Wichtige Parameter für das Einfärben von Beton

Beton ist ein Baustoff mit einer außergewöhnlich großen Bandbreite an unterschiedlichen Gestaltungsmöglichkeiten. Er kann nicht nur in beinahe jede beliebige Form gebracht werden, auch seine Oberflächenbeschaffenheit und Farbe können modifiziert werden. Um jedoch für ein Bauwerk stets einen konstanten Farbton sicherzustellen, dürfen sowohl die Rezeptur als auch Produktionsfaktoren so wenig wie möglich schwanken.

Beton einzufärben gehört schon lange nicht mehr in die Kategorie „neue Betontechnologie“. Dabei sollten einige wichtige Parameter berücksichtigt werden, wie die Farbe des Pigments und der Grauanteil des Zements. Aber es gibt auch Faktoren, die erst auf den zweiten Blick erkennbar werden, zum Beispiel wie viel Wasser die verwendete Schalung dem Beton entzieht.

Anorganische, synthetische Pigmente

Zum Einfärben von Baustoffen aus Zement werden entsprechend der DIN EN 12878 anorganische, synthetische Pigmente verwendet. Sie müssen gegenüber Bewitterung und Sonneneinstrahlung beständig sein und können als Pulver, Flüssigkeit oder Granulat eingesetzt werden. Ihre zugegebene Menge wird im Verhältnis zum Zement berechnet. Dabei sollte bedacht werden, dass die Farbintensität zunächst linear mit der Pigmentmenge ansteigt, jedoch ab einem gewissen Prozentsatz – dem Farbsättigungsgrad – stagniert.

Der Markt bietet eine gewisse Anzahl unterschiedlicher Pigmente an, die untereinander gemischt werden können, um den gewünschten Farbton zu erzielen. Das eigentliche Erscheinungsbild ist allerdings unter den realen Bedingungen zu prüfen. Das heißt, es müssen Musterplatten gefertigt werden, bei deren Herstellung der gleiche Zement, Zuschlag etc. zum Einsatz kommen. Ein weiteres wichtiges Qualitätskriterium von Pigmenten ist ihre Farbstärke. Sie beschreibt, wie gut sie ihre Eigenfarbe auf das einzufärbende Medium übertragen können. Dies kann ein wichtiger wirtschaftlicher Faktor sein.

Bei der Auswahl der geeigneten Pigmente muss auch berücksichtigt werden, ob es sich um einen bewehrten oder unbewehrten Beton handelt. Bei stahlbewehrtem Beton dürfen die Betonfarben einen gewissen Chromgehalt nicht übersteigen, da sonst die Gefahr besteht, dass die Armierung korrodiert.

Farbe des Zements

Ein wichtiger Aspekt, der unbedingt beim Einfärben von Beton berücksichtigt werden muss, ist die Farbe des verwendeten Zements. Diese kann je nach Abbaugebiet und Herstellungsmethode ein Farbspektrum von hell- bis dunkelgrau und sogar rotbraun aufweisen. Je heller das eingesetzte Pigment ist, z. B. gelb, desto wichtiger ist die Farbe des Betons bzw. Zements. Um besonders brillante Farben zu erzielen, ist häufig der Einsatz von Weißzement erforderlich, der sehr eisenarm ist und durch seine strahlend weiße Farbe besticht. Diese erlaubt es, ein großes Farbspektrum im Beton zu realisieren. Das geht sogar so weit, dass für manche Bauwerke Weißzement mit schwarzen oder grauen Pigmenten gemischt wird, um einen ganz bestimmten Grauton zu erreichen.

Gesteinskörnungen

Mit ca. 70 Vol.-% macht der Zuschlag den größten Anteil der Betonzusammensetzung aus. Er wird zwar im Normalfall vollständig vom Zementleim ummantelt, dennoch kann es sein, dass er durch den Leim hindurchscheint oder die oberste Betonschicht im Laufe der Jahre abwittert. Ganz besonders wichtig ist die Farbe der Gesteinskörnung, wenn die oberste Zementschicht bewusst abgetragen wird, wie dies zum Beispiel beim Sandstrahlen, Säuern oder Stocken der Fall ist. Dann mischen sich im Auge des Betrachters die Betonfarbe und die Gesteinsfarbe – häufig ein gewünschter Effekt. Unter diesen Voraussetzungen ist es sinnvoll, den Beton mithilfe einer Gesteinskörnung herzustellen, die die gewünschte besondere Farbe hat.

Mischen, Schalung und Trennmittel

Um ein gleichmäßiges Farbergebnis zu erzielen, muss die Betonfarbe gut mit den anderen Betonkomponenten verbunden werden. Hierzu empfiehlt es sich, zunächst den Zuschlag und die Pigmente zusammenzugeben und ungefähr 25 bis 40 Sekunden lang zu mischen. Erst anschließend sollten Wasser, Zement etc. hinzugegeben werden. Die homogensten Ergebnisse werden im Zwangsmischer erzielt. Die Zugabe der Farbe im Fahrmischer kann zu Farbschwankungen auf der Betonoberfläche führen.

Sobald der Zement mit Wasser in Verbindung kommt, entstehen feine Kristallnadeln, die sich miteinander verzahnen, der Beton erhärtet. Dabei ist das richtige Mischungsverhältnis von Wasser und Zement (W/Z-Wert) für die Härte und Eigenfarbe des Betons besonders wichtig. Je größer der W/Z-Wert ist, desto mehr Poren entstehen im Beton. Diese streuen das Licht und lassen ihn heller erscheinen. Diese Tatsache muss nicht nur bei der Betonrezeptur und der Zugabe von Verflüssigern berücksichtigt werden, sondern auch bei der Schalung. Eine saugende Schalung, wie zum Beispiel Holz, entzieht dem Beton Wasser, sorgt also faktisch für einen niedrigeren W/Z-Wert. Saugende Schalungen eignen sich gut für pigmentierten Beton, lassen ihn allerdings etwas dunkler erscheinen. Eine nicht saugende Schalung birgt die Gefahr, dass sich Poren und Marmorierungen bzw. Wolken bilden.

Der Einfluss von Trennmitteln kann sich auf das Erscheinungsbild enorm auswirken. Aus diesem Grund müssen Vorversuche durchgeführt werden und für ein Sichtbetongebäude sollte immer das gleiche Trennmittel verwendet werden. Ein häufiger Fehler ist der falsche Trennmittelauftrag. Die Schalung muss vollflächig und gleichmäßig mit dem gewählten Produkt behandelt werden. Doch zu viel Trennmittel kann unschöne Verfärbungen und im schlimmsten Fall ein ungleichmäßiges Aushärten des Betons zur Folge haben.

Härtungsbedingungen/Nachbehandlung

Beton härtet aus, indem der Zementstein mehr oder weniger große Kristalle ausbildet. Höhere Härtungstemperaturen führen in der Regel zu feineren Kristallnadeln. Die Größe der Kristalle beeinflusst, wie stark das Licht gestreut wird, das auf den Beton auftrifft. Feine Kristallnadeln streuen das Licht stärker als gröbere. Das hat zur Folge, dass der Beton heller erscheint. Dieses Phänomen wird für das bloße Auge jedoch erst sichtbar, wenn der Temperaturunterschied eine gewisse Dimension erreicht hat.

Um den Beton auf lange Zeit zu schützen, kann er mit einer Hydrophobierung und/oder einem Graffitischutz versehen werden. Hierbei muss man jedoch wissen, dass sich diese auch auf das Erscheinungsbild des Betons auswirken können. Einige Produkte hinterlassen einen gewissen Glanz, der je nach Sonnenstand deutlich zum Vorschein kommt.