Ultrahochleistungsbeton

Hochleistungsbeton oder Ultrahochleistungsbeton (UHPC) wird für Bauwerke oder Bauteile verwendet, die neben einer hohen Tragfähigkeit einen großen Widerstand gegen physikalische oder chemische Einwirkungen aufweisen müssen. Entscheidend dafür, dass der Baustoff den hohen Anforderungen gerecht wird, ist das dichte Gefüge, das aber mit einer guten Verarbeitbarkeit einhergehen muss. Mit Hochleistungsbeton können Bauteile bei gleicher Tragfähigkeit deutlich filigraner gestaltet werden, sodass sich Material und damit auch Energie einsparen lassen.

Gallerie

Klassifizierung

Bis zu einer Druckfestigkeitsklasse von C50/60 handelt es sich um Normbetone, es folgen bis C80/95 die hochfesten Betone. Für Betone mit höheren Druckfestigkeitsklassen sind allgemeine bauaufsichtliche Zulassungen oder Zustimmungen im Einzelfall erforderlich. Der aktuelle Entwurf der DAfStb-Richtlinie „Ultrahochfester Beton“ sieht für den Baustoff eine charakteristische Zylinderdruckfestigkeit von mindestens 130 N/mm² vor.  

Herstellungsmethoden
Die Rezeptur von Hochleistungsbetonen zeichnet sich aus durch

  • einen höheren Bindemittelgehalt: Zur Verminderung von Poren und um eine höhere Dichtigkeit zu erreichen, liegt der Zementgehalt bei etwa 400 kg/m³ und damit etwas höher als bei Normbetonen,
  • einen reduzierten Wasserzementwert (w/z-Wert) zwischen 0,2 und 0,3,
  • die Verwendung von Fließmitteln auf der Basis von Polycarboxylaten, um die Verarbeitbarkeit zu gewährleisten,
  • Körnungen mit eher geringem Korndurchmesser (zu beachten sind dabei Korngrößenverteilung, Oberflächenform sowie der zulässige Mehlkorngehalt sowie Festigkeit/Dichte des Gesteins),
  • die Zugabe von Silikastaub und/oder anderen Mikrofüllern wie Flugasche, Hüttensand, Carbonstaub etc. (nötig für Druckfestigkeiten von über 100 N/mm²)

Entscheidend ist, dass alle Faktoren zusammenwirken und die Inhaltsstoffe präzise austariert sein müssen. Von besonderer Bedeutung für die Festigkeitsentwicklung ist auch die sorgfältige Nachbehandlung des Betons.

Ultrahochfester faserbewehrter Beton (UHFB)

Die Zugabe von Fasern ist beim Einsatz von Ultrahochleistungsbetonen in der Praxis inzwischen die Regel. Grund ist die gerin­ge Duktilität des Baustoffs, die durch die Fasern ausgeglichen wird. In der Regel werden Stahlfasern in einem Anteil von bis zu fünf Volumenprozent zugegeben. Der Baustoff wird meist als faserverstärkter UHPC oder ultrahochfester faserverstärkter Beton bezeichnet. Üblich ist die Abkürzung UHFB. Bei der Verwendung von Stahlfasern haben sich Faserdurchmesser von 0,10 bis 0,20 mm bewährt.

Entwicklung und Anwendung
Die Entwicklung von Hochleistungsbetonen basiert auf Forschungen der 1980er-Jahre, die zunächst in Dänemark und später vor allem in Frankreich durchgeführt wurden; eine erste Bezeichnung für den neuen Baustoff lautete „Reaktionspulverbeton“. Frankreich ist heute bei der Anwendung von Ultrahochleistungsbetonen führend, was durch entsprechende Normen zum Baustoff und zur Ausführung von Bauwerken ermöglicht wird. In der Schweiz wurde 2016 das Merkblatt SIA 2052 „Ultra-Hochleistungs-Faserbeton (UHFB) – Baustoffe, Bemessung und Ausführung“ veröffentlicht.

In Deutschland wurde UHPC im Rahmen eines DFG-Forschungsprogramms (SSP1182 „Nachhaltiges Bauen mit Ultra-Hochfestem Beton“, 2005-2012) intensiv untersucht. Aufgrund fehlender Normen und bauaufsichtlicher Genehmigungen wird der Baustoff hierzulande aber bisher nur selten verwendet. Von der DAfStb ist ein Sachstandsbericht zur Bauweise erschienen, eine Richtlinie ist in Arbeit und soll in Kürze verabschiedet werden. Die Richtlinie gliedert sich in die zwei Teile Bemessungsgrundlagen sowie Anforderungen an den Ultrahochfesten Beton.

Anwendung im Brückenbau

Der Baustoff kommt vor allem bei der Sanierung und Verstärkung von Brückenbauwerken zum Einsatz. Durch die Verwendung von UHFB lassen sich schlankere Bauteile bei gleicher Tragfähigkeit erreichen, gleichzeitig können Eigenlasten minimiert werden. Die Möglichkeiten reichen von einer Verstärkung der Fahrbahnoberfläche bis hin zum Ersatz des gesamten Überbaus durch ein Bauteil aus dem Hochleistungsbaustoff. Bei der Verwendung von Trägern ist die Kombination mit vorgespannter Bewehrung in der Haupttragrichtung sinnvoll. Ein deutsches Pilotprojekt ist die Gärtnerplatzbrücke in Kassel (2006), deren Überbau als Stahl-UHPC-Verbund ausgeführt wurde. Auf den Stahlfachwerkbindern liegen die vorgespannten Bauteile aus UHFB auf, die Platten sind nur rund 8 cm stark. Auf der Grundlage einer UHPC-Trockenmischung entstand 2019 der Fertigteil-Überbau einer Eisenbahnbrücke der Tegernsee-Bahn in Gmund am Tegernsee. Eine weniger technische Variante eines Bauwerks aus dem Material stellt die Fußgängerbrücke in Vrapice dar, die aus schwarz eingefärbtem faserverstärktem UHPC erstellt wurde.

Anwendung im Hochbau

Ultrahochleistungsbeton findet im Hochbau vor allem in europäischen Nachbarländern bei filigranen Fassadenelementen oder bei tragenden Bauteilen Anwendung. Beispiele sind etwa das Mucem in Marseille oder die Galerie Foksal in Warschau (siehe Objekte zum Thema). Als Dachpaneele wurden UHPC-Fertigteilelemente beim TGV-Bahnhof in Montpellier verwendet. Eine tragende Funktion übernehmen Bauteile aus UHPC etwa bei der Fernwärmezentrale Waldau in St. Gallen.

Fachwissen zum Thema

Einfluss der Ausgangsstoffe

Herstellung

Einfluss der Ausgangsstoffe

Sämtliche Ausgangsstoffe haben Einfluss auf die Funktionalität und Qualität des Betons in seiner jeweiligen Anforderung. Wichtig...

Einfluss der Gesteinskörnung

Eigenschaften

Einfluss der Gesteinskörnung

Die Eigenschaften des Betons werden maßgeblich von der Gesteinskörnung und ihrer Sieblinie beeinflusst. Ihre Korngröße,...

Zur vollständigen Hydratation des Betons ist ein w/z-Wert von circa 0,40 notwendig, also 40 Prozent der Masse des Zements an Wasser.

Zur vollständigen Hydratation des Betons ist ein w/z-Wert von circa 0,40 notwendig, also 40 Prozent der Masse des Zements an Wasser.

Eigenschaften

Einfluss des Wasserzementwertes

Das Verhältnis von Wasser zu Zement im Zementleim des Frischbetons ist entscheidend für die Festigkeit des Baustoffs und seine Beständigkeit.

Eigenschaften

Einfluss von Zusatzmitteln

Betonzusatzmittel sind flüssige oder pulverförmige Stoffe, die dem Beton zugesetzt werden. Dadurch sollen die chemischen und...

Eigenschaften

Einfluss von Zusatzstoffen

Betonzusatzstoffe sind fein gemahlene Zusätze wie Steinkohlenflugasche, Farbpigmente, Silikatstaub, Glas, Fasern. Durch das...

Hochfester Stahlfaserbeton

Hochfester Stahlfaserbeton

Betonarten

Faserbeton

Faserbetone enthalten Fasern aus Stahl, Kunststoff oder Glas, um den Baustoff zu verstärken. Diese Vorgehensweise hat sich bereits...

Bauwerke zum Thema

Die dreiteilige Gliederung der Fassade des Forschungszentrums EDF Energy spiegelt das Raumprogramm im Gebäude wieder

Die dreiteilige Gliederung der Fassade des Forschungszentrums EDF Energy spiegelt das Raumprogramm im Gebäude wieder

Bildung

EDF Campus in Paris-Saclay

In Saclay, einer Gemeinde rund zwanzig Kilometer südwestlich von Paris, entsteht derzeit eines der größten Forschungs- und...

Die Brücke, die Ondrej Cisler von Aoc architects zusammen mit Petr Tej vom Klokner-Institut der Tschechischen Technischen Universität schuf, führt in Vrapice über einen Bach, der Wohnsiedlung und Friedhof trennt.

Die Brücke, die Ondrej Cisler von Aoc architects zusammen mit Petr Tej vom Klokner-Institut der Tschechischen Technischen Universität schuf, führt in Vrapice über einen Bach, der Wohnsiedlung und Friedhof trennt.

Öffentlicher Raum

Fußgängerbrücke in Vrapice

Mystisches Portal: Das filigrane Bauwerk aus Ultrahochleistungsbeton führt über einen Bach, der Dorf und Friedhof trennt.

An der neuen Fassade wechseln sich großformatige Fenster mit geschosshohen Betonfertigteilen ab

An der neuen Fassade wechseln sich großformatige Fenster mit geschosshohen Betonfertigteilen ab

Kultur

Galerie Foksal in Warschau

Ein Umbau, der nicht nur in Warschau Furore macht, ist das Gebäude der Stiftung Galerie Foksal, dem Diener und Diener Architekten...

Der Museumsbau befindet sich an der äußersten Spitze des Alten Hafens, gegenüber dem Fort Saint-Jean

Der Museumsbau befindet sich an der äußersten Spitze des Alten Hafens, gegenüber dem Fort Saint-Jean

Kultur

Mucem in Marseille

Im südfranzösischen Marseille hat die Ernennung zur Europäischen Kulturhauptstadt eine Menge baulicher Veränderungen mit sich...

Die Erweiterung des Museums öffnet sich mit fünf Fingern zur Landschaft

Die Erweiterung des Museums öffnet sich mit fünf Fingern zur Landschaft

Kultur

Museum für moderne Kunst in Lille

Das Museum für moderne Kunst von Lille nach einem Entwurf Roland Simounets aus den 1980er Jahren, steht bereits unter...

Der neue TGV-Bahnhof Gare de Montpellier Sud de France von Marc Mimram Architecture & Associés wird im Juli 2018 eröffnet. Palmblätter bildeten die Insprirationsquelle für die perforierte Dachkonstruktion aus Betonfertigteilen

Der neue TGV-Bahnhof Gare de Montpellier Sud de France von Marc Mimram Architecture & Associés wird im Juli 2018 eröffnet. Palmblätter bildeten die Insprirationsquelle für die perforierte Dachkonstruktion aus Betonfertigteilen

Öffentlicher Raum

TGV-Bahnhof Montpellier

So lichtdurchlässig wie Palmblätter wünschte sich der Pariser Architekt Marc Mimram das Dach des Gare de Montpellier Sud de France...

Tipps zum Thema

Im St. Gallener Stadtteil Waldau steht der Prototyp für eine Fernwärmezentrale der Stadtwerke.

News

Fernwärmezentrale Waldau in St. Gallen

Auch Nutzbauten kann man mit Liebe entwerfen. Thomas K. Keller Architekten haben das getan und in St. Gallen eine sehenswerte Heizzentrale aus Beton-Fertigteilen geplant.

Die organisch geformte Stütze trägt ein Vordach auf einem Schulhof in Aix-en-Provence.

News

Organisch verzweigte Betonstütze

Die vier Meter hohe netzartige Struktur entstand mithilfe einer verlorenen Schalung aus dem 3D-Drucker.

Kontakt Redaktion Baunetz Wissen: wissen@baunetz.de
BauNetz Wissen Beton sponsored by:
Deutsche Zement- und Betonindustrie vertreten durch das
InformationsZentrum Beton | Kontakt 0211 / 28048–1 | www.beton.org
Zum Seitenanfang

Beton nach Norm

Bemessung und Konstruktion sind Gegenstand von Teil 1 der DIN 1045.

Bemessung und Konstruktion sind Gegenstand von Teil 1 der DIN 1045.

Die insgesamt siebenteilige DIN 1045 regelt unter anderem Anforderungen an Ausgangsstoffe, Zusammensetzungen, Eigenschaften und Kriterien zum Einbau von Beton.

Beton-Klassifizierung

Umwelteinwirkungen sowie bestimmte Eigenschaften von Frisch- und Festbeton sind der Ausgangspunkt für die Klasseneinteilung des Betons nach DIN EN 206 und DIN 1045-2.

Umwelteinwirkungen sowie bestimmte Eigenschaften von Frisch- und Festbeton sind der Ausgangspunkt für die Klasseneinteilung des Betons nach DIN EN 206 und DIN 1045-2.

Umwelteinwirkungen sowie bestimmte Eigenschaften von Frisch- und Festbeton sind der Ausgangspunkt für die Klasseneinteilung des Betons nach Norm.

Beton: Festlegung nach Eigenschaften oder nach Zusammensetzung

Beton nach Norm lässt sich nach Eigenschaften oder nach Zusammensetzung festlegen. Relevant sind diese Kategorien vor allem bei der Bestellung von Transportbeton im Werk.

Beton nach Norm lässt sich nach Eigenschaften oder nach Zusammensetzung festlegen. Relevant sind diese Kategorien vor allem bei der Bestellung von Transportbeton im Werk.

Was ist der Unterschied zwischen einem „Beton nach Eigenschaften“ und einem „Beton nach Zusammensetzung“ und wo liegen jeweils die Verantwortlichkeiten?

Betonarten nach Druckfestigkeit

Die Eigenschaften des Zements und der Wasserzementwert bestimmen maßgeblich die Druckfestigkeit des Betons.

Die Eigenschaften des Zements und der Wasserzementwert bestimmen maßgeblich die Druckfestigkeit des Betons.

Abhängig von Zementeigenschaften und Wasserzementwert

Betonarten nach Einsatzbereich

Für Böden wird oft ein spezieller Estrichbeton verwendet, der sich aus Zement, verschiedenen Gesteinsmehlen und Körnungen, eventuell Farbpigmenten, Schwindreduzierer und Faserbewehrung zusammensetzt

Für Böden wird oft ein spezieller Estrichbeton verwendet, der sich aus Zement, verschiedenen Gesteinsmehlen und Körnungen, eventuell Farbpigmenten, Schwindreduzierer und Faserbewehrung zusammensetzt

Betone, die bestimmten Beanspruchungen ausgesetzt sind, müssen durch ihre Beschaffenheit ihrer Bestimmung gerecht werden:Estrichbe...

Betonarten nach Rohdichte

Leichtbeton an einem Einfamilienhaus in Chur; Architekt: Patrick Gartmann

Leichtbeton an einem Einfamilienhaus in Chur; Architekt: Patrick Gartmann

Die Verwendung von Beton setzt die jeweilige Erfüllung seiner beabsichtigten Funktion am Bauwerk voraus. Diese können hohe...

Betonarten nach Verarbeitung

Fassadenfertigteile am Berliner Naturkunde schließen an das bestehende Mauerwerk an

Fassadenfertigteile am Berliner Naturkunde schließen an das bestehende Mauerwerk an

Genormte Betonbezeichnungen geben Informationen über die Herstellung/Verarbeitung und die Eigenschaften bzw. den Anwendungsbereich...

Dämmbeton

Aus Dämmbeton wurde die Villa des einstigen Bauhaus-Direktors Walter Gropius in Dessau rekonstruiert

Aus Dämmbeton wurde die Villa des einstigen Bauhaus-Direktors Walter Gropius in Dessau rekonstruiert

Leichtbetone, mit denen monolithische Wandkonstruktionen erzielt werden können und die eine ausreichende Wärmedämmung gewährleisten, werden als Dämm- oder Isolationsbeton bezeichnet.

Dränbeton

Im erhärteten Dränbeton befinden sich größere, untereinander verbundene Hohlräume

Im erhärteten Dränbeton befinden sich größere, untereinander verbundene Hohlräume

Dränbeton ist ein haufwerksporiger Beton, der als Deckschicht zur Entwässerung und Lärmminderung im Straßenbau eingesetzt wird. Er...

Faserbeton

Hochfester Stahlfaserbeton

Hochfester Stahlfaserbeton

Faserbetone enthalten Fasern aus Stahl, Kunststoff oder Glas, um den Baustoff zu verstärken. Diese Vorgehensweise hat sich bereits...

Feuerbeton

In der Eisen- und Schwerindustrie wird feuerfester Beton eingesetzt

In der Eisen- und Schwerindustrie wird feuerfester Beton eingesetzt

Ist der Baustoff Beton einem Brand oder sehr hohen Temperaturen ausgesetzt, so treten im Material hohe thermische Spannungen auf,...

Infraleichtbeton

Bei Leichtbetonen mit einem Gewicht unter 800 kg/m³ spricht man von Infraleichtbeton.

Bei Leichtbetonen mit einem Gewicht unter 800 kg/m³ spricht man von Infraleichtbeton.

Mit Dämmbetonen unter 800 kg/m³ lassen sich monolithische Wände errichten, die bei nur etwa 50 cm Dicke die Anforderungen des GEG erfüllen.

Leicht verarbeitbarer Beton (LVB)

Die nur 15 mm starke Sichtbetonvorsatzschale des Maison du Béton in Zwickau besteht aus leicht verarbeitbarem Beton

Die nur 15 mm starke Sichtbetonvorsatzschale des Maison du Béton in Zwickau besteht aus leicht verarbeitbarem Beton

Die Verarbeitungseigenschaften von Transportbeton begrenzen häufig die Gestaltungsfreiheit in der Architektur. Schlanke Bauteile,...

Leichtbeton

Gefügedichter Leichtbeton

Gefügedichter Leichtbeton

Alle gefügedichten Betone, deren Rohdichte kleiner ist als 2.000 kg/m³, gelten als Leichtbetone. Technisch möglich ist Leichtbeton...

Lichtdurchlässiger Beton

Die Idee für diesen Baustoff hatte der ungarische Architekten Aron Losonczi

Die Idee für diesen Baustoff hatte der ungarische Architekten Aron Losonczi

Lichtdurchlässiger Beton, auch Lichtbeton genannt, wird aus feinkörnigem Beton und Glasfasermatten hergestellt, die schichtweise...

Normalbeton

Normalbeton

Die Trockenrohdichte von Normalbeton beträgt über 2.000 kg/m³ bis zu 2.600 kg/m³. Werden keine näheren Angaben gemacht, kommt...

Polymerbeton und Geopolymerbeton

Bei Polymerbeton wird die Gesteinskörnung zum Beispiel mit Polyesterharz, Epoxidharz oder Polyurethan gebunden.

Bei Polymerbeton wird die Gesteinskörnung zum Beispiel mit Polyesterharz, Epoxidharz oder Polyurethan gebunden.

Beton ohne Zement und klassische Gesteinskörnung? Kunstharze, recycelter Bauschutt und Nebenprodukte aus Industrie und Bergbau können wirkungsvolle Alternativen sein.

Recyclingbeton

Gesteinskörnung

Gesteinskörnung

Aus Bauschutt rezyklierte Gesteinskörnungen können bei der Herstellung von Beton verwendet werden und dadurch einen Beitrag zur Schonung natürlicher Ressourcen leisten.

Schleuderbeton

Schleuderbetonstützen im Lufthansa Aviation Center in Frankfurt von Ingenhoven Architekten, Düsseldorf

Schleuderbetonstützen im Lufthansa Aviation Center in Frankfurt von Ingenhoven Architekten, Düsseldorf

Eine Methode zur Herstellung von Bauteilen mit zentralsymmetrischem Querschnitt, wie z.B. Betonrohre, Masten, Pfähle, Pfeiler und...

Schwerbeton

Schwerbetonwände von teils 1,85 Meter Dicke im Marien Hospital Düsseldorf

Schwerbetonwände von teils 1,85 Meter Dicke im Marien Hospital Düsseldorf

Beton mit einer Trockenrohdichte von mindestens 2.600 kg/m³ wird als Schwerbeton bezeichnet. Ausschlaggebend für die hohe Dichte,...

Selbstreinigender Beton

Insbesondere für weiße Betonelemente, wie hier am Paul-Löbe-Haus in Berlin, ist der Einsatz selbtreinigender Zusatzstoffe sinnvoll

Insbesondere für weiße Betonelemente, wie hier am Paul-Löbe-Haus in Berlin, ist der Einsatz selbtreinigender Zusatzstoffe sinnvoll

Bei der Entwicklung von Materialien mit Besonderheiten, wie z.B. sogenannte selbstreinigende Oberflächen, gibt es zwei...

Selbstverdichtender Beton (SVB)

Holocaust-Mahnmal in Berlin, Architekten: Peter Eisenman, New York

Holocaust-Mahnmal in Berlin, Architekten: Peter Eisenman, New York

Selbstverdichtender Beton (SVB) ist ein Hochleistungsbeton, der sich durch seine große Fließfähigkeit auszeichnet und dessen...

Sichtbeton

Mercedes-Benz-Museum in Stuttgart; Architekten: UN Studio

Mercedes-Benz-Museum in Stuttgart; Architekten: UN Studio

Was ist bei der Ausschreibung von Sichtbetonflächen relevant, welche grundsätzlichen Regeln zur Zusammensetzung und Schalung gibt es und was ist bei der Beurteilung zu beachten?

Spannbeton

In Spannbeton ausgeführter Vorlandbrückenbereich der Metro-Brücke über das Goldene Horn (Entwurf: Michel Virlogeux; Ausführung: Hakan Kiran; Tragwerksplanung: Wiecon)

In Spannbeton ausgeführter Vorlandbrückenbereich der Metro-Brücke über das Goldene Horn (Entwurf: Michel Virlogeux; Ausführung: Hakan Kiran; Tragwerksplanung: Wiecon)

Der Spannbeton unterscheidet sich vom Stahlbeton dadurch, dass der Stahleinlagen im unbelasteten Zustand vorgespannt, sprich...

Stampfbeton

Bruder-Klaus-Kapelle in Wachendorf von Peter Zumthor

Bruder-Klaus-Kapelle in Wachendorf von Peter Zumthor

Die handwerklich geschichtete Bauweise wirkt archaisch und ist beliebt. Da die Bewehrung fehlt, meist jedoch nur bei nicht tragenden Bauteilen.

Textilbeton

Bei der Herstellung von Textilbeton werden Fasern in Form von Matten, Gelegen oder Geweben in den Beton integriert.

Bei der Herstellung von Textilbeton werden Fasern in Form von Matten, Gelegen oder Geweben in den Beton integriert.

Der Verbundwerkstoff ist korrosionsunempfindlich und erlaubt eine Menge Beton einzusparen. 

Ultrahochleistungsbeton

Mit Hochleistungsbeton lassen sich Bauteile deutlich filigraner gestalten, sodass sich Material und damit auch Energie einsparen lassen.

Mit Hochleistungsbeton lassen sich Bauteile deutlich filigraner gestalten, sodass sich Material und damit auch Energie einsparen lassen.

Entscheidend für die Leistungsfähigkeit des Baustoffs ist das dichte Gefüge, das mit einer guten Verarbeitbarkeit einhergehen muss.

JETZT REGISTRIEREN

Digitales Fachwissen zum Bauen mit Beton: www.beton-webakademie.de

Partner-Anzeige