Bibliothek Königgrätz, Tschechien - Im Grundriss X-förmig angelegt schafft das architektonische Konzept dieses Bauwerks ein neues Highlight in der städtebaulichen Entwicklung der Stadt Königgrätz. Ursprünglich sollten sämtliche Außenflächen einen orangefarbenen Fassadenanstrich erhalten. Dieses Konzept wurde wegen des hochwertigen Betonergebnis der Oberflächen gänzlich verworfen.

Sichtbeton – die moderne Architektensprache

Ob in kühne Höhen oder mit extremen Formen und Strukturen – die Visionen der Architekten zur Realisierung von Museen, Konzerthallen, Stadien oder Brücken stellen weltweit höchste Anforderungen an die Bauindustrie.

In vielen Fällen ist Sichtbeton die moderne Lösung, sei es aus bautechnischen, wirtschaftlichen oder aus ästhetischen Gründen.

PERI bietet seinen Kunden in der Bauindustrie praktische Hilfe: Auswahl, Planung und Bereitstellung von Schalhaut und Schalungssystem, optimal auf das jeweilige Bauvorhaben abgestimmt. Für jede Sichtbetonfläche die richtige Schalungslösung, von der Standardschalung bis zur Sonderanfertigung. Aus der intensiven Zusammenarbeit von Architekten, Bauausführenden und PERI Beratern entstehen so die besten Ergebnisse.


Grundlagen der Realisierung

Sichtbeton hat sich zu einem der wichtigsten Gestaltungsmittel in der modernen Archi­tektur entwickelt. Kein anderer Baustoff lässt sich so vielfältig verwenden und ver­arbeiten. Daher wird Sichtbeton für fast alle Bauaufgaben eingesetzt. Durch die Gestaltungsfähigkeit des Frischbetons lassen sich mit Hilfe entsprechender Schalungssysteme und Schalungsplatten nahezu beliebige Formen und Qualitäten herstellen. Die unterschiedlichen Sichtbetonqualitäten werden nach dem Merkblatt Sicht­beton in vier Sichtbetonklassen eingeteilt.

Die Herstellung von Sichtbeton als Gestaltungselement wird beeinflusst durch:

  • Schalhaut und Schalungssystem
  • die Betonrezeptur einschließlich Zement­art und Zuschlagstoffe
  • beigegebene Pigmente
  • Auswahl eines geeigneten Trennmittels
  • nachträgliche Oberflächenbearbeitung (wie waschen, schleifen, polieren, strahlen, stocken)
  • hydrophobierende Imprägnierungen, farbige Lasuren und Beschichtungen.

Die Entwicklung des Baustoffes Beton mit neuen Betontypen, wie hochfeste, leicht verdichtbare und selbstverdichtende Betone sowie Faserbetone (Stahl­ und Textilfasern) eröffnen zusätzliche Anwendungsgebiete.

Als maßgebliche Norm für die Herstellung der unterschiedlichen Arten von Betonoberflächen gilt die DIN 18217 „Betonoberflächen und Schalhaut“. Ästhetische Hinweise sind in dieser Norm nicht geregelt, denn verbindliche Vorschriften zur Herstellung von Sichtbeton gibt es nicht. Dies scheint verständlich, weil der Gestaltungswille eines Planers nicht norm­bar ist. Dessen Aufgabe ist es, indivi­duelle Vorstellungen über das Aussehen eines Betonbauteiles möglichst umfassend und eindeutig zu beschreiben.

Mit dem DBV Merkblatt Sichtbeton, das konkrete Sichtbetonklassen und die damit verbundenen Anforderungskriterien fest­legt, steht dem Planenden, Ausschreiben­den und Ausführenden eine gute fachliche Unterstützung zur Verfügung. Es wird dringend empfohlen, auf der Grund­lage dieses Merkblattes auszuschreiben, die Leistungen zu vergeben und auszuführen.


Das Sichtbeton-Team

Bei der Planung und Ausführung von Bauwerken oder Bauteilen mit speziellen Anforderungen an die Betonoberfläche ist die koordinierte Zusammenarbeit aller Beteiligten unerlässlich. Die Vorstellungen und Anforderungen des Planers und Bauherrn müssen in der Ausführung machbar sein.

Die beste Lösung für ein gutes Ergebnis ist die Bildung eines Sichtbeton-Teams. Da die Leistungen während der Planungsphase in der Regel noch nicht vergeben sind und das ausführende Unternehmen nicht endgültig bestimmt ist, sind Beratungsvereinbarungen mit kompetenten Fachfirmen (z. B. Schalungsanbieter) oder erfahrenen Ingenieurbüros hilfreich. Das beauftragte Ingenieurbüro kann die Rolle des Sichtbetonkoordinators im Sichtbeton-Team übernehmen.


Übersicht Schalungssysteme

Im modernen Schalungsbau werden vorrangig Systemschalungen bzw. Schalungen eingesetzt, die überwiegend aus Systemteilen bestehen. Das Zusammenwirken der einzelnen Systemteile hat mehrere Vorteile: Zum einen wird durch die vorgegebene Montagelogik die Chance erhöht, dass die einzelnen Schalungskomponenten richtig verwendet werden. Zum anderen erhöht sich die Anzahl der möglichen Einsätze auf der Baustelle, wodurch sich die Abschreibungskosten der verwendeten Geräte - bezogen auf ein Bauprojekt - reduzieren. Gleichzeitig ist der Einsatz einer Systemschalung für die Baustellenmannschaft sicherer.

Beim Einsatz von Schalungssystemen für Sichtbetonflächen ist die Qualität der Schalung zu beachten. Rahmenschalungen werden vorrangig in Mietparks vorgehalten und vermietet. Hier weisen die Einzelelemente der Schalung einen unterschiedlichen Einsatzgrad auf und können Reparaturstellen enthalten. Mit Mietschalungen können nur die Sichtbetonklassen SB 1 und SB 2 erreicht werden. Ergebnisse in den Sichtbetonklassen SB 3 und SB 4 lassen sich mit Rahmenschalungen aus dem Mietpark nicht bzw. nur bedingt, beispielsweise mit PERI MAXIMO, erreichen.

Die gängigen Schalungssysteme lassen sich in unterschiedliche Gruppen unterteilen:

Verkehrswegebau

Im Verkehrswegebau, beispielsweise bei Brücken, Tunneln oder Stützwänden, gilt Sichtbeton als wesentliches Gestaltungselement.

Die Betonoberflächen werden oft nur aus großer Entfernung oder aus fahrenden Fahrzeugen wahrgenommen. Um optische Akzente zu setzen, müssen also deutliche Gestaltungselemente gewählt werden. Zum Beispiel müssen Fugen, die aus Stößen der Schalungselemente oder aus Arbeitsabschnitten resultieren, prägnant ausgebildet werden.

Allerdings ist zu beachten, dass viele Bauteile bei diesen Bauwerken überwiegend direkten Witterungseinflüssen ausgesetzt sind. Das heißt, sie altern rasch und können im Laufe der Zeit auch ihr Aussehen stark verändern.

Schalungssysteme für Wände

Bei den Wandschalungssystemen unterscheidet man zwischen Rahmenschalungen und Trägerschalungen. Eine Besonderheit stellt die Gruppe der Rundschalungen dar.

Rahmenschalungen

Etwa 70% der ausführenden Unternehmen verwenden heute Rahmenschalungen, um Betonwände herzustellen. Der Name leitet sich vom umlaufenden Rahmen ab, der die Kanten der eingelegten Schalhaut vor mechanischer Beanspruchung schützt. Durch die Elementfugen entsteht so der typische Abdruck auf der Betonoberfläche. Des Weiteren führt der aus Stahl oder Aluminium hergestellte Rahmen den Schalungsanker und dient zur Aufnahme der Schalungsschlösser und der Umsetzeinrichtungen.

Das Prinzip der Rahmenschalung wird durch die PERI TRIO verkörpert. Andere Rahmenschalungssysteme sind in ihrem Betonabdruckbild ähnlich. Das Raster der Standardtafeln und Schalungsanker variiert zwischen 2,70 m und 3,50 m, dabei können die einzelnen Elemente stehend oder liegend miteinander verbunden werden. Rahmenschalungen sind robust, langlebig und durch ihr vorgegebenes Montageraster einfach zu verwenden.

Trägerschalungen

Trägerschalungen werden heute seltener verwendet und meist spezialisiert eingesetzt. Ihr Name leitet sich aus den verwendeten Holz- oder Metallschalungsträgern ab. Träger, Stahlgurtungen und eine frei wählbare Schalhaut bilden vorgefertigte Schalungselemente, die sogenannten Schalungssektionen. Die Stahlgurtungen verbinden das System und dienen zudem als Auflagerfläche für das Ankersystem.

Das Prinzip der Trägerschalung wird am Beispiel der PERI VARIO GT 24 dargestellt. Andere Trägerschalungssysteme sind in ihrem Betonbild ähnlich. Das Raster der Standardsektionen sowie der Schalungsanker kann variieren.

Man unterscheidet

A) Standardsektionen
Vorgefertigte und im Mietpark vorgehaltene Sektionen mit festgelegten Elementgrößen, teilweise mit Schalhaut für untergeordnete Anforderungen und als Trägerplatte für eine Sichtbetonschalhaut ausgestattet.

B) Objektbezogene Schalungssektionen
Auf spezielle Anforderungen projektierte und gefertigte Schalungssektionen. Schalhaut (Type, Größe, Befestigung), Träger- und Riegellage (Abstände) sowie das Ankerraster sind unter Beachtung der Systemgrundsätze frei wählbar.

Rundschalungen

Gekrümmte Wände lassen sich polygonal als Vieleck mit Rahmenschalungen durch eingelegte Trapezfugenleisten herstellen. Kreisrunde Wandbereiche werden mit speziellen Trägerschalungssystemen geschalt, bei denen der gewünschte Radius durch in der Länge veränderbaren Riegellagen einstellbar ist. Biegeradien sind von 1,00 m bis ca. 20,00 m stufenlos möglich. Die Krümmung der Schalhaut wird durch spezielle, auf den Krümmungsradius zugeschnittene Profilhölzer erreicht, welche zwischen Schalhaut und Trägerlage eingebaut werden.

Schalungssysteme für Decken

Ebenso wie Träger-Schalungssysteme für Wände werden Deckenschalungen aus Holz- oder Metallträgern hergestellt. Sie bestechen durch ihre flexiblen Einsatzmöglichkeiten.

Deckentische, die meist bei großen zu schalenden Deckenflächen eingesetzt werden, bestehen aus den gleichen Systemkomponenten. Durch die großflächige Belegung mit Schalhaut verringern sich die Elementstöße und ermöglichen ein Betonbild für höhere Anforderungen.

Analog zu den Rahmenschalungen im Wandbereich wurden im Deckenbereich die Paneelschalungen entwickelt. Der Hauptnutzen von Paneel-Deckenschalungen liegt im schnellen und sicheren Einsatz.

Schalungssysteme für Decken werden nach dem Konstruktionsprinzip eingeteilt in:

  • Träger-Deckenschalung (z. B. MULTIFLEX)
  • Paneel-Deckenschalung (z. B. SKYDECK)
  • Trägerrost-Deckenschalung (z. B. GRIDFLEX)
  • Großflächenschalung (z. B. Tischmodule, Maßtische)

Bei Decken variiert die im einzelnen erreichbare Betonqualität aus unterschiedlichen Gründen. Dazu zählen Rahmenabdrücke durch das Paneelraster des eingesetzten Schalungssystems. Ebenso beeinflusst die Güte, die Anordnung und die Einzelplattengröße von frei wählbarer Schalhaut die Betonqualität.

Schalungssysteme für Säulen

Säulen- oder Stützenschalungen sind meist eine Ableitung von Rahmen- oder Trägerschalungen. Daher sind die besonderen Merkmale ähnlich. Um den geforderten Qualitätsanspruch bei Stützen und Säulen erfüllen zu können, muss auch hier das passende Schalungssystem gewählt werden. Je nach Anforderung an den Säulenquerschnitt, die Ausführung der Kanten oder der Betonoberfläche werden Rahmen- bzw. Trägerschalungen eingesetzt.

Schalungssysteme für 3D Freiformflächen

Häufig setzen Bauherren und Architekten im Bereich des Kulturbaus oder bei besonders repräsentativen Gebäudeanforderungen optische Akzente mit außergewöhnlichen Bauwerksformen. Diese so genannten 3D Freiformflächen lassen sich mit konventionellen Schalungsmethoden kaum noch realisieren. Hinzu kommt, dass die meist sichtbar bleibenden Oberflächen von höchster Qualität und scharfkantig auszuführen sind. Für diese extravagante Bauwerksgestaltung muss jeweils ein individuelles, auf das Projekt abgestimmtes Schalungskonzept entwickelt werden.

Dieses Schalungskonzept wird auf Basis eines dreidimensionalen Bauwerksmodells vom Schalungshersteller erarbeitet. Es besteht aus statisch tragenden Grundelementen und den so genannten 3D Schalungskörpern, welche dem Beton die Form geben. Die Einzelelemente werden auf der Baustelle einfach zusammengefügt und mit Hilfe von Einmesspunkten, Hilfsachsen und Aufstelllehren positioniert. Die Anwendung vor Ort erfolgt somit ähnlich einer Systemschalung.


Schalhaut - Gestaltung der Betonoberfläche

Durch die Auswahl der Schalhaut ist eine große Zahl an Gestaltungsvarianten für die Betonoberflächenstruktur gegeben. Dabei bestimmt die Schalhaut - unabhängig von einer späteren Behandlung - den Oberflächencharakter des Betons. Der Ausschreibende muss die Schalhaut mit ihren Materialeigenschaften, der Beschichtung und der Verarbeitung, sowie im Zusammenwirken mit dem Trennmittel sowie dem Frischbeton genau kennen und planungstechnisch berücksichtigen. Die Leistungsbeschreibung der gewünschten Betonoberfläche muss so eindeutig sein, dass der Auftragnehmer bei der Wahl der Schalhaut alle materialbezogenen und anwendungstechnischen Gesichtspunkte risikofrei berücksichtigen kann. Ferner muss er die Machbarkeit beurteilen können und auf zu erwartende Toleranzen und Ergebnisschwankungen hinweisen.

Saugfähigkeit der Schalhaut Betonoberfläche hell/dunkel
Oberflächentextur (struktur) Betonoberflächentextur
Schalhautfuge Rasterung der Betonoberfläche
Befestigung der Schalhaut Abbild auf der Betonoberfläche

Projektbeispiele

Heutige Konstruktionsarten und Bauverfahren erlauben die Umsetzung beeindruckender architektonischer Entwürfe. Dazu stellen wir Ihnen Projekte der unterschiedlichsten Ausführungsarten vor.

Allgemeiner Hochbau

Die Architekten haben den Sichtbeton im Hochbau seit Jahren wieder entdeckt und nutzen ihn als maßgebliches Gestaltungs­element. Dabei sind parallel zur Entwicklung der Baustoffe auch die Verfahrenstechnologien und somit die Anforderungen an die Ausführenden stark gestiegen. Hochfeste sowie verflüssigte bis selbstverdichtende Betone lassen die Betonkonstruktionen schlanker und die -formen vielgestaltiger werden. Gekrümmte und schräg gestellte Wände und Decken sind ein häufiges Gestaltungselement. Der Schalungsbau hat sich darauf eingestellt. Dem Wunsch nach möglichst glatten, fugenarmen Betonflächen kann mit dem Angebot an großflächiger Schalhaut entsprochen werden.

Bauteile im geschützten Innenbereich sind nicht der Witterung ausgesetzt, daher altern diese Betonoberflächen wesentlich langsamer. Betonbauteile im Innenbereich von Gebäuden werden aus geringster Entfernung betrachtet. Details kommen daher stärker zur Geltung. Architekten fordern aus diesem Grund immer häufiger die Sichtbetonklassen SB3 und SB4.

Fazit: Die planenden Architekten sollten gemeinsam mit den Ausführenden realisierbare Anforderungen definieren, um die gewünschte Sichtbetonqualität zu erreichen. Denn überzogene Forderungen und Nachbesserungen bringen ungenügende Ergebnisse.

Kulturbauten

Insbesondere im Bereich der Kulturbauten bevorzugen Architekten und Projektplaner Sichtbeton als Gestaltungsmittel. Neben künstlerischen Anforderungen an die sichtbar bleibenden Betonoberflächen dominieren häufig auch besondere Formen der gesamten Bauwerke oder einzelner Bauteile.

Bei der Schalungsplanung sollte auf ein geordnetes Fugen- und Ankerraster sowie auf die geregelte Anordnung der Schalungselemente geachtet werden. Denn Elementfugen, Ankerraster sowie die Ausformung der Ankerstellen sind wesentliche Gestaltungselemente im Sichtbetonbereich.

Um ein gleichmäßiges Bild der Betonoberfläche zu erhalten, ist der Auswahl der Betonsorte und der gesamten Verarbeitungstechnologie des Betons einschließlich der Nachbehandlung besondere Beachtung zu schenken. Sind erhöhte Anforderungen an das Aussehen der Betonflächen gestellt, ist es ratsam die Schalungen mit neu belegter Schalhaut zu belegen. Auf Wunsch kann das Ankerbild mit Blindankern zu einem geordneten symmetrischen Bild ergänzt werden. Für die Ausschreibung von Sichtbeton im Bereich der Kulturbauten wird empfohlen, die Sichtbetonklassen SB3 und SB4 des DBV Merkblattes zu beachten.