Schwinden (Beton)

Schwinden bezeichnet die Verkürzung des Betons im Laufe der Zeit infolge von Feuchtigkeitsabgabe und chemischer Reaktionen während der Festigkeitsbildung. Es ist eine Eigenschaft des Betons, die durch Gefügeumwandlung während des Aushärtens und durch Wasserverlust (Austrocknen) bedingt ist und sich in einer Volumenverminderung äußert. Dieser Prozess ist teilweise umkehrbar, d. h. bei Wasseraufnahme z. B. durch Lagerung im Wasser erfährt der Beton eine Volumenzunahme, was als Quellen bezeichnet wird.

Abgrenzung

Man unterscheidet zwischen dem Frühschwinden, das durch Verdunsten des Überschusswassers und Austrocknung in den ersten Tagen geschieht, dem chemischen Schwinden, das durch den Wasserentzug bei der Hydratation verursacht wird, und dem Trocknungsschwinden infolge Austrocknung des Zementsteins. Unter ungünstigen Randbedingungen, z. B. bei Decken in geschlossenen Gebäuden, beträgt das Endschwindmaß bis zu -0,6 mm/m.

In der DIN 1045-1 besteht die (lineare) Schwinddehnung aus den beiden letzteren Bestandteilen:

• der Schrumpfdehnung (meist als autogenes oder chemisches Schwinden bezeichnet), die bei sehr festen Betonen (fck > 50 MPa) von Bedeutung ist und bis etwa -0,3 mm/m betragen kann. Diese hängt von der Zementart und der Betonfestigkeit ab.
• der Trocknungsschwinddehnung, die zusätzlich noch von der Bauteilform und der mittleren relativen Luftfeuchtigkeit der Umgebung abhängt und bei normalfesten Betonen maßgebend ist.

Beide Anteile wachsen mit der Zeit und streben asymptotisch einem Grenzwert zu.

Ursachen

Insbesondere das nicht ausreichende Beachten von Festhaltungen, die das Schwinden (Verkürzen) des Betons behindern, ist häufig Ursache von Rissen im Stahlbetonbau. Durch die Verformungsbehinderung treten im Beton Zugspannungen auf und Risse nach Überschreiten der Betonzugfestigkeit.

Die Berücksichtigung des Schwindens ist auch bei der Berechnung von vorgespannten Betonteilen (Spannbeton) wichtig, weil durch die Schwinddehnung die Spannstahldehnung vermindert wird und damit auch die Vorspannkraft.

Da der Zuschlag im Allgemeinen nicht schwindet, hängt die absolute Größe des Schwindens sowie die zeitliche Entwicklung maßgeblich vom Volumen und von der Zusammensetzung des Zementleims ab. Außerdem spielen die Feuchte der umgebenden Luft und die Bauteilabmessungen eine große Rolle.