Schwinden

Als „Schwinden“ werden lastunabhängige äußere Volumenänderungen des Baustoffs Beton bezeichnet, die durch Veränderung des Wasserhaushalts in den Poren des frischen, des erhärtenden und des erhärteten Betons verursacht werden. „Schwinden“ mit negativem Vorzeichen bedeutet eine Verringerung des äußeren Volumens = Volumenverminderung des Zementsteins infolge Austrocknung.
„Schwinden“ mit positivem Vorzeichen bedeutet eine Vergrößerung des äußeren Volumens. Letzteres wird in Deutschland auch als „Quellen“ bezeichnet.
Von den vier Schwindarten:

• Frühschwinden (auch Kapillarschwinden, Plastisches Schwinden genannt),
• Autogenes Schwinden (auch „Schrumpfdehnung“ genannt),
• Trocknungsschwinden und
• Carbonatisierungsschwinden

können die drei erstgenannten erheblichen Einfluss auf die Bildung von Rissen und die Verformungen von Bauteilen haben.
Allen vier Schwindarten ist gemeinsam, dass es in erster Linie der aus Zement und Wasser bestehende Volumenanteil des Betons (Zementleim/Zementstein) ist, der schwindet oder quillt. Je größer der Zementleim- bzw. Zementsteingehalt ist, umso größer sind die möglichen Schwinddehnungen des Betons.
Bei den genannten Schwindarten bewirken Gesteinskörnungen aus dichtem, festem Gestein eine Minderung des Schwindens des Betons. Als Anhaltswert kann gelten, dass Normalbeton nur rd. 20 % der Schwinddehnung erreicht, die der in ihm enthaltene Zementstein bei gleicher Lagerung allein aufweist. Die Behinderung des Schwindens durch die Gesteinskörnung ist umso größer, je größer ihre Steifigkeit (Elastizitätsmodul) im Verhältnis zu der des Zementsteins ist, je größer ihr Volumenanteil im Beton ist und je weniger sie selbst schwindet oder quillt oder den Wasserhaushalt des Betons beeinflusst.

Frühschwinden: äußere Verformungen des verarbeiteten Betons in der Schalung infolge Verdunstung von Zugabewasser vom Zeitpunkt des Oberflächenschlusses bis zum Erhärtungsbeginn
Autogenes Schwinden: lastfreie äußere Verformungen des erhärtenden Betons, die der Beton ohne Veränderung seines Gesamtwassergehalts während der Hydratation des Zements unter konservierenden Lagerungsbedingungen infolge „Selbstaustrocknung“ aufweisen kann. Der lineare Anteil des Autogenen Schwindens wird auch „Schrumpfdehnung“ genannt. Da dieser Begriff zu Fehlinterpretationen führen kann, wird besser die Bezeichnung „Autogene Schwinddehnung“ verwendet.
Trocknungsschwinden: lastfreie äußere Verformungen des erhärtenden und des erhärteten Betons durch Austrocknen (Wasserabgabe nach außen → negative Schwinddehnung). Gegebenenfalls gehören dazu rechnerisch auch die positiven Schwinddehnungen (Quellen), die durch Wasseraufnahme infolge Wasserlagerung entstehen. Der lineare Anteil des Trocknungsschwindens wird als „Trocknungsschwinddehnung“ bezeichnet.
Carbonatisierungsschwinden: Volumenabnahme durch Umkristallisation und die Verdunstung des Wassers im Zuge der Carbonatisierung von Beton

Bei verformungsempfindlichen Bauteilen müssen neben den lastabhängigen Verformungen (Elastizitätsmodul, Kriechen) und den temperaturabhängigen Verformungen (Temperaturdehnung) auch das Schwinden und Quellen berücksichtigt werden. Zu den verformungsempfindlichen Bauteilen zählen vorgespannte Bauteile, lange oder weit gespannte, schlaff bewehrte Bauteile wie durchgehende Stützen und Wände in Hochhäusern sowie Decken über Verkaufsräumen. Gegebenenfalls müssen alle Annahmen des Planers über die Verformung des Betons an die Bauausführenden in Form einer entsprechenden Anforderung an den Beton weitergegeben werden.

Siehe auch

• Schwindarmer Beton
• Fugen
• Nachbehandlung

Literatur

• Grube, Horst: Definition der verschiedenen Schwindarten, Ursachen, Größe der Verformungen und baupraktische Bedeutung. In beton 12/2003, S. 598 f.
• Grube, Horst: Ursachen des Schwindens von Beton und Auswirkungen auf Betonbauteile. Schriftenreihe der Zementindustrie Heft 52. Beton-Verlag, Düsseldorf 1991