 2. Jahrhundert v. Chr. eingeführte Gussmauerwerk verwendet und zwischen Holzverschalungen oder Mauerwerk vergossen wurde.

Mittelalter

Mit dem Mittelalter geriet der Betonbau angeblich in Vergessenheit, das Wissen um das Opus Caementitium ging verloren bzw. wich anderen Prioritäten. Da der Transport der Baumaterialien für den mittelalterlichen Baubetrieb eine sehr aufwändige und kostspielige Angelegenheit war, benutzte man vorzugsweise die am Ort vorkommenden Materialien.Vielerorts herrschte die Bauweise aus Holzfachwerk vor, das mit Weidenruten oder Stroh und Lehm gefüllt war. Für den Bau von Steinhäusern verwendeten die Bauleute meist einen an der Luft härtenden Kalkmörtel (Lehm-/Kalk-/(Sand-)-Mörtel). Für Fundamente verbaute man teilweise mit Ziegelmehl versetzte Mörtel.

17. Jahrhundert

Ab 1648 entstand ein reger Handel mit Tuffgestein aus der Eifel zwischen Deutschland und Holland. Die Holländer mahlten das poröse vulkanische Gestein und nannten es „Trass“. Mit dem Gesteinsmehl lässt sich ein unter Wasser härtender Mörtel herstellen. Holländischer „Trass“ war auch im Ausland eine begehrte Handelsware.

Der Mathematiker Jakob I. Bernoulli entwickelte das Prinzip der Balkentheorie. Er schuf damit die Voraussetzung für das Verständnis von Kraftverläufen in auf Biegung beanspruchten Bauteilen.

18. Jahrhundert

Seit der Antike ist bekannt, dass Kalkbindemittel, die aus natürlichen mit Tonen verunreinigten Kalken (Kalkmergeln) gebrannt werden, oder denen man Ziegelmehl zusetzt, hydraulische Eigenschaften aufweisen. Dies basierte jedoch auf dem gewonnenen Erfahrungsschatz.

Erst der Engländer John Smeaton (1724-1792) wies 1759 dezidiert darauf hinauf, dass auf die Zugabe von puzzolanischen (vulkanischen) Zusatzstoffen verzichtet werden kann. Er entdeckte die Bedeutung des Tongehaltes für die hydraulischen Eigenschaften des aus einem natürlichen Gemisch von Kalkstein und Ton hergestellten Wasserkalkes und benutzte 1774 solchen Kalk beim Bau des Leuchtturms von Eddystone.  Auf diese Entdeckung gestützt, erfand der Engländer James Parker (vor 1780-nach 1807) von Northfleet ein hydraulisch erhärtendes Produkt, das er aus dem nahe London abgebauter Septarienton, einem sehr stark tonhaltigen Kalkmergel, gebrannt hatte, und ließ ihn als Romancement patentieren. Zuvor wurden puzzolanische Zusatzstoffe als ‚Zement‘ bezeichnet. „Romancement“ war aber das Bindemittel selbst. Der Rohstoff wurde dabei knapp bis zur Sinterung erhitzt.

19. Jahrhundert

Natur und Wirkungsweise wurde 1830 durch Johann Nepomuk von Fuchs wissenschaftlich aufgeklärt.

Romanzement ist ein hydraulisches (im Wasser härtendes) Bindemittel, der über eine sehr kurze Abbindezeit verfügt. Romanzement ist kein Zement im heutigen Sinn, sondern mit hochhydraulischen Kalken (Wasserkalk) oder Trass und anderen Puzzolankalken vergleichbar.

Als eigentlicher Erfinder des Portlandzements gilt der Engländer Joseph Aspdin (1778-1855). 1824 erhielt er das Patent, in dem er den Ausdruck ‚Portland cement‘ benutzte. Dieser war noch kein Zement im heutigen Sinne, sondern künstlicher Romanzement. Die Bedeutung des Sinterns hat anscheinend als erster Isaac Charles Johnson (1811-1911) im Jahr 1844 erkannt, und mit seinem verbesserten Verfahren den „echten“, überbrannten Portlandzement in das Baugewerbe eingeführt, wo er aufgrund seiner überlegenen Härte den Romanzement schnell verdrängte.

Ein großer Qualitätssprung war  die Erfindung des Stahlbetons durch Joseph Monier (Patent: 1867), die hierfür verwendeten Eisenteile heißen bis heute noch Moniereisen (Häufiger wird allerdings der Begriff Bewehrungsstahl oder Betonstahl für Moniereisen verwendet).

Lesen Sie auch: Geschichte des Zements (14 Seiten als Pdf-Download, externer Link)

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Written by bauinformant

15. Juni 2009 um 18:35

Eine Antwort

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  1. Nach einer Information, deren Quelle ich zur Zeit leider nicht angeben kann, hat der Sohn von Joseph Aspdin, S. Aspdin, im Jahr 1843 erstmals Zementklinker gebrannt. „Das lag in der Luft!“

    Klaus Dierks

    2. April 2011 at 10:14


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