Begriffsdefinition

Betonwerksteine sind vorgefertigte Erzeugnisse aus bewehrtem oder unbewehrtem Beton, deren Oberfläche werksteinmäßig bearbeitet ist. Je nach Oberflächenbehandlung, Wahl der Gesteinskörnungen und Farbpigmente lässt sich eine Vielfalt von Oberflächen erzielen – vom groben Waschbeton bis zum feinen, porenarmen kantigen Sichtbeton.

Anmerkungen:

• Die DIN 18 500 definiert auch Betone mit einer unbearbeiteten, aber durch die Schalung besonders gestalteten Oberfläche als "Betonwerksteine".
• Terrazzo ähnelt in der Herstellung und Schichtung einem Betonwerkstein. Im Gegensatz zum Betonwerkstein handelt es sich bei Terrazzo aber nicht um ein vorgefertigtes Erzeugnis, sondern um einen vor Ort gegossenen und bearbeiteten Bodenbelag.
• Betonwerksteine wurden früher auch Kunststeine genannt. Kunststeine können statt Zement auch mit Kunstharzen gebunden sein.
• Betonwerksteine für die Anwendung als Bodenbeläge im Innenbereich (siehe Kunststein-Bodenbeläge).

Wesentliche Bestandteile

Hauptbestandteile: 

• Zement (Grau- oder Weißzement),
• Wasser,
• Gesteinskörnungen,
• Betonzusatzstoffe (z.B. Farbpigmente, Gesteinsmehle).

Für die Färbung des Betons werden anorganische Pigmente verwendet (ca. 3 – 6 % des Zementgehalts): Eisenoxide für rote, gelbe, braune oder schwarze, Chromoxid für grüne, Kobalt für blaue, Kohlenstoff für schwarze Farbtöne, Titandioxid für weiße Farbtöne bzw. zum Aufhellen dunkler Betonoberflächen.

Zur Herstellung heller oder weißer Betonflächen muss ein Weißzement verwendet werden. Dunkle Farbtönungen können mit hellen Grauzementen und entsprechenden Farbpigmenten erreicht werden.

Weiters können werkseitig unterschiedliche Bauchemikalien zugesetzt werden, um bestimmte Produkteigenschaften zu erzielen:

• Dichtungsmittel (z.B. auf Basis von Calciumstearat, siehe auch Betonzusatzmittel) zur Massenhydrophobierung (Einsatzmengen ca. 0,2 – 1 % des Zementgehalts)
• Fließmittel (z.B. auf Basis von Polycarboxylat, siehe auch Betonzusatzmittel) für die möglichst homogene Kornverteilung an der Oberfläche (Einsatzmengen ca. 0,2 – 1 % des Zementgehalts)
• Fasern (alkaliresistente Kunststofffasern oder Glasfasern) zur Vermeidung von Schwindrissen (Einsatzmengen ca. 0,75 kg pro m3)
• Hydrophobierungsmittel (z.B. auf Silan- bzw. Siloxan-Basis) zur Verbesserung der wasserabweisenden Wirkung
• Imprägnierungsmittel (unterschiedlichste Produkte, siehe auch Imprägniermittel) zu Verbesserung der wasser-, schmutz- und ölabweisenden Wirkung

Charakteristik

Betonwerksteine sind in vielfältigen Formaten, Formen und Farbgebungen erhältlich. Ähnlich einem Naturstein ist eine absolut homogene Struktur von Betonwerksteinen nicht möglich. Es gibt immer Schwankungen in der Verteilung der Zuschlagsstoffe, die z. B. innerhalb einer Platte zu Helligkeitsunterschieden führen können. Häufig wird bereits werkseitig ein wasser-, schmutz- und/oder ölabweisendes Oberflächenschutzmittel aufgebracht, das filmbildend oder nicht filmbildend, farbneutral, farbvertiefend, glänzend oder pigmentiert sein kann.

Besonders wichtige Eigenschaft hinsichtlich Umwelt- und Gesundheitsrelevanz

Ökobilanz und Ressourceneffizienz

Aus ökologischer Sicht relevant sind

• der Einsatz von Weißzement, dessen Herstellung wesentlich aufwändiger als jene von Grauzement ist und
• unter Umständen weite Transporte von ästhetisch anspruchsvollen Gesteinskörnungen.

Positiv hervorzuheben sind das hohe Wiederverwendung- und Recyclingpotenzial.

Es werden auch bereits Betonwerksteine mit ressourcenschonender Herstellung mit rezyklierten Gesteinskörnungen angeboten.

Einsatz von Bauchemikalien

Betonwerksteine werden mit Hilfe von Bauchemie hergestellt, wobei festzustellen ist, dass der Einsatz von lösemittelfreien, nicht einstufungs- oder kennzeichnungspflichtigen Produkten durchaus gebräuchlich ist. Es werden aber auch gefahrenrelevantere Produkte (lösemittelhaltig, wirkstoffhaltig, gesundheitsschädlich, ätzend, reizend, …) eingesetzt. Im Sinne des präventiven Umweltschutzes sind aus ökologischer Sicht folgende Maßnahmen beim Einsatz von Bauchemikalien zu empfehlen:

• Allgemeine Maßnahmen

  • Einsatz von Bauchemikalien auf das technisch notwendige Maß reduzieren.
  • Gemäß Minimierungs- und Substitutionsgebot der GefStoffV grundsätzlich das Produkt mit den geringstmöglichen Belastungen verwenden.
  • Lösemittelfreie, nicht einstufungs- oder kennzeichnungspflichtige Produkte einsetzen.

• Zusätzliche Maßnahmen in der Herstellung

  • Biologisch abbaubare, lösungsmittel- und mineralölfreie Trennmittel verwenden (GISBAU Produkt-Codes beginnend mit BTM 01 für kennzeichnungsfreie Betontrennmittel-Emulsionen, Europäisches Umweltzeichen ECO 027 für Schmierstoffe oder Blaue Engel DE-UZ 178 für biologisch abbaubare Schmierstoffe und Hydraulikflüssigkeiten)
  • Betonzusatzmittel mit den geringstmöglichen Belastungen einsetzen (GISBAU Produkt-Codes beginnend mit BZM 10 für kennzeichnungsfreie Betonzusatzmittel). Werden Fließmittel eingesetzt, dann sollte jedenfalls auf formaldehydhaltige Fließmittel (GISBAU Produkt-Code BZM 50 ..., 'kann Krebs erzeugen“) verzichtet werden.
  • Beim Absäuern, Auswaschen und Feinwaschen ist darauf zu achten, dass keine Chemikalien in die Umwelt abgegeben werden. Laut Angaben eines Herstellers werden die Wirkstoffe bei sach- und fachgerechter Anwendung bei der Reaktion mit dem Beton verbraucht und sind im Auswaschwasser üblicherweise nicht mehr auffindbar.

• Zusätzliche Maßnahmen auf der Baustelle

  • Kritisch prüfen, ob der Einsatz von Oberflächenschutzmittel vor Ort aus technischer Sicht wirklich notwendig ist.
  • Auf wirkstoffhaltige (biozidhaltige) Oberflächenbeschichtungen verzichten

Maßnahmen zum Gesundheitsschutz in der Herstellung und Verarbeitung

Maßnahmen zum Gesundheitsschutz in der Betonwerksteinfertigung und -verlegung betreffen v.a. den Staubschutz. Neben E-Staub (einatembare Fraktion) und A-Staub (alveolengängie Fraktion) entsteht auch alveolengängiger Quarzstaub, da in Gesteinen Quarze als natürliche Verunreinigungen enthalten sind. Einatembarer Quarz kann Krebserkrankungen der Atemwege verursachen.

Insbesondere beim Rütteln und Stampfen der erdfeuchten Betonmischung und bei der Nachbearbeitung der ausgehärteter Betonerzeugnisse kann durch Zerkleinerung der quarzhaltigen Mineralstoffe Quarz-A-Staub freigesetzt werden. Fein zerkleinernde Verfahren, wie z. B. Trennschleifen, Polieren und Stocken, sind mit einer starken Zertrümmerung des Quarzkorns verbunden und können damit ebenfalls zu höheren Quarzstaubkonzentrationen führen. Das Strahlen der Betonoberflächen erfolgt üblicherweise in geschlossenen Anlagen mit Staubabsaugung und Aufbereitung des im Kreislauf verwendeten nicht silikogenen Strahlmittels (BGIA-Report 8/2006).

Zur Verminderung der Staubbelastung auf der Baustelle können Betonwerksteine z. B. nass geschnitten, entstehender Staub direkt erfasst und die Baustelle gereinigt werden.

Schadstoffabgabe / Emissionen in den Innenraum

Mit Emissionen von flüchtigen organischen Verbindungen aus Betonwerkstoffen in die Raumluft ist nicht zu rechnen, solange keine emittierenden Imprägnierungen verwendet werden.

Bei den derzeit handelsüblichen Bauproduktgruppen sind aus Sicht des Strahlenschutzes keine Einschränkungen erforderlich.

Schadstoffabgabe / Emissionen in den Außenraum

Abwitterung bzw. Abrieb von außenseitigen Oberflächenbeschichtungen von Bauwerken ist eine der wesentlichen Ursache für den Eintrag von Mikroplastik in die Umwelt. Im Außenbereich werden häufig beschichtete Betonwerksteine eingesetzt. Wie auch bei anderen Kunststoffbeschichtungen im Außenraum liegen noch zu wenige Kenntnisse über die Abgabe von Kunststoffen in die Umwelt vor.

Lieferzustand

Die Lieferung erfolgt als fertiges Betonerzeugnis.

Betonwerksteine gibt es in den verschiedensten Formaten, Farben, Formen.

Anwendungsbereiche (Besonderheiten)

Typische Anwendungsgebiete für Betonwerksteine sind

• Bodenbeläge und Treppenbeläge für innen und außen, Wandverkleidungen
• vorgehängte hinterlüftete Fassadenverkleidung (DIN 18516-5)
• tragendes und nicht-tragendes Sichtmauerwerk (DIN EN 771-5) mit Betonwerkstein für Innen- oder Außenwände:

  • Außenwände aus Sichtmauerwerk werden üblicherweise zweischalig ausgeführt mit einer Verblendschale aus Vormauersteinen oder Vormauerblöcken.
  • Einschaliges Sichtmauerwerk für Außenwände üblicherweise mit Leichtbetonsteinen hergestellt.

Lebenszyklus

Für die Herstellung von Betonwerkstein werden die für die Betonherstellung üblichen Rohstoffe eingesetzt, wobei die gewählten Zemente, Gesteinskörnungen und Farbpigmenten den ästhetischen Ansprüchen an die Sichtflächen entsprechen müssen.

Betonwerksteine werden entweder einschichtig (durchgehend dieselbe Mischung) oder zweischichtig (Kernbeton und Vorsatzbeton) gefertigt. Nach dem Aushärten können die Ansichtsflächen des Betonwerksteins gestaltet werden. Dafür kommen die unterschiedlichsten Technologien (Schleifen, Feinschleifen, Polieren, Sandstrahlen, Flammstrahlen, Auswaschen, Feinwaschen, Absäuern, etc.) zur Anwendung.

Die Oberflächenbehandlung wird heute häufig durch den Einsatz von Bauchemikalien unterstützt:

• Waschbetonverzögerer unterstützen das Aus- bzw. Feinwaschen, indem sie den oberflächennahen Zementleim bis zur gewünschten Tiefe daran hindern auszuhärten.
• Das Absäuern wird traditionell mit einer organischen Säure (Zitronensäure) durchgeführt. In der modernen Bauchemie werden auch sogenannte EAGs (= Engineered Acid Gel) unbekannter Zusammensetzung angeboten.
• Beim Flammstrahlen wird die Betonoberfläche kurzzeitig einer hochenergetischen Brenngas-/Sauerstoff-Flamme (Temperatur von ca. 3200 °C) ausgesetzt. Das Brenngas kann z. B. Acetylengas sein.
• Ein gleichmäßiges Aussehen der Sichtflächen wird auch durch die Auswahl, Dosierung und Verarbeitung des Trennmittels beeinflusst. Es stehen Trennmittel mit unterschiedlichen stofflichen Charakteristika und physikalischen Wirkeigenschaften zur Verfügung.

Betonwerksteine werden je nach Art und Einsatzgebiet lose verlegt (z.B. Bodenbeläge im Sandbett), vermörtelt (z.B. Treppenbeläge auf Untergrund) oder mechanisch befestigt (z.B. vorgehängte hinterlüftete Fassadenbekleidung).

Die Oberflächen können nach der Verlegung noch zusätzlich imprägniert oder auch mit Fluaten kristallisiert werden (siehe Kunststein-Bodenbeläge). Bei vor Ort aufgebrachten Schutzmitteln ist darauf zu achten, dass sie mit allfälligen bereits werkseitig eingesetzten Dichtungs- oder Imprägniermitteln verträglich sind.

Rückstände von Trennmitteln (Schalölen) oder Nachbehandlungsmitteln können das Eindringverhalten beeinträchtigen und zu Verfärbungen führen.

Auch imprägnierte Oberflächen müssen unmittelbar von Verschmutzungen gereinigt werden. Dies gilt besonders für geschliffene und schalungsglatte Flächen. Die Reinigung kann normalerweise mit warmem Wasser und Bürste erfolgen. Bei der Verwendung von Haushaltsreinigern ist auf die Eignung für den Einsatz auf Betonwerkstein zu achten.

Die Lebensdauer von Beschichtungen beträgt je nach Mittel, Witterungs- und Umwelteinflüssen ca. 2 bis 10 Jahre. Soll die Schutzwirkung erhalten bleiben, müssen die Oberflächen gereinigt und nachbeschichtet werden.

Im Normalfall sollte bei Betonwerksteinen im Außenbereich im Winter ausschließlich mit Sand gestreut werden, da Tausalze zu Aufrauhungen und Abplatzungen an der Oberfläche führen können. Durch werkseitige Maßnahmen kann die Frost- und Tausalzbeständigkeit der Betonwerksteine verbessert werden.

Lose verlegte Betonwerksteine (z.B. in Splitt verlegte Betonwerksteinbeläge) können leicht wieder aufgenommen und bei gutem Zustand wiederverwendet werden. Die stoffliche Verwertung erfolgt analog zu Betonfertigteilen.

Website der Informationsgemeinschaft Betonwerkstein e.V. (Online Quelle)

Zement-Merkblatt H8: Sichtbeton – Techniken der Flächengestaltung. (Online Quelle), zuletzt abgerufen am 27.12.2022