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Baustoff mit vielen Optionen

18.08.2006

Spritzbeton wird zwar in erster Linie beim konstruktiven Tiefbau eingesetzt, findet aber auch zunehmend im künstlerischen Bereich wie auch beim Hochbau verstärkt Verwendung.

Ursprünglich und in erster Linie wird Spritzbeton als Baugrubensicherung verwendet, sprich im konstruktiven Tiefbau. Im Bereich von Tunnelausbrüchen oder generell in der Baugrube, wenn Bewährungsmatten eingespritzt werden bei Fels und Böschungssicherungen. Aber auch im künstlerischen Bereich findet er Anwendung und grundsätzlich lässt sich jeder Hochbau auch in Spritzbeton fertigen. Dazu stehen zwei Verfahren zur Verfügung – das Nassspritzverfahren und das Trockenspritzverfahren. Letzteres bringt mehrere Vorteile mit sich: Das Ausgangsmaterial ist trocken und kann dadurch gut gelagert werden. Der nötige Druck für die Förderung der Materialien steht auf der Baustelle üblicherweise zur Verfügung. Wenn nur ein halber Kubikmeter aus einer Sack- oder Siloware gebraucht wird, so ist dies leicht zu bewerkstelligen. Die Mischung mit Wasser erfolgt bei diesem Verfahren an der Düse, die bei Abschluss der Arbeiten zu reinigen ist. Das restliche Material kann mit Luftdruck trocken gereinigt werden. Beim Nassspritzen werden die Komponenten trocken transportiert, dann jedoch vor Ort gemischt und in der Spritzmaschine befördert – der Nachteil hierbei ist, dass bei Spritzende oder -pause die Maschine und die Leitung gesäubert werden müssen, da diese sonst zuwachsen, weil der Frischbeton hart wird. Es gibt unterschiedliche Maschinen für den Einsatz der beiden Verfahren:
Für das Nassspritzen wird zuerst ein Mischer benötigt, in dem das Material aufgearbeitet wird und dann fix und fertig in die Förderanlage kommt.
In der Förderanlage wird es im so genannten Dickstromverfahren transportiert, dabei wird die gesamte Masse durch den Schlauch durchgepresst.
Bei der Trockenspritzmaschine gelangt das Material trocken in die Maschine und wird trocken mit Luft bis hin zur Düse befördert. An der Düse wird das Material befeuchtet und ist sofort verarbeitet.

Direkte Verarbeitung

Ein weiteres Unterscheidungsmerkmal ist die
Verarbeitung mit oder ohne Verzögerer. Für die grobe Gestaltung kommt ein schnelles Bindemittel zum Einsatz, das keinerlei chemische Zusätze hat, aber nach wenigen Sekunden bereits hart wird – so können Formen gebaut werden. Wenn die Oberfläche mehr Struktur aufweisen soll, ist es sinnvoll, ein langsameres Produkt zu verarbeiten, damit nachgearbeitet werden kann. Sicherheit am Bau ist ein wichtiges Thema.
Beim Verarbeiten von Spritzbeton ist ein erhöhter Arbeitsschutz erforderlich. Generell wird mit Luftdruck gearbeitet, das heißt, dass wenn es zu einem Stopfer kommt, sich ein gewisser Druck im Schlauch aufbaut, der durchaus problematisch
werden kann. Schon allein aus diesem Grund müssen erhöhte Sicherheitsvorkehrungen getroffen werden. Aber auch der Düsenführer – das Material spritzt auf die Wand, ein kleiner Teil fällt als Rückprall herunter und kleine Steine fliegen herum – muss sich mit Handschuhen, entsprechender Kleidung und mit einer so genannten Spritzhaube sowie Helm und Brille für den Sichtschutz ausrüsten. Nur dann ist er optimal geschützt.
Was alles "in Spritzbeton" möglich ist, sollen die folgenden Anwendungen zeigen: Das erste Bauwerk ist die Fernmeldedirektion in Luzern, ein Beispiel aus dem Bereich der künstlerischen Gestaltung. Die Fernmeldedirektion hat im übertragenen Sinn mit dem Einfangen von Wellen aus dem Äther zu tun. So wurden im Eingangsbereich Bögen aufgestellt, welche die Wellen einfangen und dann ins Haus transportieren sollen. Dazu hat man ein Gerüst gebaut, das wie ein Trichter geformt ist. Das Gerüst wurde dann an der Unterseite zugeschalt, an der Oberseite wurden Bewährungsstäbe hineingebunden und dann hat man das Objekt zugespritzt. Durch den Einsatz eines langsamen Bindemittels konnte die Oberfläche geglättet werden.
Nach der üblichen Nachbehandlung, sprich ca. zwei bis drei Tage feucht halten, war das Objekt fertig. Die Nachbehandlung kann mit einem ganz feinen Wasserstrahl vorgenommen werden, indem die Oberfläche wiederholt angesprüht oder mit einem nassen Vlies behängt wird. Auch ein Verdunstungsschutz auf Paraffinbasis kann aufgesprüht werden, der, wenn die Oberfläche weiter künstlerisch behandelt werden soll, wieder abgetragen werden muss. Im Sinne des ersten optischen Eindrucks ist die weiße, schmierige Masse allerdings sicher nicht optimal. Für eine einwandfreie Oberfläche sind alle Vorkehrungen bezüglich Sichtbeton einzuhalten.
Das heißt, dass auch das Einhalten der
Frühfestigkeit, das richtige Aufbringen und das
entsprechend lange Schützen vor Wind, Sonne
und Regen verpflichtend sind. Schlagregen kann
die Struktur beeinflussen und die Oberfläche auswaschen.

Einhalten der Frühfestigkeit

Auf die Schutzzeiten der Oberfläche und die Festigkeitsentwicklung ist besonderes Augenmerk zu richten. Mit einem schnellen Spritzbeton
ist die Festigkeit ja schon nach ein paar Stunden
erzielt, die Nachbehandlung als solches sollte
mindestens drei bis sieben Tage erfolgen. Das
Objekt der Fernmeldedirektion zeigt, dass mit
Spritzbeton beliebige Formen gefertigt werden
können – im Tunnelbau wird ja auch über Kopf
gespritzt.
Es ist sogar über Kopf, vertikal wesentlich leichter zu spritzen als horizontal. Denn horizontal muss besonders sorgfältig gearbeitet werden, meistens wird ein zweiter Mann benötigt, der den Rückprall entfernt. Jedes Korn ist in eine Zementschlämme eingebettet. Wird der Frischbeton nun an die Wand gespritzt, dann
bleibt die Zementschlämme kleben und das Korn
kann herunterfallen – der so genannte Rückprall. Nach geringer Zeit ist die Bettung durch die
Zementschlämme dann so weich, dass das Korn
hängen bleibt. Es gibt aber immer noch einen
Rückprall, speziell wenn ein schnell abbindendes
Bindemittel verwendet wird.
Eine sehr interessante Ausführung zeigt eine Kamelrennbahn in den Vereinigten Arabischen Emiraten. Dort wurde die Zuschauertribüne konstruktiv errichtet. Auf eine entsprechend dimensionierte Stahlbetonsäule wurden Trägerelemente und dazwischen Stahlteile befestigt. Ein dünnes Maschengitter wurde in die verbleibenden Felder verlegt und in der Folge die ganze Fläche mit Spritzbeton zugespritzt. Eine massive Zeltform entstand. Dieses Beispiel zeigt, dass auch Spritzbeton ohne Schalung oder vorhandene Wand hergestellt werden kann, da das Gitter beim Spritzvorgang zuwächst.
Durch den Einsatz eines schnell erhärtenden Spritzbindemittels spielt es auch keine Rolle, wenn fünf oder aber 40 Zentimeter auf einmal aufgespritzt werden, weil der Beton sofort hart wird. Mit einem langsamen Bindemittel lassen sich nur zirka sechs bis sieben Zentimeter dicke Bauteile herstellen.
Darüber hinaus wird die Last des Frischbetons
so schwer, dass er wieder herunterfällt. Auch die
Abbindwärme ist ein Thema. Durch den raschen Abbindvorgang wird der Beton nach wenigen
Minuten heiß. Bis zu Schichtstärken von 30
Zentimeter spielt diese Wärmeentwicklung keine
Rolle.

Kunst am Bau

Für dickere Schichten muss eine Kühlung vorgesehen
werden. Die Welle der Berufsschule in Villach wird mithilfe eines überdimensionalen PVC-Bodenbelages simuliert. Eine heimische Firma hat diese Welle in dünner Konstruktionsstärke, im Bereich von zehn Zentimeter, gespritzt.
Andere Skulpturen, welche zum Rasten einladen, stehen im Potsdamer Park. Die Unterkonstruktion ist großteils hohl – es wurde in diesem Fall ein konstruktiver Teil von rund 20 bis 30 Zentimeter auf die feinmaschige Gitterstruktur aufgespritzt. Man könnte auch den unteren Teil theoretisch aufschütten, ein dünnes Vlies drauflegen, damit der Beton nicht eindringen kann, und dann spritzen. Natürlich lässt sich Spritzbeton auch einfärben. Aus wirtschaftlichen Gründen wird die
Grundstruktur üblicherweise aus normalem Spritzbeton hergestellt und dann eine zweite
Schicht eingefärbt als Sichtfläche aufgebracht.
Die Farbpigmente werden werksintern in der Größenordnung von zwei bis vier Masseprozent des Zementanteils zugefügt.
Die zweite Schicht kann entweder sofort frisch in frisch, aber auch nach maximal 24 Stunden aufgebracht werden. Und wenn die Spritzzeiten länger auseinander liegen, dann sollte die Oberfläche der Grundstruktur noch einmal mit Hochdruckreiniger gereinigt werden, damit die erhärtende Zementschlämme entfernt wird. Die zweite Schicht nass aufgebrachten Spritzbetons ist dann auch nach einer halben Stunden ohne Weiteres weiterverarbeitbar.
Im Jurassic Park in der Steiermark sind Dinosaurier teils mit Spritzbeton aus Sackware und teils aus Ortbeton mit der herkömmlichen Trockenmethode hergestellt worden.
Durch eine etwas kleiner dimensionierte
Ausrüstung wie Rotoren-, Schlauchdurchmesser und feines Spritzgut lassen sich auch kleine Strukturen nachbauen. Die Dimensionierung des Rotors, der einen kontinuierlichen Materialfluss herstellt, muss auf das Größtkorn des Spritzbetons abgestimmt werden, der Schlauchdurchmesser ist für die Förderleistung ausschlaggebend.
In der Regel sind Transportweiten zwischen 40 und 120 Meter möglich, mit Stahlrohrleitungen sogar Reichweiten von 300 bis 400 Meter.

Luftdruck und Luftmenge

Die Qualität des Spritzbetons ist vom Luftdruck und der Luftmenge abhängig, die Einstellung der Wassermenge wird vom Düsenführer vorgenommen.
Der Vorteil eines Fertigproduktes – wie der
Trockenspritzbeton – ist, dass werkseitig die Rezeptur eingestellt ist und nicht mehr reguliert werden muss.
Das Größtkorn wird je nach Anwendung im Bereich von zwei Millimeter, vier Millimeter und acht Millimeter gewählt, darüber hinaus werden die einzelnen Körner schon zu schwer, um sie blasen zu können. Als W/B-Wert wird üblicherweise ein Wert zwischen 0,40 und 0,45 eingestellt. Ein gutes Beispiel für Spritzbeton in zwei Arbeitsgängen sind Kletterelemente, wie z.B. ein ehemaliger Baukran, der zugeschalt und dann eingespritzt wurde. Zuerst wurde schnelles und im Anschluss langsames Material aufgebracht, damit die Griffe konstruiert und gestaltet werden konnten. Fertigelemente, die vor Ort in ein Gitter hineingesteckt und angebunden wurden, bilden die Griffstruktur. In der Folge wurde das Gebilde mit einem feinen Maschendraht überzogen, mit schnellem, herkömmlichem Spritzbeton gearbeitet und dann die letzten zwei bis drei Zentimeter mit einem gelb eingefärbten Spritzbeton die Oberfläche gestaltet. Mit einem feinen, langsam abbindenden Material hat man dabei die Griffe ausgearbeitet. Eine glatte Oberfläche wird erreicht, indem beispielsweise mit einer Spachtel händisch nachgeglättet wird. Die Oberfläche wird mit Wasser eingespritzt und kann dann mit normalem, üblichem Maurerwerkzeug entsprechend bearbeitet werden. Sinnvoll ist es auch, wenn nicht unbedingt erforderlich, die gespritzte Oberfläche rau zu belassen.
Für einen üblichen Spritzbetonbautrupp werden konkret zwei bis drei Personen benötigt: ein Spritzenführer, eine Person, die den Rückprall wegtransportiert, und eine Person die nachbehandelt, die Oberfläche glättet oder dem Objekt die gewünschte Oberflächenstruktur gibt. Bei größeren Objekten lohnt sich die Überlegung, eine Siloanlage mit einer Spritzautomatik bereitzustellen. Der Düsenführer kann dann selbst den Luftstrom, die Wassermenge, den Förderstrom des Materials und die Motorgeschwindigkeit einstellen.

Ziel Farbbeständigkeit

Die Formgebung von Kunstobjekten ist auch in Spritzbeton einfach umzusetzen. Der Künstler kann seine Modelle vorweg mit Plastilin modellieren, und wenn es ihm gefällt, kann er ein grobes Gerüst aufstellen, mit Wärmedämmelementen den Füllkörper gestalten, ein Bewährungsgitter aufbringen und anschließend spritzen und nachbearbeiten.
Der leichte Füllkörper bringt den Vorteil des leichteren Transportes mit sich. Kommen Farben zum Einsatz, sollten diese beständig sein, damit das Objekt auch nach zehn Jahren noch die Farbe in sich hat.
Die Anwendung beim Spritzbeton verhält sich wie beim eingefärbten Normalbeton und schlägt sich – besonders bei der Farbe Blau – extrem auf die Brieftasche. Eingefärbter Spritzbeton wird oft gewünscht, aber leider selten ausgeführt. Dabei sind nur ein paar Faktoren zu berücksichtigen: Die Farbpigmente werden dem Zement zugemischt und homogenisiert. Die Farbmenge ergibt den Farbton. Farbtafeln helfen bei der Auswahl, Musterflächen sollten erstellt werden. Sind die Baulose nicht extrem groß, so stellt die Farbgleichmäßigkeit des Zementes kein Problem dar, dieser muss aber aus der gleichen Charge kommen.
Die eingefärbten Betonierabschnitte sollten bei ähnlichen Wetterbedingungen und mit derselben Betonrezeptur hergestellt werden. Temperaturunterschiede und Rezepturschwankungen können Farbtonänderungen ergeben.
Eine entsprechend sorgfältige Bauplanung ist hier geboten. Es wäre von Vorteil, wenn der Architekt, wenn er sein ganzes Objekt plant, mit den zuständigen Fachleuten spricht und dann gemeinsam mit ihnen einen Ausschreibungstext erstellt, damit ab diesem Zeitpunkt die Vorstellungen des Künstlers oder Architekten einfließen können.
Die Beigabe von Farbpigmenten zum Zement schlägt sich natürlich in den Kosten nieder. Erdähnliche Farbtöne wie Schwarz, Gelb, Rot, Braun verdoppeln bzw. verdreifachen den Zementpreis.
Grüntöne sind noch teurer und farbechte Blautöne müssen mit bis zu 2000 Euro je Tonne Zement veranschlagt werden.
War das letzte Beispiel, Johnsons berühmtes Gästehaus, schon aus dem Bereich des Wohnbaus, so hat Architekt Gaudi in dieser Richtung sehr viele
Bauten umgesetzt. Beim Weingut Försterhof scheint dem Einfallsreichtum keine Grenze gesetzt zu sein.
Sämtliche Tragelemente, die so genannten Bäume, die den Balkon tragen, sind aus Spritzbeton. Hierbei wurde zuerst die Bodenplatte betoniert und die Steckeisen in der Lage der Wände und Stützen in der Bodenplatte schon berücksichtigt, zum Teil wurden einseitige Schalungen aufgestellt, die Bewährung angebracht und schlussendlich die Bauteile gespritzt.
Im Außenbereich lässt sich die einseitige Schalung auch in Form von Wärmedämmung zu einer Kerndämmung machen. Als weitere Beispiele bleiben noch das Haus der Zentralsparkasse Wien – und das Musical Center in Seattle zu nennen. Auch bei diesen Gebäuden wurden die Wände in Spritzbeton gebaut und dann teilweise mit Edelstahl oder färbigem Aluminium verkleidet.

Reinhard Oberlohr

Autor/in:
Redaktion Bauzeitung
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