Reportage:
Der Lafarge Zement Optacolor®: Mehr als die Farbgebung

Montag, 12 September, 2005

Mehr als Grau / Beton aus der Zukunft

Eine Richtlinie für selbstverdichtende Betone wird sehnlichst erwartet. Selbstverdichtende Sichtbetone stellen darüber hinaus noch höhere Qualitätsansprüche. Das Denkmal für die ermordeten Juden Europas in Berlin forderte beides.

So richtig gerissen, haben sich nur wenige um diesen Auftrag. Er ist hochpolitisch und technisch ebenso zukunftsweisend wie komplex. Man könne sich bei diesem Auftrag ordentlich blamieren, sagte ein Beteiligter, denn die Anforderungen seien so hoch, dass eine Richtlinie dazu noch fehle.

Die Wünsche des Chefarchitekten, Prof. Peter Eisenman, waren wie folgt schriftlich niedergelegt: Keine Abplatzungen, keine Risse, keine Kiesnester, keine Nacharbeiten bis zu 2 Meter Höhe, keine Wasserläufer, keine Schlieren, exakte gleichmäßige Farbgebung, maximal 0,3 % Poren in der Oberfläche und eine möglichst niedrige Hydratationswärmeentwicklung im Beton. Dazu keine 5 mm-Fase, sondern nur scharfe Kanten, und das für alle 2751 Stelen.

„Wer vom Betonbau Ahnung hat, der riet uns von diesem Auftrag ab”, berichtet Hartmut Völkerling von Geithner Bau. Nördlich von Berlin, in Groß Ziethen, betreibt das Bauunternehmen ein Fertigteilwerk.

Das Bindemittel im Mittelpunkt

Schon weit im Vorfeld der Ausschreibung stand fest, dass die Aufgabenstellung kompliziert war. Neben der vom Architekten exakt vorgegebenen anthrazitfarbenen Gestaltung galten vor allem die geforderten Oberflächenqualitäten als schwierig realisierbar. Das Beratungsteam im Werk Karsdorf von Lafarge Zement empfahl für dieses schwierige Unterfangen den neuen Spezialzement Optacolor^®. Dieser sehr helle Zement überzeugt auch mit besonders günstigen rheologischen Eigenschaften. Für die Stelen des Denkmals waren folgende Merkmale von Bedeutung:

- Das optimierte Bindemittelkornband des Optacolor^® sichert ein gutes Wasserrückhaltevermögen und schließt damit ein Bluten des anthrazitfarbenen Betons aus.

- Trotz vergleichsweise hohem Blainewert ergibt sich ein sehr günstiger Wasseranspruch. Dies ermöglicht einen niedrigen w/z-Wert und damit trotz geringer Wasserzugabe eine gute Verarbeitbarkeit bzw. Fließfähigkeit. Daraus folgt automatisch ein wirtschaftlicher Einsatz von Fließmitteln.

- Der geschmeidige Beton lässt sich leicht pumpen und verdichten. Gerade in Betonsystemen mit fließfähigen Konsistenzen besitzt Optacolor^® auf Grund seiner überaus günstigen Zusammensetzung große Vorteile hinsichtlich Verarbeitbarkeit und Verdichtungswilligkeit.

- Farbeigenschaften: Das sehr helle Bindemittel erlaubt eine hohe Farbbrillanz in Verbindung mit einem wirtschaftlichen Einsatz von Farbpigmenten. Vergilbung oder Wolkenbildung treten gegenüber anderen hellen Zementen nicht auf.

- Im Leistungsverzeichnis war eine der Forderungen, dass eine Hydratationswärme von 270 J/g nach 7 Tagen nicht überschritten werden durfte. Optacolor^® wurde auch dieser Anforderung gerecht.

- Daneben war eine lange Verarbeitbarkeit (>200 min) bei guter Frühfestigkeit (ßd = 20 N/mm² nach einem Tag) eine wichtige Eigenschaft für den leistungsfähigen Fertigteilbau. Hohe Endfestigkeiten erlauben ferner Hochleistungsbetone ohne den Einsatz von Mikrosilika.

Testen im Rahmen der EN 206

Auf Basis des Spezialzementes Optacolor^® entstanden im Fertigteilwerk mehrere Probestelen, die Architekt Eisenman begutachtete und als Grundlage für weitere Arbeiten akzeptierte. Aus dieser Zeit stammt Eisenmans vielzitierte Aussage, wonach er in Berlin nie besseren Beton gesehen habe. Das wird schon stimmen, denn ein Beton mit solch präzisen Eigenschaften wird erst in der bauaufsichtlich noch nicht eingeführten DAfStb-Richtlinie “Selbstverdichtender Beton” beschrieben. Einige Details dieser Richtlinie basieren auf Erfahrungen, die bei der Produktion genau dieser Stelen gemacht wurden.

Von Mai bis Ende August 2003 wurde an dieser Rezeptur getestet. Dazu zog das Werk auch externe Berater von Prüfinstituten und Hochschulen hinzu. Das Einzige was fest stand, war die 16er Sieblinie. Zuerst galt es, einen DIN/EN-konformen Beton zu kreieren. Doch schnell stand fest, dass die Anforderungen der DIN hier nicht präzise genug waren. Sand wie Kies bereiteten Schwierigkeiten. Der Kornaufbau und die Mehlkornanteile bewegten sich zwar im Rahmen der Norm, garantierten aber nicht das hier geforderte gleichmäßige Qualitätsbild, so berichtet das Fertigteilwerk.

Nach mehreren Sondierungsgesprächen mit dem Berliner Senat

und dem von ihm beauftragten Prof. Bernd Hillemeier, Universität Berlin, durfte Geithner Bau die Betonrezeptur, über die in der DIN geforderten Eigenschaften hinaus, verfeinern. Der heute zum Einsatz kommende Beton ist ein leicht verdichtbarer Beton (LVB). Der Stelen-Beton ist damit DIN-gerecht. Beim Betonieren wird nur noch etwas gestochert, damit die letzten Luftporen entweichen können. Das Entlüften war hier das A und O, denn bei den Stelen wurde das erste Mal in Europa leicht verdichtbarer Beton zusätzlich als glatter Sichtbeton hergestellt. Zwei schwierige Disziplinen auf einen Schlag.

Die Lösung: Zum Einsatz kommen speziell getestete Sande und Kiese, 480 bis 530 kg Optacolor^®, 50 kg Basaltmehl, 25 kg Eisenoxid-Flüssigfarbe und etwa 6 Liter Verflüssiger pro Kubikmeter. Der w/z-Wert liegt bei maximal 0,34. Ein ausgeklügelter Mischvorgang sorgt für die gleichmäßige Verteilung der Farbpigmente.

Magnetische Farben

Jede andere Farbe wäre einfacher gewesen. Aber Prof. Eisenman wollte unbedingt Anthrazit und dabei noch eine relativ dunkle Variante. Das geforderte gleichmäßige Grau der Stelen wird mit Eisenoxidschwarz-Pigmenten erzeugt. Diese Pigmente, das ist bekannt, reagieren empfindlich auf Restmagnetismus der Stahlschalungen. Folge sind im Normalfall Schlieren oder Wolkenbildungen. Das war aber laut Leistungsverzeichnis nicht zulässig.

Der Restmagnetismus hat in diesem besonderen Anwendungsfall verschiedene Ursachen. Zum einen sind es Rückstände aus der reinen Produktion der Stahlschalungen. Zum anderen immer wieder neue Restmagnetismen aus Schweißungen, Hammerschlägen, Schraubungen und verschiedenen auch noch so unbedeutend erscheinenden Berührungen mit Metallgegenständen. Als Folge können Pigmentanreicherungen in der Betonoberfläche auftreten. So entwickelte man ein spezielles Gerät, das am Ende aller vorbereitenden Arbeiten die Schalung entmagnetisiert. Zusätzlich sollten während des Betonierens keine metallenen Gegenstände mehr zum Einsatz kommen.

Die Gerüste sind aus Holz und entlüftet wird nur mit Holzlatten. Und selbst beim Stochern mit der Latte muss sehr vorsichtig gearbeitet werden, denn durch Verwirbelungen hinter der Dachlatte entstehen „im Fahrwasser” lokale Entmischungen oder Anreicherungen. Deshalb darf die Dachlatte nach Möglichkeit auch nicht die Schalung berühren. Schlierenbildung an der Oberfläche könnte auch dabei die Folge sein.

Die eingesetzten Farbpigmente stammen von der Firma Harold Scholz & Co. GmbH, Bergisch Gladbach. Bei den Tests wurden Pulverpigmente eingesetzt. Für die Serienproduktion stieg man dann aber auf eine, von einem akkreditierten unabhängigen Institut erstmals für Stahlbeton zugelassene Flüssigfarbe um. Pulverförmige Farbpigmente funktionieren zwar grundsätzlich ebenso gut, so Dr. Hermann Thieme von der Firma Scholz, doch bereiten sie in einer groß angelegten Produktion logistische Probleme, Verschmutzung und einen erhöhten Personalaufwand. Statt ursprünglich 12 kg Pulver pro Kubikmeter sind es jetzt 25 kg Flüssigfarbe. Sie heißt 318 F-BB (Erklärung: 318-schwarz, F-flüssig, BB-bewehrter Beton). Die Flüssigfarbe konnte hier äußerst genau über die vollautomatische Dosieranlage beigemischt werden.

Basis für die geforderte, absolut gleichmäßige Graufärbung des Betons ist auch die Mischprozedur. Zuerst kommt der Zuschlag in den Mischer, dann die flüssige Farbe, und danach die anderen Ausgangsstoffe. Hier endet die Bekanntgabe der Rezeptur und beginnt das Betriebsgeheimnis der Firma Geithner Bau. Am Ende der Mischprozedur ist sichergestellt, dass jedes einzelne Korn gleichmäßig mit Farbpigmenten umgeben ist. Wechselwirkungen zwischen Farbe und Verflüssiger sind nicht aufgetreten.

Mischen, Betonieren, Nachbehandeln

Der Mischer des Betonfertigteilwerkes liefert 1 m³ Beton pro Mischgang. Schnell stellte es sich heraus, dass der Betoneinbau mit der Kübelbahn nicht in Frage kam. Zum einen musste man mit Entmischungen rechnen, zum anderen bei den größeren Stelen mit Betonierabsätzen. Die Lösung: Der frisch angemischte Beton wird in einen 6 m³ großen Fahrmischer gefüllt und von dort aus mit einer Betonpumpe gleichmäßig in die Schalung befördert. Auf diese Weise gelingt der gewünschte kontinuierliche Betoniervorgang.

Im Berliner Stelenfeld gibt es zehn Arten verschieden hoher Stelen und daher im Fertigteilwerk zehn Typen von Stahlschalungen. Sie sind nach Höhen sortiert: 0,5 m - 1 m - 1,5 m - 2 m - 2,5 m - 3 m - 3,5 m - 4 m - 4,5 m und 5 m. Für jede Stelenhöhe sind mindestens zwei Schalungen vorhanden. Dazu gehören auch 50 Bodenschalungen und 50 Seitenschalungen. Pro Tag werden im Werk 13 Stelen betoniert und 30 m³ Beton verbaut.

Nach zwei Tagen werden die Stelen ausgeschalt und 4 Tage lang bei 80 % Luftfeuchtigkeit nachbehandelt. Danach geht es in speziell klimatisierte Zelte, wo die Stelen mindestens 10 Tage verweilen. Erst nach dieser Prozedur geht es auf speziell konstruierten Traversen zum Stelenfeld nach Berlin, wo die Betonquader meistens senkrecht aber auch auf bis zu 3° geneigten Fundamenten aufgestellt werden.

FAZIT:

Der anthrazitfarbene Beton für das Berliner Stelenfeld ist ein LVB und dazu als hochwertiger Sichtbeton konzipiert. Mit Hilfe des Spezialzementes Optacolor^® von Lafarge Zement wurden beide Ziele erreicht und ein sehr hoher Qualitätsanspruch umgesetzt. Alle Arbeiten wurden im Rahmen des gültigen Normenwerkes ausgeführt.

ABBILDUNGEN:

Foto 1+2+3: Bauarbeiten am Denkmal für die ermordeten Juden Europas. Zwischen den 2751 Stelen ist jeweils 95 cm Platz für die Besucher.

Foto 4a: Ausbreitmaß des Betons.

Foto 4b: Produktionslinie mit „Keller” für die 5 Meter hohen Stelen.

Foto 4c: Die bis zu 5 Meter hohen Stehlen werden im Fertigteilwerk mit der Betonpumpe in einem Zug betoniert.

Foto 5: Über zwei Rohre gleichzeitig wird der Beton an den Längsseiten der Stelen eingebracht. Wo beide Ströme zusammentreffen, wird noch vorsichtig mit einer Holzlatte nachgestochert.

Foto 5a+6: Stelen über 2 Meter Höhe erhalten eine konstruktive Bewehrung. An den kurzen Seiten wird beim Betonieren vorsichtig mit einer Dachlatte gestochert. Die Latte sollte die Schalung nicht berühren.

Foto 6a: Nach 2 Tagen wird gedreht und vorsichtig ausgeschalt.

Foto 7: Nach 10 Tagen fest genug für das Denkmal: Zwischenlagerung im temperierten Zelt.

Foto 8: Mit einer speziell konstruierten Traverse werden die meisten Stelen stehend nach Berlin verfahren.

Fotos: 1, 2, 3, 4b, 4c, 5, 5a, 6 und 7: Lafarge Zement 4a, 6a + 8: Geithner Bau

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