Stahlbewehrung

Stahl ist das älteste und bis heute am häufigsten verwendete Bewehrungsmaterial für Beton. Zu den Pionieren des Eisenbetonbaus gehörte der französische Gärtner Joseph Monier, der 1867 ein Patent für drahtbewehrte Pflanzkübel erhielt. Von seinem Namen leitet sich die ältere Bezeichnung „Moniereisen“ ab.

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Beton kann hohe Druckkräfte aufnehmen, besitzt jedoch nur eine vergleichsweise geringe Zugfestigkeit. Die Bewehrung übernimmt deshalb Zugkräfte und verteilt auftretende Risse, sodass deren Breite begrenzt bleibt. Beton und Stahl weisen zudem ähnliche Wärmeausdehnungskoeffizienten auf. Bei Temperaturänderungen verformen sich beide Baustoffe daher weitgehend gemeinsam, was den dauerhaften Verbund unterstützt. Wird hochfester Spannstahl gezielt vorgespannt, erzeugt er Druckspannungen im Beton und wirkt späteren Zugspannungen entgegen. Je nach Verfahren erfolgt die Vorspannung vor oder nach dem Betonieren. Solche Bauteile werden als Spannbeton bezeichnet.

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Verbund zwischen Stahl und Beton

Für die schlaffe Bewehrung kommen überwiegend gerippte Betonstahlstäbe und geschweißte Betonstahlmatten zum Einsatz. Die Rippen erzeugen einen mechanischen Verbund zwischen Stahl und Beton und ermöglichen die Kraftübertragung. Glatter Bewehrungsstahl besitzt deutlich ungünstigere Verbundeigenschaften. Frühere Konstruktionssysteme glichen dies teilweise durch Haken an den Stabenden aus. In aktuellen Regelwerken für den Stahlbetonbau ist glatter Bewehrungsstahl nicht mehr vorgesehen.

Betonstahl wird in Deutschland nach DIN 488 bezeichnet. Die Kennzeichnung B500 steht für eine charakteristische Streckgrenze von 500 N/mm², die nachgestellten Buchstaben kennzeichnen die Duktilitätsklasse. B500A wird häufig für Betonstahlmatten verwendet, B500B vor allem für Stabstahl und Bewehrungen, an die höhere Anforderungen an das Verformungsvermögen gestellt werden.

Längsbewehrungen nehmen vor allem Kräfte aus Biegung und Normalkraft auf. Bügel und andere Querbewehrungen erhöhen die Querkrafttragfähigkeit, halten die Längsstäbe in Position und bilden mit ihnen den typischen Bewehrungskorb. Der Eurocode 2 regelt die Bemessung und konstruktive Durchbildung von Stahlbetonbauteilen. Seine Vorgaben zu Mindestbewehrung, Bewehrungsabständen und Rissbreitenbegrenzung sollen ein ausreichend duktiles Tragverhalten sowie eine kontrollierte Rissbildung sichern. Zugleich muss zwischen den Stäben genügend Raum bleiben, damit der Beton eingebracht und verdichtet werden kann.

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Schutz vor Korrosion

Leichter, fest haftender Oberflächenrost steht dem Einbau in der Regel nicht entgegen, sofern Querschnitt und Verbund nicht beeinträchtigt sind. Loser Rost, Schmutz, Öl oder andere haftungsmindernde Stoffe müssen entfernt werden. Im erhärteten Beton bildet das alkalische Porenmilieu des Zementsteins auf der Stahloberfläche eine schützende Passivschicht. Geht dieser Schutz durch Karbonatisierung oder eindringende Chloride verloren, kann die Bewehrung korrodieren. Die Korrosionsprodukte beanspruchen mehr Volumen als der ursprüngliche Stahl und können Risse sowie Abplatzungen verursachen.

Die erforderliche Betondeckung richtet sich unter anderem nach Expositionsklasse, Betonfestigkeit, Stabdurchmesser, Ausführungsbedingungen und gewünschter Nutzungsdauer. Sie schützt vor Korrosion, sichert den Verbund und trägt zum Feuerwiderstand des Bauteils bei. Abstandhalter sorgen auf der Baustelle dafür, dass die Bewehrung in der vorgesehenen Lage bleibt. Bei besonders korrosiven Umgebungsbedingungen können beschichtete oder nichtrostende Betonstähle eingesetzt werden.

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Bewehrungsstahl im Materialkreislauf

Die Umweltwirkungen von Betonstahl hängen wesentlich von der Herstellungsroute und dem eingesetzten Strommix ab. Schrottbasierte Elektrostahlwerke verursachen in der Regel deutlich geringere Treibhausgasemissionen als die konventionelle Hochofenroute. Betonstahl wird in Deutschland vielfach aus Stahlschrott hergestellt. Nach dem Rückbau lässt sich der magnetisch abtrennbare Stahl erneut einschmelzen und als Rohstoff für neue Stahlprodukte nutzen.

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