CEM I

CEM I ist die Bezeichnung für reinen Portlandzement und damit ein Grundpfeiler moderner Betone. Seine Zusammensetzung, Hydratation und Festigkeitsentwicklung prägen sowohl die Planung als auch die Ausführung von Betonbauwerken – und im späteren Lebenszyklus den Betonabbruch und Spezialrückbau. Für Anwenderinnen und Anwender, die mit Betonzangen oder modernen Stein- und Betonspaltgeräten arbeiten, liefert das Verständnis von CEM I konkrete Hinweise auf Spaltverhalten, Schneidkräfte und den optimalen Einsatzzeitpunkt von Hydrauliktechnik in Entkernung und Schneiden, beim Sondereinsatz und im selektiven Rückbau.

Definition: Was versteht man unter CEM I

CEM I ist nach europäischer Zementnormung der Portlandzement mit einem Klinkeranteil von typischerweise 95–100 Masseprozent, ergänzt um bis zu 5 Prozent Nebenbestandteile. Die mineralogischen Hauptphasen des Portlandzementklinkers (Alit, Belit, Aluminat, Ferrit) reagieren mit Wasser (Hydratation) zu C‑S‑H‑Phasen und Portlandit. Daraus resultieren die charakteristische Druckfestigkeit, Steifigkeit und das Gefüge des Betons. CEM I wird in Festigkeitsklassen 32,5 / 42,5 / 52,5 sowie mit Normal- (N) oder Frühfestigkeitsentwicklung (R) geführt. Diese Einstufungen beschreiben die Druckfestigkeit nach 28 Tagen und die Frühfestigkeit, die für Arbeitsabläufe auf der Baustelle und die Rückbauplanung relevant sind.

Materialeigenschaften und Gefüge von CEM I

Die Hydratation von CEM I erzeugt ein feinporiges Zementstein-Gefüge aus C‑S‑H‑Phasen, das die Betonmatrix zusammenhält und die Zuschläge umschließt. Frische und junge Betone zeigen aufgrund von Hydratationswärme, Schwind- und Kriechprozessen ein anderes mechanisches Verhalten als gealterte Bauteile. Mit zunehmendem Alter führen Karbonatisierung, Feuchtewechsel und gegebenenfalls Frost-Tau-Angriffe zu Veränderungen in Steifigkeit und Bruchenergie. Für Eingriffe mit Betonzangen für kontrollierten Abtrag sowie Stein- und Betonspaltgeräten bedeutet dies: Die Rissinitiierung und Rissausbreitung hängt stark von Porenstruktur, Feuchtegehalt und Festigkeitsklasse ab; trockene, hochkarbonatisierte CEM‑I‑Betone lassen sich häufig spröder spalten als junge, noch feuchte Betone gleicher Festigkeit.

Einfluss von CEM I auf Abbruch- und Spalttechnik

Die Bindemittelart prägt das Bruchverhalten unter Druck-, Zug- und Scherbeanspruchung. CEM‑I‑Betone weisen bei gleicher Druckfestigkeit oftmals eine geringere Bruchdehnung und höhere Sprödigkeit als Betone mit latent hydraulischen oder puzzolanischen Zumahlstoffen auf. In der Praxis des Betonabbruchs und Spezialrückbaus hat das mehrere Folgen:

• Spaltverhalten: Bei CEM‑I‑reichen, dichten Betonen sind Spalt- und Spaltzugfestigkeit korreliert; Stein- und Betonspaltgeräte können gezielt Risse entlang schwächerer Zonen (Baunähte, Anrisse, Bohrlochachsen) initiieren.
• Schneiden und Abbeißen: Betonzangen zeigen Vorteile, wenn die Matrix spröde bricht und Zuschläge gut eingebunden sind; bei sehr zähem Verhalten sind höhere Zangenkräfte und der abgestimmte Einsatz von Hydraulikaggregaten relevant.
• Gerätekombinationen: Vorbohren und Spalten kann den Querschnitt reduzieren, bevor Kombischeren, Multi Cutters oder Stahlscheren die Bewehrung trennen; das senkt Lastspitzen und reduziert die Gefahr unkontrollierter Bruchbilder.
• Temperatur- und Feuchteeinfluss: Warme, trockene Bauteile aus CEM‑I‑Beton reagieren spröder; in kühler, feuchter Umgebung steigt die Energie bis zum Bruch. Das beeinflusst die Wahl zwischen Spalten, Beißen oder Schneiden in der Entkernung und Schneiden.

Festigkeitsklassen, Frühfestigkeit und Zeitfenster im Rückbau

Die Klassen 32,5 / 42,5 / 52,5 und die Zusätze N/R beschreiben das Niveau und die Geschwindigkeit der Festigkeitsentwicklung. Für Eingriffe mit Betonzangen oder Stein- und Betonspaltgeräten ergeben sich praxisnahe Leitlinien:

• Junges Bauteil (CEM I 42,5 R, frühe Tage): Noch in Hydratation, höhere Duktilität, geringere Endfestigkeit. Schneid- und Spaltkräfte sind moderat, jedoch ist Rückfederung möglich. Sorgfältige Abstützung ist wesentlich.
• Bestand (CEM I 32,5 N bis 52,5 N, ≥28 Tage): Erreichte Endfestigkeit, Gefüge stabil. Sprödbruch wahrscheinlicher, planbares Rissbild – vorteilhaft für Spaltstrategie mit Bohrlochreihen.
• Altbeton (Jahrzehnte, karbonatisiert): Oberflächennahe Verfestigung, reduziertes pH-Niveau, mögliche Mikro­risse. Häufig effizientes Abbeißen mit Betonzangen an Kanten und Auflagerzonen, kombiniert mit kontrolliertem Spalten.

Interaktion mit Bewehrung: Trennen, Freilegen, Sequenzen

Bei CEM‑I‑Beton ist die Haftung zwischen Zementstein und Stahl wesentlich für die Kraftübertragung. Im Rückbau führen Karbonatisierung und Feuchtezustände zu variabler Verbundfestigkeit. Bewährte Vorgehensweisen, abgestimmt auf die Matrix aus CEM I:

• Sequenzielles Vorgehen: Zuerst Querschnitt mittels Stein- und Betonspaltgeräten schwächen, anschließend Bewehrung mit Stahlscheren oder Multi Cutters trennen.
• Lokales Freilegen: Mit Betonzangen den Beton abbeißen, um Bewehrung zugänglich zu machen; bei dichter Matrix hilft ein vorgelagertes Spalten, um den Abtrag zu erleichtern.
• Spezialfälle: Dicke, hochfeste CEM‑I‑Querschnitte erfordern oft höhere Spaltdrücke; entsprechende Hydraulikaggregate sichern konstante Leistung. Bei Tanks und Hüllen kommen je nach Material auch Tankschneider ergänzend in Betracht.

Erkennung und Dokumentation von CEM I im Bestand

Die sichere Zuordnung des Bindemittels gelingt idealerweise über Bestandsunterlagen. Fehlen diese, helfen Indizien und Prüfungen, die in der Planung des Betonabbruchs und Spezialrückbaus berücksichtigt werden können:

• Dokumente und Lieferscheine: Angaben zu Zementart und Festigkeitsklasse liefern die zuverlässigsten Hinweise.
• Bohrkerne und Labor: Petrographie und Bindemittelanalyse können CEM I von Mischzementen abgrenzen.
• Bauteilindikatoren: Hohe Frühfestigkeit und dichter Zementstein deuten verbreitet auf CEM I hin; dies ist jedoch kein Beweis und ersetzt keine Prüfung.

Planungsrelevanz

Die Kenntnis der Zementart unterstützt die Wahl von Spalt- und Schneidparametern, die Positionierung von Bohrlochreihen und die Abschätzung von Bruchbildern. So lassen sich Arbeitsgänge in Entkernung und Schneiden und im Sondereinsatz effizient und sicher strukturieren.

Witterung, Alterung und Schäden bei CEM I-Beton

Feuchte, Temperatur und chemische Einwirkungen verändern die Eigenschaften von CEM‑I‑Beton über die Nutzungsdauer. Für die Praxis der Betonzangen und Stein- und Betonspaltgeräte bedeutsam:

1. Karbonatisierung: Erhöht oberflächliche Härte, kann aber zu Mikro­rissen führen. Risse lenken die Spaltfront – vorteilhaft für kontrolliertes Abtrennen.
2. Frost-Tau: Lokale Gefügeauflockerung in Randzonen; Abbeißen an Kanten wird erleichtert, während der Kern weiterhin widerstandsfähig bleibt.
3. Chemische Angriffe: Sulfat- oder Säureeinflüsse mindern die Matrixfestigkeit; Tragfähigkeitsbeurteilung und Sicherungsmaßnahmen sind entsprechend anzupassen.

Feuchtehaushalt

Ein hoher Feuchtegehalt erhöht die Bruchenergie und kann die für Spaltung oder Abbeißen erforderlichen Energien steigern. Trockene Randzonen sind hingegen oft leichter zu öffnen, was die Strategie der Arbeitsschritte beeinflusst.

Recycling und Stoffstrom-Management bei CEM I-Beton

Der Rückbau von CEM‑I‑haltigen Bauteilen ermöglicht hochwertige Kreislaufführung. Selektiver Abtrag mit Betonzangen und das gezielte Spalten großer Volumina erleichtern die Trennung von Beton und Bewehrung. Nachgeschaltete Brech- und Siebstufen liefern rezyklierte Gesteinskörnungen, die – abhängig von Qualität und normativen Rahmenbedingungen – im Bauwesen eingesetzt werden können. Die konsequente Trennung reduziert Störstoffe, senkt Transportmengen und verbessert die Wiederverwertung.

Gerätewahl im Kontext von CEM I-Matrix und Einsatzbereich

Die Auswahl und Sequenzierung der Technik richtet sich nach Querschnitt, Bewehrungsgrad, Zugänglichkeit und der erwarteten Sprödigkeit der CEM‑I‑Matrix:

• Betonabbruch und Spezialrückbau: Kombination aus Stein- und Betonspaltgeräten zur Rissinitiierung und Betonzangen zum kontrollierten Abtrag; Bewehrung wird mit Stahlscheren oder Multi Cutters separiert.
• Entkernung und Schneiden: Punktuelles Abbeißen an Öffnungen, Tür- und Schachtbereichen; wo erforderlich ergänzend Kernbohrungen und Spalttechnik zur Lastreduktion.
• Felsabbruch und Tunnelbau: Bei Spritzbetonschalen aus CEM‑I‑Systemen helfen Spaltzylinder für Entlastungsschnitte, bevor Zangen den Spritzbeton abschnittsweise abtragen.
• Sondereinsatz: In Bereichen mit sensibler Umgebung oder begrenzten Erschütterungsgrenzen ermöglicht Spalttechnik einen erschütterungsarmen, präzisen Rückbau.

Energiebedarf, Hydraulik und Prozessstabilität

Die für Rissbildung und Materialtrennung erforderlichen Kräfte steigen mit Festigkeit und Zähigkeit der CEM‑I‑Matrix. Konstant verfügbare Hydraulikleistung sichert reproduzierbare Schnitte und Spaltvorgänge. Eine auf den Querschnitt abgestimmte Versorgung durch Hydraulikaggregate für konstante Leistung reduziert Taktzeiten und vermeidet Lastspitzen, die zu ungewollten Bruchverläufen führen können.

Arbeitsschutz und Umweltaspekte

Beim Rückbau von CEM‑I‑Beton entstehen Staub, Lärm und Vibrationen. Bewährte Maßnahmen sind staubarmes Arbeiten, lokale Absaugung, Wassereinsatz dort, wo es bauphysikalisch möglich ist, sowie die Einhaltung der geltenden Vorschriften zum Gesundheitsschutz. Das anfallende Material ist entsprechend seiner Einstufung zu erfassen und zu entsorgen bzw. zu verwerten. Rechtliche Anforderungen können projekt- und regionalspezifisch variieren; eine sorgfältige, vorausschauende Planung ist daher unerlässlich.