Warum Betonrisse

Risse im Beton sind extrem häufig, werden aber oft missverstanden. Wenn ein Eigentümer einen Riss in seiner Platte oder Wand sieht, besonders wenn der Beton relativ neu ist, nimmt er automatisch an, dass etwas nicht stimmt. Das ist aber nicht immer der Fall. Einige Arten von Rissen sind unvermeidlich. Das Beste, was ein Bauunternehmer tun kann, ist zu versuchen, die Rissbildung zu kontrollieren. Dies geschieht durch die richtige Vorbereitung des Untergrunds, durch die Sicherstellung, dass der Beton nicht zu nass ist, durch die Verwendung von Bewehrung, wo dies erforderlich ist, und durch die richtige Anordnung und den richtigen Abstand von Risskontrollfugen und Dehnungsfugen. Manchmal kommt es jedoch trotz aller Vorsichtsmaßnahmen zu Rissen.
Das American Concrete Institute spricht dieses Problem in ACI 302.1-04 an. „Selbst bei den besten Bodendesigns und einer ordnungsgemäßen Konstruktion ist es unrealistisch, riss- und kräuselfreie Böden zu erwarten. Folglich sollte jeder Bauherr sowohl vom Planer als auch vom Bauunternehmer darauf hingewiesen werden, dass es normal ist, bei jedem Projekt ein gewisses Maß an Rissbildung und Rollneigung zu erwarten, und dass ein solches Auftreten nicht notwendigerweise einen negativen Einfluss auf die Angemessenheit des Deckendesigns oder die Qualität der Konstruktion hat (Ytterberg1987; Campbell et al. 1976)“.

Diagnose von 6 Arten von Betonrissen

Plastische Schwundrisse
Wahrscheinlich ist der häufigste Grund für frühe Risse im Beton das plastische Schwinden. Wenn sich der Beton noch im plastischen Zustand (vor dem Aushärten) befindet, ist er voller Wasser. Dieses Wasser nimmt Raum ein und gibt der Platte eine bestimmte Größe. Wenn die Platte während des Aushärtens Feuchtigkeit verliert, wird sie ein wenig kleiner. Da Beton ein sehr starres Material ist, führt dieses Schrumpfen zu Spannungen in der Betonplatte. Wenn der Beton schrumpft, schleift er über seinen körnigen Untergrund. Diese Behinderung der freien Bewegung erzeugt Spannungen, die die Platte buchstäblich auseinander ziehen können. Wenn die Spannung zu groß für den nun ausgehärteten Beton wird, reißt die Platte, um die Spannung abzubauen. Vor allem bei heißem Wetter können Schwindrisse bereits wenige Stunden nach dem Betonieren und Fertigstellen der Platte auftreten.
Oft sind die plastischen Schwindrisse nur haarfein und kaum sichtbar. Aber auch wenn ein Riss haarfein ist, zieht er sich durch die gesamte Dicke der Platte. Er befindet sich nicht nur an der Oberfläche, wie man vielleicht denken könnte.

Ein Faktor, der wesentlich zum Schwinden beiträgt, ist das Anmischen des Betons zu nass. Wenn zu viel Wasser in die Mischung eingebracht wird, schwindet die Platte mehr, als wenn die richtige Menge an Mischwasser verwendet wird. Das liegt daran, dass das zusätzliche Wasser mehr Raum einnimmt und die festen Bestandteile in der Mischung weiter voneinander wegdrückt. Es ist vergleichbar mit dem Überverdünnen eines Kruges Mi-Wadi. Auf diese Weise entsteht eine schwächere Lösung. Wenn das überschüssige Wasser die Platte verlässt, haben die festen Partikel größere Hohlräume zwischen sich. Diese Leerräume machen den Beton schwächer und anfälliger für Risse. Leider lässt sich feuchter Beton leichter einbauen und verarbeiten, besonders bei heißem Wetter. Das ist ein Grund, warum viele Betonverarbeiter Wasser in die Betonmischerwagen geben: Es erleichtert ihnen die Arbeit. Ein paar Liter pro Kubikmeter werden die Mischung nicht wesentlich beeinflussen. Wird jedoch zu viel Wasser zugegeben, kann man ungewollt die Festigkeit des Betons verringern.
Plastische Schwindrisse können überall in einer Platte oder Wand auftreten, aber eine Stelle, an der sie fast immer auftreten, sind einspringende Ecken. Einspringende Ecken sind Ecken, die in eine Platte hineinragen. Wenn man zum Beispiel Beton um eine quadratische Säule gießt, entstehen vier einspringende Ecken. Da der Beton nicht um eine Ecke herum schrumpfen kann, führt die Spannung dazu, dass der Beton an der Spitze dieser Ecke reißt (siehe Abbildung 1).
Abbildung 1: Schwindungsrisse, die an einspringenden Ecken entstehen
Ein abgerundetes Objekt in der Mitte einer Platte erzeugt das gleiche Problem wie eine einspringende Ecke. Dieses Problem tritt häufig bei Durchdringungen der Platte auf, wie z.B. bei Rohren, Sanitäreinrichtungen, Abflüssen und Schachtabdeckungen. Der Beton kann nicht kleiner schrumpfen als das Objekt, um das er gegossen wird, und dies verursacht genug Spannung, um den Beton zu rissig zu machen (siehe Abbildung 2).
Abbildung 2: Schwindungsriss an der Plattendurchdringung
Um zufällige Schwindungsrisse zu bekämpfen, werden Kontrollfugen (oft fälschlicherweise als Dehnungsfugen bezeichnet) in die Platte eingebaut. Kontrollfugen sind eigentlich Schrumpfungsfugen, da sie sich öffnen, wenn sich der Beton zusammenzieht oder kleiner wird. Sie sind einfach Rillen, die in den frischen Beton gefräst oder in die Platte gesägt werden, kurz nachdem der Beton seine erste Aushärtung erreicht hat. Kontrollfugen schaffen eine Schwachstelle in der Platte, so dass der Beton, wenn er schrumpft, in der Fuge reißt und nicht willkürlich über die Platte verteilt (siehe Abbildung 3).

Abbildung 3: Eine erfolgreiche Risskontrollfuge
Für eine effektive Risskontrollfuge sollte sie ¼ so tief sein, wie die Platte dick ist. Das heißt, bei einer typischen 100 mm dicken Platte sollten die Fugen nicht weniger als 25 mm tief sein; eine 150 mm dicke Platte würde 38 mm tiefe Fugen erfordern, usw. Um die Gefahr von frühen, zufälligen Rissen zu minimieren, sollten diese Fugen so bald wie möglich nach dem Gießen des Betons angebracht werden. Wenn die Kontrollfuge nicht tief genug ist, kann der Beton in der Nähe der Fuge reißen (siehe Abbildung 4).

Abbildung 4: Ein Riss neben einer zu flachen Fuge
Risskontrollfugen sollten an allen einspringenden Ecken und Plattendurchdringungen angebracht werden und gleichmäßig über den Rest der Platte verteilt sein. Eine gute Faustregel für 100 mm dicken Wohnbeton ist, die Fugen so anzuordnen, dass sie die Platte in ungefähr gleiche quadratische Abschnitte unterteilen, wobei keine Fuge weiter als etwa 3 m von der nächsten parallelen Fuge entfernt ist. Nach diesen Richtlinien würde ein 1,2 m breiter Fußweg in Abständen von 1,2 m quer gefugt werden. Eine 4,8 m x 19,2 m große Auffahrt hätte eine Fuge, die in der Mitte der Länge nach verläuft, und alle 2,4 m quer verlaufende Fugen. Dieses Muster würde sechzehn 2,4 m x 2,4 m große Abschnitte erzeugen. Bei einer Fahrbahnbreite von einem Meter oder weniger kann die Mittelfuge in der Regel weggelassen werden, und die Querfugen werden im gleichen Abstand wie die Fahrbahnbreite angeordnet (z.B. eine 3 m breite Fahrbahn hätte keine Mittelfuge und Querfugen alle 3 m). Wenn die Fugen nicht an den richtigen Stellen angebracht werden, bildet der Beton seine eigenen Fugen, indem er Risse bekommt. Interessant ist, dass er oft in demselben Muster reißt, wie er verfugt werden sollte (siehe Abbildung 5).

Abbildung 5: Risse in der Auffahrt, wo Fugen hätten gesetzt werden sollen
Dehnungsrisse
Ein weiterer Grund für Risse im Beton ist die Ausdehnung. Bei sehr heißem Wetter dehnt sich eine Betonplatte, wie alles andere auch, aus, wenn es wärmer wird. Dies kann eine große Belastung für die Platte bedeuten. Wenn sich der Beton ausdehnt, drückt er gegen jedes Objekt, das sich ihm in den Weg stellt, wie z.B. eine Ziegelwand oder eine angrenzende Betonplatte. Wenn keiner von beiden die Fähigkeit hat, sich zu biegen, wird die resultierende Kraft dazu führen, dass etwas reißt.
Eine Dehnungsfuge ist eine Trennstelle oder Isolierfuge zwischen zwei statischen Oberflächen. Sie ist in ihrer gesamten Tiefe mit einem kompressiblen Material gefüllt, wie z. B. teerimprägnierten Zellulosefasern, geschlossenzelligem Polyschaum oder sogar Holz (siehe Abbildung 6). Unabhängig vom komprimierbaren Material wirkt es wie ein Stoßdämpfer, der beim Zusammendrücken „nachgeben“ kann. Dies entlastet den Beton und kann Rissbildung verhindern.

Abbildung 6: Schaumstoff-Dehnungsfuge, die Auffahrt und Bordstein trennt.
Dehnungsfugenmaterial kann auch verhindern, dass die Platte in Zeiten vertikaler Bewegung gegen das angrenzende starre Objekt schleift. Während dieser Zeiten des Hebens oder Setzens verhindert das Dehnungsfugenmaterial, dass sich die Oberseite der Platte an der angrenzenden Oberfläche festsetzt und abblättert (siehe Abbildung 7).
Abbildung 7: Die Dehnungsfuge zwischen diesen Platten hätte ein Abplatzen verhindert
Risse durch Hebung
Ein weiterer Faktor, der zur Rissbildung beiträgt, sind Bodenbewegungen, die durch Frost-Tau-Zyklen verursacht werden. Während solcher Zyklen kann sich der gefrorene Boden bis zu mehreren Zentimetern anheben, um sich dann wieder zu setzen, wenn der Boden auftaut. Wenn sich die Platte nicht frei mit dem Boden bewegen kann, kommt es zu Rissen in der Platte. Das Vorhandensein von großen Baumwurzeln kann ebenfalls dazu führen, dass sich der Beton hebt. Wenn ein Baum zu nahe an einer Betonplatte steht, können die wachsenden Wurzeln den Beton anheben und rissig machen (siehe Abbildung 8).
Abbildung 8: Baumwurzeln haben diesen Gehweg angehoben und rissig gemacht
Risse durch Setzungen
Umgekehrt, wenn ein großer Baum in der Nähe einer Betonplatte entfernt wird, zersetzen sich die vergrabenen Wurzeln. Der dadurch entstehende Hohlraum kann dazu führen, dass sich der Boden setzt und der Beton Risse bekommt. Setzungen werden auch als Setzungen bezeichnet.
Setzungen treten häufig bei Gräben auf, in denen Versorgungsleitungen und Sanitärrohre verlegt sind. Oft wird der Versorgungsgraben nicht verdichtet, wenn er wieder aufgefüllt wird. Wenn Beton auf einen schlecht verdichteten Graben aufgebracht wird, kann der durch die Setzungen entstandene Hohlraum einen Riss in der freitragenden Betonplatte verursachen (siehe Abbildung 9).

Abbildung 9: Riss quer durch die freitragende Betonplatte.
Ein weiterer Ort, an dem Beton häufig absackt, ist in der Nähe eines Hauses. Unabhängig davon, ob das Haus auf einem Keller oder einem Kriechkeller gebaut ist, wird die Überschüttung anschließend wieder aufgefüllt. Wenn das Verfüllmaterial beim Auffüllen des Übergrabens nicht schichtweise verdichtet wird, wird es sich mit der Zeit setzen. Diese Setzungen führen dazu, dass sich der darüber gegossene Beton ebenfalls setzt. In vielen Fällen führt diese Setzung dazu, dass der Beton reißt und sich zum Haus hin neigt, wodurch ein negatives Gefälle entsteht (siehe Abbildung 10).
Risse durch Überlastung der Platte

Ein weiterer Faktor, der zur Rissbildung beiträgt, ist das übermäßige Gewicht auf der Platte. Obwohl es sich um ein sehr starkes Material handelt, hat Beton dennoch Belastungsgrenzen. Wenn Sie jemanden von 4.000 psi Beton sprechen hören, bezieht er sich auf die Tatsache, dass es 4.000 Pfund pro Quadratzoll Druck benötigen würde, um ihn zu zerdrücken. Wohnbeton wird jedoch selten überlastet, was die Druckfestigkeit betrifft. Das heißt, dass das Gewicht den Beton normalerweise nicht pulverisiert oder zerdrückt. Häufiger ist, dass das übermäßige Gewicht zu viel für den Boden unter dem Beton ist. Dies gilt besonders nach starken Regenfällen oder nach der Schneeschmelze, wenn der Boden gesättigt und weich ist.
Wenn Grundwasser unter den Beton wandert, wird der darunter liegende Boden weich oder schwammig. Übermäßiges Gewicht auf der Platte kann an dieser Stelle den Beton nach unten drücken. Da die Biegefestigkeit von Beton geringer ist als seine Druckfestigkeit, verbiegt sich der Beton bis zur Bruchstelle. Hausbesitzer, die große Freizeitfahrzeuge oder Müllcontainer auf ihren Einfahrten abstellen, sind eher von dieser Art von Rissen betroffen. Das Fahren mit schweren Fahrzeugen über die Kante einer Platte erzeugt eine ähnliche Art von Rissen.

Abbildung 12: Ein schwerer Lastwagen fuhr über diesen Gehweg und riss die Kante
Risse, die durch vorzeitiges Austrocknen verursacht werden
Rissige Risse sind sehr feine Oberflächenrisse, die wie Spinnweben oder zerbrochenes Glas aussehen. Sie können auf jeder Betonplatte entstehen, wenn die Oberfläche zu schnell Feuchtigkeit verliert. Rissige Risse können unansehnlich sein, stellen aber kein strukturelles Problem dar. Sie sind so fein, dass es keine Möglichkeit gibt, sie zu reparieren (siehe Abbildung 13).

Rissige Risse entstehen oft während des Betonierens. Sie treten meist an sonnigen oder windigen Tagen auf, wenn die Oberseite der Platte früher austrocknet als die Unterseite. Die Oberseite verkrustet, so dass beim Einbetten des Stempels die Oberfläche in der Nähe der gestanzten Fugen auseinandergezogen wird, was zu kleinen Rissen an den Außenkanten der „Steine“ führt. Obwohl sie kosmetisch unansehnlich sind, stellen Krustenrisse kein strukturelles Problem dar, sondern können auf Wunsch ausgebessert werden

Abbildung 14: Krustenrisse durch vorzeitige Oberflächentrocknung
Die Bedeutung der Bewehrung
Die Verwendung von synthetischen Fasern, Bewehrungsmatten oder Bewehrungsstäben kann dem Beton zusätzlichen Halt geben, aber nichts davon wird Risse verhindern. Tatsächlich kann zu viel Stahl sogar Risse in einer Platte verursachen, da er das normale Schwinden des Betons hemmt. Wenn jedoch Risse auftreten, kann die Bewehrung die verschiedenen Abschnitte zusammenhalten.
Das Vorhandensein von Bewehrung kann den Unterschied ausmachen, ob ein Riss haarfein bleibt oder sich auflöst und breiter und unansehnlicher wird. Stahlbewehrung kann auch den Beton auf beiden Seiten eines Risses in der gleichen horizontalen Ebene halten. Das bedeutet, dass sich eine Seite nicht stärker hebt oder senkt als die andere, was zu einer Stolperfalle werden könnte. Manchmal ist es unmöglich, die genaue Ursache eines bestimmten Risses zu bestimmen. Die richtige Vorbereitung der Baustelle und gute Praktiken bei der Betonverarbeitung können jedoch viel dazu beitragen, das Auftreten von Rissen zu minimieren und ein ästhetisch ansprechenderes Projekt zu schaffen.
Für eine vollständige Liste von Lösungen zur Rissreparatur wenden Sie sich bitte an Ihren örtlichen Gebietsleiter oder klicken Sie hier.