Schwinden und Quellen beschreiben lastunabhängige Volumenveränderungen von Beton und Mörtel infolge von Änderungen im Wasserhaushalt des Zementsteingefüges. Schwinden bezeichnet die Volumenverminderung durch Austrocknung, während Quellen die Volumenzunahme durch Wassereinlagerung beschreibt. Beide Phänomene sind in der Planung und Ausführung zementgebundener Konstruktionen zu berücksichtigen, da sie zu Spannungen, Verformungen und Rissen führen können.

Was verursacht Schwinden bei Beton und Mörtel?

Die Volumenverminderung durch Austrocknung hängt maßgeblich vom Wasserzementwert ab. Je höher dieser Wert liegt beziehungsweise je mehr Zement ein Mörtel oder Beton enthält, desto größer ist die Gefahr des Schwindens. Die Schwindneigung nimmt im Laufe der Zeit ständig ab und ist in den ersten Wochen der Zementhydratation am größten.

Bei großen und langen Bauteilen sind Schwindrisse auch bei günstigem Wasserzementwert unvermeidbar, da der Beton nur sehr begrenzt Schwindspannungen aufnehmen kann. Schwindrisse können durch mangelnde Nachbehandlung der Mörtelschicht oder des Betons entstehen, wenn der Außenfläche das Wasser durch Austrocknung schneller entzogen wird als dem Kernbeton.

Wie wird das Schwindmaß gemessen?

Geprüft wird das Schwindmaß in der sogenannten Schwindrinne. Beton hat ein Schwindmaß von 4 bis 7 mm. Bei Instandsetzungsmörteln fallen die Werte deutlich niedriger aus: PCC-Mörtel haben bei Prüfungen in der Schwindrinne nach 28 Tagen in der Regel ein Schwindmaß von 1 mm und nach 90 Tagen 1,2 mm. Diese Messwerte sind für die Beurteilung der Materialeignung und die Planung konstruktiver Maßnahmen von entscheidender Bedeutung.

Konstruktive Maßnahmen zur Vermeidung von Schwindrissen

Schwindfugen sind in entsprechenden Abständen unbedingt vorzusehen. Dies ermöglicht dem Material, sich ohne Spannungsaufbau zu verkürzen. Die Fugenplanung muss die zu erwartenden Verformungen aufnehmen und so Zwangsspannungen vermeiden. Insbesondere bei großflächigen Estrichen und Betonplatten ist eine sorgfältige Fugenplanung unerlässlich.

Eine konsequente Nachbehandlung minimiert die Schwindneigung erheblich. Durch Feuchthalten der Oberfläche wird ein zu schnelles Austrocknen verhindert, das zu unterschiedlichen Schwindgeschwindigkeiten zwischen Außen- und Kernbereich führt. Dieser Gradient erzeugt Spannungen, die Oberflächenrisse begünstigen. Geeignete Nachbehandlungsverfahren umfassen das Abdecken mit Folie, das Aufbringen von Nachbehandlungsmitteln oder das Feuchthalten durch Besprühen.

Quellverhalten: Volumenzunahme durch Wasseraufnahme

Das Quellverhalten beschreibt die Volumenzunahme zementgebundener Baustoffe infolge von Wassereinlagerung in das Zementsteingefüge. Während Schwinden vor allem in der frühen Nutzungsphase relevant ist, tritt Quellen bei Wasserkontakt oder hoher relativer Luftfeuchtigkeit auf. Die Dimensionsstabilität von Bauprodukten hängt vom Gleichgewicht zwischen Quell- und Schwindprozessen ab.

Konstrukteure müssen beide Phänomene in der Planung berücksichtigen. Bei Verbundbauteilen können unterschiedliche Quell- und Schwindeigenschaften der beteiligten Materialien zu Spannungen und Haftungsverlusten führen. Die richtige Materialwahl und die Abstimmung der Systemkomponenten sind daher entscheidend für die Dauerhaftigkeit.

Relevanz für die Betoninstandsetzung

In der Betoninstandsetzung spielt das Schwindverhalten der Reparaturmörtel eine zentrale Rolle. Moderne PCC-Mörtel (Polymer-modifizierte zementgebundene Mörtel) sind so formuliert, dass ihr Schwindmaß deutlich unter dem von herkömmlichem Beton liegt. Dies minimiert Zwangsspannungen an der Grenzfläche zwischen Altbeton und Instandsetzungsmaterial und reduziert das Risiko von Ablösungen und Rissen.

Die Kenntnis von Schwind- und Quellverhalten ist für Planer, Verarbeiter und Sachverständige unverzichtbar. Nur durch die Berücksichtigung dieser Materialeigenschaften lassen sich dauerhafte, rissarme Konstruktionen realisieren.