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• stabiles Korngerüst mit ineinander verzahnten Körnern zur Lastabtragung
• Körner müssen im verarbeitbaren Beton gegeneinander verschiebbar sein um Einbau und Verdichtung zu ermöglichen
• Zementanteil sollte u.a. aus Kostengründen möglichst gering ausfallen

-->Anforderungen an die geometrischen Eigenschaften von Gesteinskörnungen

Physikalische Anforderungen an Gesteinskörnungen
Welche der festgelegten Eigenschaften notwendigerweise zu prüfen sind, hängt von der vorgesehenen Endanwendung und der Herkunft der Gesteinskörnung ab. Falls es verlangt wird, müssen die vorgesehenen Prüfungen herangezogen werden, um die entsprechenden physikalischen Eigenschaften zu bestimmen.

Widerstand gegen Zertrümmerung
• Los Angeles-Koeffizient (LA)
• Schlagzertrümmerungswert (SZ)
• Widerstand gegen Verschleiß von groben Gesteinskörnungen (MDE)
• Widerstand gegen Polieren (PSV)
• Widerstand gegen Oberflächenabrieb (AAV)

Kornrodichte u Wasseraufnahme
>Einfach zu prüfen, Geringe Schwankungen bei gleicher Kornart
>Wichtig ist die Wasseraufnahme von leichten und rezyklierten Gesteinskörnungen. Das in die Körner aufgesaugte Wasser steht für den wirksamen w/z-Wert nicht zur Verfügung

Frost- und Tau-Widerstand
>Frostwiderstand ist nach DIN EN 1367-1,-2 zu bestimmen
>Referenzverfahren: für den Frostwiderstand Frostversuch in Wasser, für den Frost-Tausalz-Widerstand der Magnesiumsulfatversuch
>Möglich aber auch Prüfungen mit 1 % -igerNaCl-Lösung an Gesteinskörnungen und Betonfrostversuche

Alkali-Kieselsäure-Reaktivität
>Mögliche Reaktion der Gesteinskörnung mit den in der Porenflüssigkeit des Betons vorhandenen Alkalihydroxiden
>Kann zu Treiberscheinungen u folgender Rissbildung, Zerstörung führen
>Häufigste Form: Reaktion der Alkalien mit Formen d Kieselsäure
>Alkalienempfindliche Bestandteile: Opalsandstein einschließlich Kieselkreide, Flinte, Grauwacke

Einige chemische Bestandteile der Gesteinskörnungen haben schädliche Auswirkungen auf den damit hergestellten Beton oder Mörtel. Welche der chemischen Anforderungen zu prüfen sind, hängt von der vorgesehenen Art der Verwendung und der Herkunft der Gesteinskörnung ab

DIN EN 12620 und DIN EN 13139 legen daher für Bestandteile, die das Erstarren und das Erhärten des Betons oder Mörtels stören, dessen Festigkeit oder Dichtigkeit herabsetzen, zu Quellen und Absprengungen, Fleckenbildung und Entfärbung führen oder den Korrosionsschutz der Bewehrung beeinträchtigen, Prüfungen fest, um die chemischen Eigenschaften zu bestimmen, oder auch Grenzwerte.

DIN EN 1744-1:

Chloridgehalt
> wenn<=0,01% für Berechnung des Chloridgehlts von Beton verwendbar

Sulfatgehalt
>Höchstwert: 0,8Masse-%; Ausnahme: Hochofenschlacke >1M%

Schwefelgehalt
>Höchstwerte: 2M% bei Hochofenschlacke, 1M% für alle anderen Gesteinskörnungen

Leichtgewichtige organische Verunreinigungen
> z. B. Holz oder Kohle, die im frischen Beton und Mörtel aufschwimmen und so dessen Oberfläche negativ beeinflussen können
>Der Anteil wird gemäß DIN EN 1744 1, Abschnitt 14.2 im Aufschwimmversuch mit gesättigter Zinkchloridlösungbzw. Natriumwolframatlösungermittelt. Damit werden jedoch alle Partikel, die eine Rohdichte < 2.000 kg/m³ aufweisen, erfasst, also auch Stoffe anorganischen Ursprungs.
>Im Zweifel: Glühen der aufgeschwommenen Bestandteile bei 700°-->Rückstand ist anorganisch

Organische Stoffe
>Prüfung mit 3%-iger Natronlauge

Werkseigene Produktionskontrolle
→ durch die werkseigene Produktionskontrolle, überprüft durch eine unabhängige Stelle (Fremdüberwacher)

Konformitätsnachweisverfahren-->CE-Kennzeichen:
− Verfahren „2+“ –mit Fremdüberwachung
− Verfahren „4“   -ohne Fremdüberwachung

Ein üblicher Beton besteht zu fast 80 M-% aus Gesteinskörnung. Wer Beton herstellt undverwendet, sollte diesen Ausgangsstoff deshalb gründlich kennen.

Die Eigenschaften von Kies und Sand wurde von der Natur (Druck, Wind, Sonne, Eis etc.) über Jahrtausende geschaffen.

Die Normen können hieran nichts verändern, sie sollen einzig festlegen, wie Gesteinskörnungen zu prüfen sind, wie sie durch die Angabe von Kennwerten charakterisiert werden und wie sie durch eine gezielte Aufbereitung zusammengesetzt sein sollen.

Für die Hersteller von Gesteinskörnung gilt die DIN EN 12620, welche die Eigenschaftskennwerte definiert, die die Kategorien festlegt und die die notwendigen Angaben für die Überwachung und Kennzeichnung enthält.
Wer diese Norm einhält, mach das durch Kennzeichnung mit dem CE-Zeichen deutlich.

Für Betonhersteller in Deutschland reicht die DIN EN 12620 nicht aus. Zusätzlich muss die Anwendungsnorm DIN V 20000-103 beachtet werden. Diese legt Mindestanforderungen
fest, damit eine Gesteinskörnung nach DIN EN 206 und
DIN 1045-2 zur Herstellung von Beton eingesetzt werden darf.

So sind in der Norm für viele Eigenschaften keine Grenzwerte, sondern Kategorien  angegeben. Z.B. gibt es Sande mit 3 M-%, 10 M-% oder sogar 22 M-% Feinanteilen. Die deutsche Anwendungsnorm legt in diesem Fall einschränkend fest, dass ein Sand für Beton nur höchstens 3 M-% Feinanteile aufweisen darf, obgleich natürlich auch Sande der anderen
Kategorien CE-gekennzeichnet sind.

>Hersteller von Beton muss bei Bestellung schon darauf achten, dass er Gesteinskörnung bestellt, die die Mindestanforderungen nach DIN V 20000-103 erfüllt.

>ggf. sind weitere Anforderungen zu berücksichtigen, die sich aus DIN EN 206-1 und DIN 1045-2 ergeben (z.B. Frost-oder Frost-Tausalzbeanspruchung, Alkali Richtlinie etc.)

Gesteinskörnung
Körniges Material für die Verwendung im Bauwesen. Gesteinskörnungen können natürlich, industriell hergestellt oder recycelt sein

Natürliche Gesteinskörnung
Gesteinskörnung aus natürlichen mineralischen Vorkommen, die ausschließlich einer mechanischen Aufbereitung unterzogen ist.

Leichte Gesteinskörnung
Gesteinskörnung mineralischen Ursprungs mit einer Kornrohdichte von nicht mehr als 2.000 kg/m3 oder einer Schüttdichte von nicht mehr als 1.200 kg/m3.
Bsp.: Naturbims, Hüttenbims, Blähton/Blähschiefer, Ziegelsplitt, Schaumlava, Sinterbms

Normale Gesteinskörnung
Gesteinskörnung mineralischen Ursprungs mit einer Kornrohdichte von 2.000 kg/m3 bis
unter 3.000 kg/m3.
Bsp.: Quarzstein, Kalkstein, Granit, Gabbro, Diabas, Basalt

Schwere Gesteinskörnung
Gesteinskörnung mineralischen Ursprungs mit einer Kornrohdichte von mindestens 3.000 kg/m3.
Bsp.: Baryt (Schwerspat), Magnetit (Magneteisenstein), Hämatit (Roteisenstein), Ilmenit (Titaneinsen), Stahlsand

Korngrößenverteilung
Korngrößenverteilung, angegeben als prozentualer Anteil, der durch eine festgelegte Anzahl von Sieben hindurchgeht, als Massenanteil in Prozent

Korngruppe
Benennung einer Gesteinskörnung mittels unterer (d) oder oberer (D) Siebgröße, ausgedrückt als d/D. Die Benennung schließt ein, dass einige Körner durch das untere Sieb fallen (Unterkorn) und einige auf dem oberen Sieb liegen bleiben (Überkorn).

Feine Gesteinskörnung (Sand)
Benennung für kleinere Korngruppen mit D nicht größer als 4 mm und d = 0. Feine Gesteinskörnungen können durch den natürlichen Zerfall von Felsgestein oder Kies und/oder durch das Brechen von Felsgestein oder Kies oder die Aufbereitung industriell hergestellter
oder rezyklierterGesteinskörnungen entstehen.

Grobe Gesteinskörnung
Benennung für größere Korngruppen mit D nicht kleiner als 4 mm und d nicht kleiner als 2 mm.

Füller (Gesteinsmehl)
Weitgehend inerte Gesteinskörnung, deren überwiegender Teil durch das 0,063-mm-Sieb hindurchgeht und den Baustoffen zur Erreichung bestimmter Eigenschaften zugegeben werden kann.

Feinanteil
Anteil einer Gesteinskörnung, der durch das 0,063-mm-Sieb hindurchgeht.

Natürlich zusammengesetzte Gesteinskörnung
Benennung für natürliche Gesteinskörnung glazialen und/oder fluvialen Ursprungs mit D nicht  größer als 8 mm. Die Gesteinskörnung kann auch durch das Mischen aufbereiteter
Gesteinskörnungen hergestellt werden.

Industriell hergestellte Gesteinskörnung
Gesteinskörnung mineralischen Ursprungs, die industriell unter Einfluss eines thermischen oder sonstigen Prozesses entstanden ist. Hierzu gehören die industriell hergestellten, gebrochenen und ungebrochenen, dichten Gesteinskörnungen wie kristalline Hochofenstückschlacke und ungemahlener Hüttensand nach DIN 4301 sowie Schmelzkammergranulat mit 8 mm Größtkorn.

Die Kornzusammensetzung beeinflusst in hohem Maße die Betongüte.

Hohlräume im Zuschlaggemisch sollten möglichst vermieden werden, zur Erzielung folgender Eigenschaften:

− geringer Bindemittelverbrauch
− hohe Dichtigkeit
− hohe Festigkeit

>Gesteinskörnung sollte gemischtkörnig sein.

• Grobe Korngemische ergeben schwer verarbeitbareund schlecht zu verdichtende Betone.

• Zu feine (zu sandreiche) Korngemische erhöhen den Leimanspruch, da dieser eine  größere Oberfläche benetzen muss. Damit verbunden sind nachteilige Eigenschaften des Festbetons (Schwinden, Hydratationswärmeentwicklung).

• Zu wenig Mehlkorn (Anteile  0,125mm) verringert das Wasserrückhaltevermögen des Betons (Neigung zum Bluten) und erschwert die Herstellung glatter Betonoberflächen.
Auch für die Pumpbarkeitund das Zusammenhaltevermögen (z. B. bei Unterwasserbeton) ist ein ausreichend hoher Mehlkorngehalt erforderlich.

Aufgrund theoretischer Überlegungen und praktischer Erfahrungen sind sogenannte Idealsieblinien entwickelt worden, die eine möglichst dichte Packung des Korngerüsts bei Minimierung des Zementleimanspruchs und gleichzeitig guter Verarbeitbarkeit bzw.
Verdichtungswilligkeit zum Ziel haben.

Die wichtigste Idealsieblinie ist die empirisch ermittelte ideale Sieblinie für näherungsweise kugelförmige Gesteinskörnungen nach Fuller. In einem Wurzelmaßstab würde die Fuller-Sieblinie als Gerade abgebildet.

Der Kornaufbau eines Korngemisches –insbesondere die Anteile im Bereich bis 2 mm –ist  maßgebend für den Wasseranspruch und die Verarbeitbarkeit einer Betonmischung; unzweckmäßig zusammengesetzte Korngemische bedingen größeren Verdichtungsaufwand und können zu Schwierigkeiten bei Pumpbeton, Sichtbeton sowie wasserundurchlässigen
Beton führen. Bei einem Kornaufbau mit unstetiger Sieblinie (Ausfallkörnung) ist stets eine Eignungsprüfung erforderlich.

Die Zusammensetzung der Gesteinskörnungen wird durch Siebversuche nach DIN EN 933-1 mit Prüfsieben nach DIN ISO 3310-1 oder DIN ISO 3310-2 ermittelt.

Aus Gründen der Übersicht, wird zur Kennzeichnung einer Kornzusammensetzung anstelle der Angabe aller Siebdurchgänge (bzw. -rückstände) eine Einzahlangabe verwendet.Gebräuchliche Einzahlangaben sind die Körnungsziffer und die D-Summe:

Die Körnungsziffer k ist die Summe der in Prozent angegebenen Rückstände auf dem vollständigen Siebsatz mit 9 Sieben bis 63 mm (0,25-0,5-1-2-4-8-16-31,5-63 mm) geteilt durch 100:

k=Summe d Rückstände / 100


Die D-Summe ist die Summe der Durchgänge durch die 9 Siebe:

D=Summe aller Durchgänge

(900-D)/100 = k

Kornform
• Kornformunter 4 mm für die Eigenschaften von Mörtel nicht bedeutungsvoll
• Kornformbei groben Gesteinskörnungen eine äußerst wichtige Eigenschaft (Verarbeitbarkeit des Betons und auf den Wasseranspruch)
• nach Augenschein beurteilt, bzw.
• Bestimmung durch 2 unterschiedliche Prüfverfahren, die nur für grobe Gesteinskörnungen gelten

Plättigkeitskennzahl
Durch Absiebeneinzelner Korngruppen über sogenannte Stabsiebe wird der Anteil ungünstig geformter Körner mit der Plattigkeitskennzahl F/ (englisch: FlakinessIndex) angegeben.
Z. B. in der strengsten Kategorie F/15 beträgt der Höchstwert 15 Masse-%.

Kornformkennzahl
dabei werden die einzelnen Körner ≥ 4 mm nach dem Verhältnis ihrer Kornlänge zu ihrer Korndicke eingestuft. Der Anteil ungünstig geformter Körner (Verhältnis Länge : Dicke > 3 : 1) wird mit Hilfe des Kornform-Meßschiebersdurch Ausmessen von Einzelkörnern bestimmt und in Masse-% angegeben. In der strengsten Kategorie beträgt die Anforderung < 15 Masse-%
(Kategorie SI15).

Geregelt in DIN EN 933-1