mini|hochkant|Betonstabstahl B500 – links die Vorder- und Rückseite eines Bewehrungsstabs mit den zur Profilierung sowie zur Kennzeichnung eingewalzten Rippen mini|Betonstabstahl in einem Fundament mini|Bewehrungskäfige für Bohrpfähle
Bewehrungsstahl, Betonstahl oder Armierungseisen, früher auch Moniereisen, dient als Bewehrung (Verstärkung) von Stahlbetonbauteilen und wird nach dem Einbau in die Schalung mit Beton vergossen.
Eigenschaften
Heutzutage kommt in Deutschland ausschließlich Betonstahl mit einer charakteristischen Fließ- oder Streckgrenze von 500 N/mm² zur Anwendung. Die erforderlichen Eigenschaften sind beispielsweise in der EN 1992, DIN 488 (früher DIN 1045-1) oder in der Europäischen Norm EN 10080 geregelt. Der Betonstahl wird in verschiedenen Formen produziert. In Deutschland sind lieferbar: Betonstabstahl B500B (nach DIN 488) (früher „BSt 500 S(B)“), als warmgewalzter und gerippter Stabstahl mit Durchmessern von 6, 8, 10, 12, 14, 16, 20, 25, 28, 32 und 40 mm und Lieferlängen bis 18 m (als Sonderwalzung bis 24 m). In der Schweiz sind die Durchmesser 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 26, 30, 34 und 40 mm lieferbar. Betonstahlmatten B500A und B500B (nach DIN 488) (früher „BSt 500 M(A) und (B)“), in verschiedenen Varianten, als fertig verschweißte Matten aus geripptem und profiliertem sowie kaltverformtem Stabstahl (Duktilitätsklasse A) oder warmgewalztem Betonstahl (Duktilitätsklasse B) mit Durchmessern von 6 mm bis 14 mm (14 mm nur in hochduktiler Ausführung, 6 bis 12 mm in normalduktiler oder hochduktiler Ausführung, Betonstahlmatten in Duktilitätsklasse B (hochduktil) werden nur auf Anforderung gefertigt, keine Lagerhaltung). Betonstahl in Ringen B500B (nach DIN 488) (früher „BSt 500 S(B)“) warmgewalzt, im Durchmesserbereich von 6 bis 16 mm und bzw. B500A (nach DIN 488) (früher „BSt 500 S(A)“) kaltgerippt, im Durchmesserbereich von 6 bis 12 mm für die Weiterverarbeitung auf Richt- und Schneide- oder Bügelbiegeautomaten. Bewehrungsdraht B500A+G glatt oder B500A+P mit flacher Profilierung (nach DIN 488) im Durchmesserbereich von 4 bis 12 mm für das Bewehren von z. B. Stahlbetonrohren oder Porenbeton-(früher Gasbeton-) oder Schachtbauteilen. Gitterträger als biegesteife Bewehrung bei Halbfertigteildecken und -wänden Die modernen Betonstähle sind bezüglich ihrer Verformungseigenschaften durch einen Elastizitätsmodul von 200.000 bis 210.000 N/mm² und die Einteilung in Duktilitätsklassen gekennzeichnet. In Deutschland gibt es die normalduktile Klasse A für die kaltverformten Stähle mit einem Verhältnis zwischen Zugfestigkeit und Fließgrenze von mindestens 1,05 und einer Stahldehnung unter Höchstlast von mindestens 2,5 % sowie die hochduktile Klasse B für die warmverformten Stähle mit mindestens 1,08 bzw. 5 %. Daneben muss der hochduktile Erdbebenstahl Klasse C mit einem Verhältnis zwischen Zugfestigkeit und Fließgrenze von mindestens 1,15 und einer Stahldehnung unter Höchstlast von mindestens 8 % erwähnt werden, der in Teilen Europas verwendet wird und eine reduzierte Fließgrenze von 450 N/mm² besitzt.
Der Wärmeausdehnungskoeffizient von Stahl beträgt im Mittel ebenso wie der des Beton rund [1/K]. Die Wärmeleitfähigkeit von Stahl liegt mit 50 [W/(m · K)] jedoch deutlich höher als bei Beton. Die heutigen Betonstähle sind alle schweißgeeignet.
mini|Betonstahl, der nicht tief genug einbetoniert wurde
Eine wichtige Eigenschaft des Betonstahls ist dessen Verbund mit dem umgebenden Beton. Zur Verbesserung des Verbunds werden Rippen aufgerollt oder aufgewalzt. Die Rippen haben eine maximale Höhe von 4,5 % und einen Abstand von 60 % des Stabdurchmessers. Durch die Rippen wird eine lokale Verzahnung zwischen dem Beton und dem Stahl erreicht. Bei normal- und hochfestem Beton ermöglichen die Rippen eine ausreichende Kraftübertragung über eine relativ kurze Verbundlänge.
Korrosionsschutz mini|Parkhaus-Decke mit feuerverzinktem Betonstahl Mögliche Ursachen für die Korrosion des Bewehrungsstahls sind Fehlstellen im Beton durch Risse, Kiesnester oder unzureichende Betonüberdeckung, die den Zutritt von Feuchtigkeit und das Einwirken von Chloriden ermöglichen, die etwa in Tausalz und in der Meeresatmosphäre enthalten sind.
Gewöhnlich schützt das alkalische Milieu (pH-Wert von 12–14) des im Beton enthaltenen Zementsteins den Bewehrungsstahl vor Korrosion, wenn der Bewehrungsstahl vollständig und mit einer ausreichenden Betondeckung umschlossen ist. Das Zusammenbinden der einzelnen Bewehrungselemente mit Draht (Rödeln) und die Verwendung von Abstandshaltern (z. B. aufgeklemmte Räder aus Kunststoff, Betonklötze oder -stäbe) zwischen Schalung und Bewehrung soll gewährleisten, dass der Bewehrungsstahl an der vorgesehenen Position im Bauteil liegt und ausreichend vom Beton überdeckt wird.
Beton karbonatisiert mit der Zeit von außen nach innen. Dabei reagiert das im Beton enthaltene alkalische Kalkhydrat mit dem Kohlendioxid der Umgebungsluft zu Kalkstein (Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O) und der pH-Wert des Betons sinkt ab. Ab einem pH-Wert unterhalb von 10 ist der Korrosionsschutz des Stahls, die sogenannte Passivierung, nicht mehr sichergestellt.
mini|Feuerverzinkter Betonstahl mit Ü-Zeichen für die allgemeine bauaufsichtliche Zulassung Für einen verbesserten Korrosionsschutz oder als Schutz vor Rostläufern bei dünnwandigen Sichtbetonbauteilen kann Betonstahl feuerverzinkt oder mit Epoxid beschichtet werden. Nichtrostender Stahl ist eine weitere Möglichkeit. Relativ neu ist die Glasfaser-Bewehrung. Für kleinere Querschnitte kommen zusätzlich textile Bewehrungen, insbesondere aus Glasfasergelegen, zur Anwendung.
Zum Schutz gegen Korrosion des Bewehrungsstahls infolge Karbonatisierung oder Chlorideindringung kann auch ein Kathodischer Korrosionsschutz mit einer Fremdstromanode, die über Gleichrichter mit einem Schutzstrom (eigentlich nur eine Polarisierung) gesteuert werden, angewendet werden. Dies kann beispielsweise im Brückenbau zur Anwendung kommen.
Alle Varianten unterliegen in Deutschland der Bauaufsicht. Das heißt, abweichend von der Norm hergestellte Tragwerke benötigen eine bauaufsichtliche Zulassung für die eingesetzten Komponenten oder eine Zustimmung im Einzelfall für das spezielle Bauvorhaben durch die Landesbaubehörde. Eine Liste bauaufsichtlich zugelassener Bewehrungselemente führt das Deutsche Institut für Bautechnik.
Oberflächenschutzsysteme wie die Imprägnierung der Betonoberflächen mit einem Hydrophobierungsmittel oder das Aufbringen von Beschichtungen dienen ebenfalls dem verbesserten Korrosionsschutz des Betonstahls, insbesondere, wenn der Beton bereits bis zur Tiefe des Stahls karbonatisiert ist (z. B. im Zuge der Instandsetzung).
Kennzeichnung mini|Kennzeichnung von Betonstabstahl B500 Betonstabstahl Die heutigen Betonstabstähle weisen zwei Rippenflächen auf. Eine der Flächen kennzeichnet durch eine besondere Anordnung der Schrägrippen die Betonstahlsorte. Die andere Fläche trägt die Kennzeichen des produzierenden Werks, welche einander mindestens auf jedem laufenden Meter folgen. Diese beginnen mit zwei verbreiterten Schrägrippen, es folgt jeweils zwischen verbreiterten Schrägrippen zunächst das Land und anschließend das betreffende Werk. Das Feld für das Werk kann in Zehner- und Einerstellen unterteilt sein.
Land KennzeichenDeutschland 1Belgien, Luxemburg,Niederlande, Schweiz 2Frankreich 3Italien 4Großbritannien, Irland 5Schweden, Norwegen,Dänemark, Finnland 6Spanien, Portugal 7Griechenland, Lettland, Moldawien, Österreich,Polen, Tschechische Republik, Türkei, Ungarn 8Bulgarien, China, Kroatien, Moldawien,Polen, Rumänien, Türkei, Ukraine,Belarus 9
Anmerkungen: Es gibt sowohl in der Ländergruppe 8 wie in der 9 polnische, türkische und moldawische Betonstabstahlhersteller.
Gewindestahl
Gewindestahl ähnelt gewöhnlichem Bewehrungsstahl. Die eingewalzten Rippen sind jedoch ausgeprägter und so angeordnet, dass sie als Gewinde genutzt werden können. Die Schrägrippen bilden ein grobes Gewinde und das Innengewinde der Schraubmuffen hat ausreichend Luft, um auch bei einer Verschmutzung der Gewindegänge durch Sand und Mörtel noch verwendbar zu sein. Eine typische Verwendung von Gewindestahl mit Durchmessern um 12 mm ist die Sicherung der Seiten einer freistehenden Betonschalung, um beim Einfüllen des frischen Betons nicht auseinander gedrückt zu werden. Die kurzen Gewindestäbe werden dabei gewöhnlich durch ein Kunststoffrohr geführt, das selber im Beton verbleibt, und das spätere Herausziehen des Gewindestabs ermöglicht. Bei nicht verspachteltem Sichtbeton bilden die meist durch graue Stopfen verschlossenen Rohrenden nach Fertigstellung oft ein gleichmäßiges Raster in der Betonoberfläche.
Stärkerer Gewindestahl wird als Spannstahl sowie zur Baugrubensicherung und in der Geotechnik als Verpresspfahl und Erdanker verwendet.
Über das grobe Gewinde lässt sich keine nennenswerte Zugkraft ausüben. Spannstähle werden durch hydraulische Vorrichtungen gespannt. Die anschließend angezogene Schraubmuffe hält den Stahl dann unter Spannung in Position.
Weitere Bewehrungselemente
Anstelle der üblichen Querkraftbewehrung durch Bügel und Klammern können Doppelkopfanker und Dübelleisten verwendet werden.
Anstelle von Betonstahl werden für verschiedenen Einsatzzwecke auch zugelassene GFK-Bewehrung aus faserbewehrtem Kunstharz verwendet: In Bauteilen mit erhöhter Korrosionsgefahr, um den Werkzeugverschleiss zu reduzieren, wenn der ausgehärtete Beton anschließend abgetragen bzw. zerspant werden soll oder wenn das Bauteil besondere elektro-magnetische Eigenschaften erfordert, die mit metallischer Bewehrung nicht erreicht werden könnan.
Stoßverbindungen
Aufgrund der eingewalzten Rippen sind Bewehrungsstähle im ausgehärteten Beton zugfest verankert. Um Zugkräfte von einem Stab an den nächsten weiterzuleiten, werden die Stähle darum gewöhnlich einfach über eine gewisse Strecke nebeneinander gelegt (Übergreifungsstoß).
In Sonderfällen werden Stähle auch auf andere Arten miteinander verbunden. Durch Verschweißen der Stabenden können diese beim Einbau besser in ihrer Lage gesichert werden und es ist eine geringere Überdeckung (parallele Führung der Stabenden) erforderlich.
Bei einer besonders hohen Bewehrungsdichte kann Platz gespart werden, indem auf die Stabenden Gewinde geschnitten werden. Diese können dann über eine Schraubmuffe (Langmutter) miteinander verschraubt werden. Um Bewehrungsstäbe mit anderen Bauteilen zu verbinden, sind aufschraubbare Kupplungsstücke in verschiedenen Ausführungen erhältlich. Meist werden konische Gewinde verwendet, die das Einschrauben der Stäbe erleichtern, wenn die Stabenden nicht genau fluchten (in einer Linie liegen). Üblich ist u. a. die Bezeichnung TT-Kuplung, wobei TT für engl. tapered thread (konisches Gewinde) steht.Tapered Thread Kupplung, Ancon GmbH (Teil von Leviat) 2026. In: www.anconbp.de
Ist es nicht möglich, den Bewehrungsstahl zum Einschrauben zu drehen, können die Stabenden auch über eine Klemmkupplung verbunden werden.Kupplungstypen, Ancon GmbH (Teil von Leviat) 2026. In: www.anconbp.de
Geschichte
mini|Patentzeichnung 1878
Erfinder der Eisenbewehrung war der Franzose Joseph Monier, nach ihm nennt man die Bewehrung (Monierung) auch Moniereisen (im Bau-Jargon häufig wie das Verb „monieren“ ausgesprochen). Monier war Gärtner und ärgerte sich, dass die Pflanzkästen aus Beton für die transportablen Orangenbäumchen in den von ihm betreuten herrschaftlichen Gärten zu oft brachen. Andere ältere, aber auch heute noch gebräuchliche Bezeichnungen sind Armierungsstahl (im Gegensatz zu Konstruktionsstahl) oder Schlaffstahl (im Gegensatz zu Spannstahl).