Beton und Farbe

Beton bietet mit seiner fast unbegrenzten Formbarkeit und Funktionalität nahezu alle Möglichkeiten kreativer Architektur. Bereits viele ansprechende Objekte wurden mithilfe von Sichtbeton gebaut. Allerdings herrscht hier meist der graue glatte Beton vor – das ist auf die Dauer langweilig und unnötig. Denn Beton kann auch farbig sein! 

Generell lässt sich zwischen dem nachträglichen Auftrag von färbenden Produkten (z. B. Lasur) und dem Durchfärben des Betons unterscheiden. Zum Durchfärben werden Pigmente verwendet, die in verschiedenen Lieferformen wie Pulver, Granulat, Perlen oder Flüssigfarbe angeboten werden. Jede Variante hat bei bestimmten Anwendungen ihre Vorzüge. Die Pigmente sind anorganische, inerte Zusatzstoffe aus Metalloxiden, Kohlenstoff oder Ruß. Sie lassen sich miteinander mischen und so auf die jeweiligen Gestaltungswünsche abstimmen. Dennoch sollte sich jeder Planer darüber im Klaren sein, dass die Farbe von durchgefärbtem Beton zahlreichen unterschiedlichen Faktoren unterliegt. Um diese einschätzen zu können, muss er sie kennen. 

Generell werden zur Betonherstellung lediglich drei Komponenten benötigt: Wasser, Gesteinskörnung und Zement. Grauzement kann je nach Abbaugebiet und Herstellungsmethode ein Farbspektrum von hell- bis dunkelgrau und sogar rotbraun aufweisen. Mit hellen Zementen lässt sich ein intensiverer, reinerer Farbton erzielen. Sie sind zum Beispiel für Pastelltöne geeignet. Um Bauteile in Dunkelrot, Ocker und Braun herzustellen, können auch dunkle Zemente verwendet werden. Im Allgemeinen gilt, dass sich gefärbter Beton, der mit Grauzement hergestellt wurde, durch gedeckte, leicht graue Farben auszeichnet. Sollen hingegen Elemente mit brillanter Farbgebung erzielt werden, empfiehlt sich sogenannter Weißzement (z. B. HolcimWhite). Er ist eisenarm und besticht durch seine strahlend weiße Farbe.

Tipp:

Unabhängig davon ob es sich um naturbelassenen oder eingefärbten Beton handelt, sollte der Planer bei einem Sichtbetonobjekt darauf bestehen, dass für alle Betonelemente des Bauwerks der gleiche Zement verwendet wird. Andernfalls ist die Gefahr von unterschiedlichen Farbtönen sehr groß.

Beim Einfärben von Beton wird die erforderliche Pigmentmenge im Verhältnis zum Zement berechnet. Um eine ansprechende farbliche Wirkung zu erzeugen, ist nur wenig Pigment notwendig. In der Regel werden zwischen 2 und 8 % des Zementanteils an Farbpigmenten in den Beton dosiert. Dabei ist zu berücksichtigen, dass die Farbintensität zunächst linear mit der Pigmentmenge ansteigt, aber ab einem gewissen Prozentsatz – dem Farbsättigungsgrad – stagniert. Die Zugabe weiterer Pigmente zeigt dann kaum noch Wirkung. 

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. Infolgedessen muss der Planer auch den Einsatz von Fließmitteln, Betonverflüssigern oder Ähnlichem rechtzeitig berücksichtigen. Diese Zusatzmittel werden normalerweise dazu herangezogen, die Menge des Anmachwassers zu reduzieren, und führen so zu dunklerem Beton. 

Mit ca. 70 Vol.-% macht die Gesteinskörnung den größten Anteil der Betonzusammensetzung aus. Infolgedessen trägt sie einen wichtigen Teil zur Eigenfarbe des Betons bei. Hierbei ist allerdings zu unterscheiden, ob die oberste Betonschicht abgetragen wurde oder nicht. Bei gefärbtem Beton, dessen Zementhaut unbehandelt ist, beeinflussen nur die Feinstanteile das Aussehen des Elements. Das Auge nimmt lediglich eine Mischung der Eigenfarben von Gesteinskörnung, Zement und Pigment wahr.

Tipp:

Gesteinskörnungen wie Sand und Kies stammen aus der Natur und unterliegen Farbschwankungen. Aus diesem Grund empfiehlt es sich, bei größeren Bauvorhaben die gesamte Menge der Gesteinskörnung auf einmal zu bestellen und entweder beim Lieferanten oder im Betonwerk vorzuhalten. Eine solche Lagerung ist vor allem dann für ein einheitliches Erscheinungsbild unerlässlich, wenn die Gesteinskörnung nachträglich freigelegt wird.   

Eine Möglichkeit, ohne Pigmente Einfluss auf die Betonfarbe zu nehmen, besteht unter anderem im Entfernen der obersten Zementhaut. Wird diese mechanisch oder chemisch abgetragen, wie es zum Beispiel beim Terrazzo üblich ist, kommt die darunterliegende gröbere Gesteinskörnung zum Vorschein. Hierfür werden neben Gesteinskörnungen mit ästhetischer Farbgebung dem Beton mittlerweile auch andere Materialien, wie alkaliresistentes Glas, beigegeben.

Auch gefärbter Beton kann von einer nachträglichen Oberflächenbearbeitung profitieren. Unterzieht man das ausgehärtete Material einer leichten Sandstrahlung, wird dessen Farbton einheitlicher. Eine vorsichtige Behandlung mit einer leichten Säure kann einen ähnlichen Effekt erzielen. 

Nicht nur die Zusammensetzung des Betons ist für seine Eigenfarbe entscheidend, auch wie er hergestellt wurde, wirkt sich auf sein Erscheinungsbild aus. Gleichgültig, ob es sich um Sicht- oder Funktionsbeton handelt, ob er gefärbt oder ungefärbt ist, für alle Elemente gilt: Eine sorgfältige Verdichtung ist unerlässlich. Andernfalls drohen sogenannte „Kiesnester“ und „Betonlunker“. Sie wirken sich unter Umständen unangenehm auf die Festigkeit des Betons aus, sind aber in jedem Fall ein unschöner Anblick. 

Bei der Erstellung von Sichtbeton spielt die Kontaktzone von Schalung und Beton, also die Schalhaut, eine wichtige Rolle. Je nachdem, welches Material zum Einsatz kommt, kann die Oberfläche des Betons bei ansonsten gleichen Baubedingungen vollkommen unterschiedlich ausfallen. Wichtig ist vor allem, in welchem Maße die Schalhaut Wasser aufnimmt. Eine nichtsaugende Schalung birgt die Gefahr, dass sich Poren und Marmorierungen bzw. Wolken bilden. Leider ist sie bei einem hohen Pigmentgehalt auch oft die Ursache ungewollter Farbtonunterschiede.

Bei einer saugenden Schalung, wie zum Beispiel einer Holzschalung, kann Luft und/oder Überschusswasser entweichen, wodurch die Gefahr der Porenbildung reduziert ist. Saugende Schalungen eignen sich gut für pigmentierten Beton. Dennoch sollte der Planer wissen, dass sie die Betonoberfläche etwas dunkler erscheinen lassen als nichtsaugende Schalungen. Durch die Fähigkeit der Wasseraufnahme entziehen sie dem Beton Feuchtigkeit, was praktisch zu einem niedrigeren W/Z-Wert führt.

Die Beschichtung mancher Schaltafeln und auch manche Schalungen selbst sind auf Dauer nicht zementecht. Sie reagieren aufgrund des alkalischen Zements und bilden Abbauprodukte, durch die sich die Betonoberfläche farblich verändert. Deshalb kann es für Sichtbetonflächen, an die hohe Qualitätsanforderungen gestellt werden, sinnvoll sein, stets neue Schalungen zu verwenden. Allerdings sollten neue saugende Schalungen vor dem ersten Gebrauch vorbehandelt bzw. künstlich „gealtert“ werden. Hierzu wird Zementschlämme auf die Schalung aufgebracht und anschließend wieder entfernt.

Tipp:

Vor allem bei saugenden Schalungen sollten alte und neue nicht gemischt werden. Je nachdem, wie häufig sie benutzt wurden, kann es zu Farbschwankungen kommen. Besser – aber auch teurer – ist es, immer neue Schalungen zu verwenden.

Trennmittel werden eingesetzt, damit sich die fertigen Betonelemente leicht von der Schalung lösen. Dabei wird ihre Auswirkung auf die Betonfarbe häufig unterschätzt. Das Trennmittel kann enormen Einfluss auf das Erscheinungsbild des Produktes haben. In allen hier gezeigten Fällen wurden der gleiche Beton und die gleiche Schalung verwendet, einzig die Trennmittel unterschieden sich. Aus diesem Grund ist es sinnvoll, bei der Planung nicht nur an die Betonrezeptur und die Schalhaut zu denken, sondern auch Vorversuche mit entsprechenden Trennmitteln durchzuführen.

Ein großer Fehler, der auf der Baustelle immer wieder begangen wird, ist der falsche Trennmittelauftrag. Hier gilt der Grundsatz: „Weniger ist mehr.“ Zwar muss die Schalung vollflächig und gleichmäßig mit dem gewählten Produkt behandelt werden, doch wird sie von unwissenden Handwerkern häufig damit „ertränkt“. Die Folge sind unschöne Verfärbungen und im schlimmsten Fall ein ungleichmäßiges Aushärten des Betons.

Tipp:

Je nach Trennmittel empfiehlt es sich, überflüssiges Material mit einem fusselfreien Lappen oder einem Abzieher zu entfernen. Dennoch muss jede Stelle der Schalung mit Trennmittel behandelt sein. Wird dies nicht berücksichtigt, kann es vorkommen, dass die oberste Zementschicht abreißt, sobald der Beton von der Schalung gelöst wird. 

Viele wundervolle Bauwerke sind erst mithilfe von Beton realisierbar gemacht worden. Doch dies sollte nicht darüber hinwegtäuschen, dass Beton kein Wunderbaustoff ist. Er muss genauso, wie andere Baustoffe auch, durch konstruktive Maßnahmen geschützt werden. Wer kennt sie nicht, die Sinterfahnen unterhalb von Fensterbrüstungen, die durch simple Tropfnasen einfach zu vermeiden gewesen wären? Gerade bei Gebäuden, die ihr Erscheinungsbild einer sorgfältig geplanten Farbgebung verdanken, ist dies besonders schade. Und selbst bei einem gut durchdachten und ausgeführten konstruktiven Betonschutz wirkt sich die Witterung langfristig auf die Betonfarbe aus. Die Flächen werden im Laufe der Zeit unterschiedlich stark beansprucht. Dies beeinflusst die Oberflächenbeschaffenheit und kann so zu Veränderungen der Farbe führen. Ein Beispiel hierfür ist der Abrieb von Zementleim, wodurch vermehrt die Eigenfarbe der Gesteinskörnung, insbesondere der groben Körnung, zum Vorschein kommt. Dadurch wird der Gesamteindruck der Betonfläche gravierend verändert.

Ein weiteres Farbphänomen besteht darin, dass gefärbter Beton über einen langen Zeitraum immer heller wird. Dies liegt nicht etwa daran, dass die Pigmente verblassen, sondern ist im Abbindeverhalten des Betons begründet. Selbst nach vielen Jahren bindet unbeschichteter Beton noch ab, wodurch die Pigmentpartikel immer mehr Zement eingeschlossen werden und schlechter sichtbar sind. 

Es darf nicht vergessen werden, dass Beton die Eigenschaft hat, Wasser anzuziehen und in den Poren zu speichern. Dies begünstigt die Ablagerung von Moos und Algen. So kommt es, dass älterer Beton zuweilen graugrün oder graubraun erscheint. Eine Möglichkeit, dies zu verhindern, besteht darin, ihn mit einem geeigneten Hydrophobierungs- oder Versiegelungsmittel zu behandeln. Diese Substanzen werden in unterschiedlichen Qualitäten angeboten und hemmen die Verschmutzungsneigung der behandelten Oberfläche.

Tipp:

Für den Architekten ist es interessant zu wissen, dass diese Hydrophobierungsprodukte einen glänzenden, einen matten, einen farbvertiefenden oder einen neutralen Einfluss auf die Sichtbetonfläche haben und dass dies in Zusammenhang mit farbigem Sichtbeton als Gestaltungsmittel eingesetzt werden kann. 

Farbiger Beton ist eine schöne Herausforderung. Sein Erscheinungsbild wird von zahlreichen unterschiedlichen Faktoren beeinflusst. Nur wenn sich dessen alle Beteiligten, d. h. Planer, Transportunternehmen bzw. Fertigteilwerk, ausführende Bauunternehmen sowie Bauherren, bewusst sind, kann es zu einem allseits zufriedenstellenden Ergebnis kommen. Wichtig hierfür ist eine gute Vorausplanung und Organisation. Es empfiehlt sich, das DBV/BDZ-Merkblatt Sichtbeton zu beachten und ausreichend Musterflächen in annehmbarer Größe zu erstellen. 

Merkblatt Sichtbeton

Planung, Ausschreibung, Vertragsgestaltung, Ausführung und Abnahme 

Herausgeber: BDZ / DBV

Bundesverband der Deutschen Zementindustrie e. V.

Betonzusatzmittel

Sind Stoffe, die dem Beton in kleinen Mengen beigefügt werden, um die Eigenschaft des Frischbetons oder des erhärteten Betons zu beeinflussen (z. B. Betonverflüssiger).

Betonzusatzstoffe

Sind anorganische oder organische, flüssige oder feste Stoffe, die verwendet werden, um bestimmte Eigenschaften des Betons zu beeinflussen. Hierzu gehören auch die Farbpigmente.

DBV

Deutscher Beton- und Bautechnik-Verein e. V.

Gesteinskörnung

Früher war der Begriff „Betonzuschlag“ gebräuchlich. Dieser wurde bei der Einführung des Eurocodes durch die Bezeichnung „Gesteinskörnung“ ersetzt. Beide Begriffe bezeichnen ein Gemenge von gleich oder verschieden großem Gesteinskorn. Es kann rund (Kies) oder gebrochen (Splitt) sein. In der Regel wird eine Korngrößenmischung so gewählt, dass möglichst wenige Hohlräume entstehen.

Hydrophobierung

Maßnahme, um Beton wasserabweisend zu machen.

Inerte Substanz

Reagiert mit den potenziellen Reaktionspartnern nicht oder nur in verschwindend geringem Maße.

Lunker

Sind Einbeulungen an der Oberfläche oder Hohlräume im Inneren des Werkstoffes.

Oberflächenbearbeitung

Mechanische, thermische und/oder chemische Bearbeitung am erhärteten Beton. Hierdurch wird die Oberfläche mehr oder weniger tief entfernt und die Farbe der Gesteinskörnung tritt in Erscheinung.

Trennmittel

Wird verwendet, um ein Verkleben der Form mit dem Betonelement zu verhindern.

Verdichten

Verfahren um evtl. Lufteinschlüsse auszutreiben und dafür zu sorgen, dass sich der Beton nicht entmischt sowie sich gleichmäßig in der Schalung verteilt.

Wasser/Zement-Wert

Verhältnis von Wasser zu Zement.

Zement

Bindemittel für Mörtel und Beton