Schalung (Beton)

Die Schalung ist die Gussform, in die Frischbeton zur Herstellung von Betonbauteilen eingebracht wird. Nach dem Erhärten des Betons wird sie im Regelfall entfernt. Die Schalung ist das entsprechende Negativ zum Betonbauteil. Die Geometrie der Schalung wird im Schalplan, die Konstruktion im Schalungsplan dargestellt.

Schalungen und ihre Unterkonstruktionen müssen einerseits standsicher sein, um die Frischbetonlasten (vertikal und horizontal) abtragen zu können, und andererseits ausreichend steif, um hohe Maßgenauigkeit und keine unerwünschten Verformungen zu erhalten. Die Oberflächenausbildung des Betonbauteils wird durch die Struktur der Schalhaut bestimmt.

Systeme

Bei den Schalungssystemen gibt es die festen Schalungen oder Standschalungen, wie sie z. B. bei Decken, Wänden und Stützen eingesetzt werden. Daneben kommen bewegliche Spezialschalungssysteme, zu denen die Kletter- und Gleitschalungen gehören, insbesondere bei vertikalen Bauteilen wie Wänden und Schächten, zum Einsatz.

Nach dem Einschalen, Bewehren und Betonieren folgt im Regelfall das Ausschalen, sofern keine „verlorene Schalung“ eingesetzt wird. Das Ausschalen erfolgt nach einer bestimmten Zeit (Ausschalfrist), die von der Lage der Schalung, der Temperatur, der Betonsorte und der Belastung abhängt.

So werden die Seitenschalungen beim Betonieren einer Straße nach zirka fünf Minuten weggezogen. Die Stützen unter ausgeschalten Decken müssen dagegen bis zu 28 Tage stehen bleiben (bei Temperaturen unter 5°C entsprechend länger).

Brückenpfeiler mit Trägerschalung

Schalung eines Brückenpfeilers

Kletterschalung eines Brückenpylons

Stahlrahmenschalung eines Pfahlkopffundamentes

Schalung des Brückenüberbaus

Aufgeklappte Brückenüberbauschalung mit Vorschubgerüst

Wandrahmenschalung

Arten von Schalung

Wandschalung

Sie besteht aus Holzplatten auf hölzernen Schalungsträgern oder Metall- bzw. Kunststoffelementen. Meistens werden diese als Negativ im Abstand der Dicke der Wand gestellt und gegeneinander mit Schalungsankern verspannt. Man spricht dann von einer zweihäuptigen Wandschalung. Eine einhäuptige Wandschalung kommt zum Einsatz, wenn aus Platzgründen die Schalungskonstruktion einer Wandseite nicht eingesetzt werden kann und z. B. gegen einen Baugrubenverbau betoniert wird. In diesem Fall muss der horizontale Frischbetondruck auf die einseitige Schalungskonstruktion mit Stützböcken abgetragen werden. Der Frischbetondruck welcher auf die Schalung wirkt,ist näherungsweise hydrostatisch. Bei einer Begrenzung der Steiggeschwindigkeit beim Betonieren ist es möglich, den maximalen Betondruck zu begrenzen. Bei dem Verwenden von selbstverdichtendem Beton (SCC) ist immer der volle hydrostatische Druck anzusetzen. Der Betondruck kann bei einer Aluminium-Rahmenschalung (Handschalung) bis zu maximal  60 kN/m² und bei einer Stahlrahmen-Schalung (Kranschalung) etwa 80 kN/m² betragen. Bei manchen kranabhängigen Systemschalungen ist auch ein höherer Betondruck möglich.

Einhäuptige (einseitige) Schalung

Schema einhäuptige Schalung

Die einhäuptige Schalung (auch ankerlose oder einhüftige Schalung) wird bei der Herstellung von Stahlbetonbauteilen verwendet, die besonders massig oder nur von einer Seite zugänglich sind und damit ein Verspannen von gegenüberliegenden Schalungselementen unmöglich ist.

Im Gegensatz zur zweihäuptigen Schalung werden bei der einhäuptigen Schalung die Schalelemente nur auf einer Seite des Bauteils angebracht. Eine Verankerung durch das Bauteil hindurch, wie bei der zweihäuptigen Schalung üblich, ist damit nicht möglich. Der beim Betonieren auf die Schalung wirkende Frischbetondruck muss über einen Abstützbock (auch A-Bock oder Stützbock genannt), der mit dem Untergrund verankert ist, abgetragen werden. Der Abstützbock besteht aus einer Fachwerkkonstruktion, die die Kräfte aus dem Frischbetondruck abträgt. Die Bodenverankerung ist notwendig, damit der Abstützbock nicht zusammen mit dem Schalelement weggedrückt wird, was ein Aufplatzen der Schalung zur Folge hätte. Anzahl und Abstand der Abstützböcke hängen von der Größe des Frischbetondrucks ab. Um ein seitliches Kippen der Abstützböcke zu vermeiden, müssen sie miteinander verschwertet, also verbunden werden.

Beispiele für den Einsatz von einhäuptigen Schalungen sind große Blockfundamente oder Kellerwände, die gegen eine Baugrubenwand betoniert werden. Durch den hohen Zeit- und Arbeitsaufwand sind einhäuptige Schalungen allerdings nicht besonders wirtschaftlich und werden daher nur eingesetzt, wenn es keine Alternative gibt.

Stützenschalung

Stützenschalungen werden meistens aus Standardrahmenschalungen erstellt. Zum Einsatz kommen Vielzweckelemente, die in einem Rastermaß von z. B. 5 cm geankert werden können. Die Stützen werden oft auch rund ausgeführt, hierfür gibt es Stahlschalungen und Pappschalungen verschiedener Durchmesser (in Schrittweiten von 5 cm).

Balkenschalung (Unterzugschalung)

Sie ist ähnlich der Wandschalung, aber nicht so hoch. Sie wird bei der Erstellung von Unterzügen bzw. Überzügen verwendet und wird oft zimmermannsmäßig hergestellt. Für Unterzüge werden im Regelfall Rahmenschaltafeln verwendet, die jeder Schalungshersteller vertreibt.

Treppenschalung

Für Treppenschalung passen Systemschalungselemente meistens nicht. Daher werden Treppen oft mit zimmermannsmäßig erstellter Schalung geschalt. Bei größeren Bauprojekten ist jedoch oft der Einsatz von Betonfertigteilen die wirtschaftlichere Lösung.

Gleitschalung

Eine Sonderform ist die Gleitschalung. Mit der werden hohe turmartige Bauwerke aus Stahlbeton hergestellt. Das geschieht in einem kontinuierlichen Bauablauf, bestehend aus dem Herstellen von Aussparungen, Öffnungen und der Montage von Einbauteilen, dem Bewehren und dem Betonieren. Der Gleitvorgang der Schalung erfolgt mit Kletterstangen, die in Abständen von zirka 1,80 m bis 2,30 m angeordnet sind und an denen sich die gesamte Schalungskonstruktion hochzieht. Die durch Hydraulik eingesetzte Kraft wird mittels Hubzylinder in 2,5 cm Hüben umgesetzt. Wichtig ist bei diesem Verfahren, dass der Beton, der während des Gleitens abbindet, am unteren Ende der Schalung eine ausreichende Festigkeit besitzen muss. Die frühe Festigkeit erfordert eine besondere Betonrezeptur, wobei die Lufttemperatur eine wichtige Rolle spielt. Ein äußeres Kennzeichen für das Gleitbauverfahren ist der Herstellungsprozess, der systembedingt, im Gegensatz zur Kletterschalung, kontinuierlich, im 24-Stunden-Schichtbetrieb ablaufen muss. Die entscheidenden Vorteile der Gleitschalung, gegenüber Kletterschalungssystemen sind der schnelle Baufortschritt, eine ankerlose, homogene, gleichmäßige Betonoberfläche ohne Stöße, Lunker, Luftporen und der wirtschaftliche Einbau von Beton und Bewehrung. Von Nachteil ist der 24-Stunden-Schichtbetrieb, aufwändige Bewehrungseinbauteile, da die Bewehrung die Schalung nicht kreuzen kann sowie eine eingeschränkte Oberflächenqualität des Betons. Analog dazu wird eine Gleitschalung auch bei sehr langen Betonbauwerken, zum Beispiel Betonstraßen und Betonschutzwänden verwendet.

Kletterschalung

Umgangssprachlich wird eine Kletter-Umsetz-Schalung als Kletterschalung bezeichnet. Das ist allerdings etwas irreführend, da nicht die Schalung „klettert“, sondern das Gerüst, auf dem die Schalung befestigt ist. Zu unterscheiden ist zwischen kranabhängiger und kranunabhängiger Kletter-Umsetz-Schalung. Die kranunabhängige Kletter-Umsetz-Schalung wird als Selbstkletterschalung bezeichnet. Durch Hubvorrichtungen wird das Gerüst an Kletterschienen in den nächsten Betonierabschnitt versetzt. Es ist heute auch möglich, dass die Schalung und die Gerüste eines gesamten Geschoßes, also die „gesamte Baustelle“, in einem Vorgang nach oben in den nächsten Betonierabschnitt versetzt wird. Bei den kranabhängigen Kletter-Umsetz-Schalungen unterscheidet man noch zwischen geführte und ungeführte Kletter-Umsetz-Schalung. Geführt bedeutet, dass das Gerüst, auf dem die Schalung befestigt ist an Führungsschienen, mittels Kran, nach oben gezogen wird. Eine ungeführte Kletter-Umsetz-Schalung wird komplett vom Bauwerk getrennt und im nächsten Betonierabschnitt, mittels Kran, eingehängt. Vorteil der geführten Kletter-Umsetz-Schalung ist die sichere Umsetzbarkeit auch bei Wind. Im Gegensatz zur Gleitschalung ist die Oberflächenqualität planbar, das heißt der Bauherr kann eine bestimmte Oberflächengüte fordern. Hinsichtlich der entstehenden Kosten ist allerdings die Gleitschalung vorzuziehen, wenn keine bestimmte Oberflächenqualität gefordert beziehungsweise gewünscht ist, da bei der Gleitschalung das Ein- und Ausschalen entfällt.^[1]

Verlorene Schalung

Eine „Verlorene Schalung“ ist eine Schalung, die nach dem Betonieren und Aushärten des Betons nicht entfernt werden kann oder nicht entfernt wird. Verlorene Schalung kann so Schalungsarbeiten in einigen Bereichen, z. B. bei Fundamenten rationalisieren, weil diese nicht demontiert und gereinigt werden muss. Auch Transportkosten von der Baustelle entfallen. Wenn darüber hinaus verlorene Schalung gleichzeitig Bauteildämmung ist, lässt sich zusätzlich Geld sparen.

„Verlorene Schalung" gab es beim Bau schon immer und war eine Bastelarbeit, bis diverse Industriebetriebe sie zum industriell gefertigten Serienprodukt entwickelt haben. Überwiegend wird diese heute als Deckenrandschalung, Ringankerschalung, Unterzugschalung, Sturzkastenschalung, Fundamentschalung und sogar als Bodenplattenschalung im Wohnungs- und Industriebau eingesetzt.

Verlorene Schalung wird auch in Bereichen eingebaut, in denen der Ausbau der Schalung nur mit unvertretbar hohem Aufwand möglich ist (z. B. schwer zugängliche Fundamentbereiche).

Beim Brückenbau werden in Deutschland außer bei der Verwendung von Stahlbeton-Halbfertigteilen, keine verlorenen Schalungen mehr eingebaut. Der Grund hierfür liegt darin, dass sich der Einsatz verlorener Schalung als sehr schadensanfällig erwiesen hat. Teilweise wurden diese Schalungen während des Betonierens eingedrückt oder sind aufgeschwommen. Heute gilt es im Brückenbau als Standard, dass alle Betonflächen inspizierbar sein müssen. Nur so lassen sich Schäden durch Risse und Korrosion der Bewehrung hinreichend sicher erkennen.

Verlorene Schaumpolystyrol-Schalung

Im Gebäudebau erlebt die verlorene Schalung im Niedrigenergiesektor eine Renaissance. Ein Baukastensystem ermöglicht nach dem Lego-Prinzip den leichten Aufbau der Schalung, die dann mit Beton verfüllt wird. Die Schalung wird nicht zurückgewonnen, sondern bietet nach dem Abbinden einen Sekundärnutzen: Der Schaumkunststoff bietet eine hohe Wärmedämmung und schützt den tragenden Betonkern weitgehend vor eindringender Feuchtigkeit. Problematisch ist die Vermeidung von Hohlräumen beim Gießen, da in jedem Bauelement Außen- und Innenschalung verbunden sind und so viele Hindernisse das gleichmäßige Ausfüllen der Hohlräume erschweren.

Aufblasbare Schalung

Sie dient zum Herstellen kreisrunder Hohlräume. Sie funktioniert wie ein Schlauch, der aufgepumpt wird, außenherum verbetoniert wird, und dann aus dem entstandenen Rohr gezogen wird. Auf Grund ihrer geringen Maßhaltigkeit werden aufblasbare Schalungen heute nicht mehr eingesetzt.

Rahmenschalung

Rahmenschalungen sind Schalungssysteme für die Wand, bei denen Rahmenelemente aus werkseitig fest verschweißten Rahmen mit Schalhaut die Basis des Systems bilden. Diese Elemente gibt es mit Stahl- oder Aluminiumrahmen.

Trägerschalung

Die Trägerschalung ist eine Wand-, Stützen oder Deckenschalung, bestehend aus meistens hölzernen Schalungsträgern auf denen die Schalhaut befestigt ist. Die Schalungsträger sind oft durch senkrecht dazu verlaufende stählerne Gurtungen ausgesteift.

Oberflächen

Trennmittel

Um das einwandfreie Lösen der Schalhaut von der Betonoberfläche sicherzustellen, wird die Schalung mit Trennmitteln („Schalöl“) vorbehandelt. Die Trennmittel sind meistens Öle, die aufgesprüht werden. Dieses ist besonders bei Sichtbeton notwendig, aber auch bei mehrfachem Einsatz der Schalhaut wichtig.

Sichtbetonschalung

Mit ihr wird Sichtbeton hergestellt. Dementsprechend hat sie eine definierte besondere Anforderung an die Oberfläche (z. B. „glatt“). Um unterschiedliche Färbungen des Betons zu vermeiden, sind bereits benutzte Schalbretter zu verwenden oder die Schalbretter mit Zementmilch vorzustreichen. Bei der Verwendung benutzter Schalbretter ist jedoch darauf zu achten, dass Betonrückstände oder Verletzungen der Schalhaut ausgeschlossen werden, da sich diese sonst abbilden und die Sichtbetonqualität erheblich mindern.

Strukturschalung

Stützmauer betoniert mit einer Strukturmatrize

Strukturschalung ist eine besondere Art der Sichtbetonschalung zur Herstellung von Strukturbeton. Die Schalung kann im einfachsten Fall aus hölzernen Brettern bestehen, die dann auf der Sichtfläche des Bauwerks ihre Maserung als Abdruck hinterlassen. Anspruchsvollere strukturierte Betonoberflächen jeglicher Art lassen sich auch mit Strukturmatrizen aus Polyurethan erzielen. Einsetzbar sind die Matrizen im Ortbetonbau und im Betonfertigteilwerk. Die Strukturmatrizen werden dabei in der Regel auf eine Vorsatzschalung aufgeklebt. Gleichfalls besteht beim nur einmaligen Betoniereinsatz die Möglichkeit die Strukturmatrize aus Gründen der Zeitersparnis auf die Vorsatzschalung aufzunageln. Die Schalungsoberflächen der eigentlichen Rahmen- oder Trägerschalungen aus dem gewöhnlichen Ortbetonbau bleiben somit idealerweise unbeschädigt und sind für weitere "konventionelle" Einsätze uneingeschränkt nutzbar. Ist die Aushärtung des verwendeten Sichtbetons abgeschlossen erhält man nach dem Ausschalen eine entsprechend strukturierte Betonoberfläche.

Die Qualität der im Sichtbeton nach Fertigstellung dargestellten Strukturdetails unterliegt maßgeblich folgenden Faktoren

1. der Qualität und vorgegebener Einsatzhäufigkeit der Strukturmatrize unter Einhaltung der Arbeits- und Verwendungsanweisung
2. dem sauberen Arbeiten bei der Beschalung mit einer PU-Strukturmatrize (dem Aufkleben, gleichmäßige Trennmittel Aufbringung, Matrizenreinigung beim Mehrfacheinsatz etc.)
3. der Verwendung von erprobten bzw. bewährten Sichtbeton-Mischungen, die bei Strukturmatrizen herstellerseitig als empfohlen oder geeignet gelten
4. dem witterungsbedingten Beton-Abbindungsverhalten, die Schnelligkeit der Betonverfüllung und der Rüttlungsdauer bzw. Betonentlüftung
5. der Wetterlage beim Betonieren und Aushärten (Trockenheit und gleichbleibend warme Temperaturen ab 18 °C begünstigen ein qualitativ hochwertiges Ergebnis)
6. dem fachmännischen Ausschalen gemäß den genannten Faktoren.

Bilder

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  Selbst­kletter­schalung beim Bau des Burj Khalifa, Dubai, Vereinigte Arabische Emirate

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  Kletterschalung (Rügenbrücke)

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  Spannbetonbrücke mit Lehrgerüst komplett in Schalung (A 73 AS Rödental)

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  Links ist die Schalung noch nicht abgenommen, rechts der fertige Zustand

Literatur

• Peter Grupp: Schalungsatlas (Schalungssysteme und Einsatz in der Praxis). 2009, Verlag Bau+Technik, Düsseldorf, ISBN 978-3-7640-0484-2.
• Christian Hofstadler Schalarbeiten Technologische Grundlagen, Sichtbeton, Systemauswahl, Ablaufplanung, Logistik und Kalkulation. 2008, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, ISBN 978-3-540-85178-3
• Wolfgang Malpricht: Schalungsplanung - Ein Lehr- und Übungsbuch. 2010, Fachbuchverlag Leipzig im Carl Hanser Verlag, München, ISBN 978-3-446-42044-1.
• Roland Schmitt: Die Schalungstechnik (Systeme, Einsatz und Logistik). 2001, Verlag Ernst & Sohn, Berlin, ISBN 3-433-01346-2.

Einzelnachweise

1. ↑ Matthias Dupke: Einsatzgebiete der Gleitschalung und der Kletter-Umsetz-Schalung: Ein Vergleich der Systeme. Verlag Diplomarbeiten Agentur, Hamburg 2010, ISBN 978-3-8386-0295-0

Weblinks

• Infoline-Schalungen – Online-Lexikon mit Basiswissen, Beispielen, Terminen, Adressen, etc.
• Kunst aus Schalung