Als Schwinden werden lastunabhängige äußere Volumenänderungen des Baustoffs Beton bezeichnet, die durch Veränderung des Wasserhaushalts in den Poren des frischen, erhärtenden und erhärteten Betons verursacht werden. Schwinden mit negativem Vorzeichen bedeutet eine Verringerung des äußeren Volumens infolge Austrocknung des Zementsteins. Schwinden mit positivem Vorzeichen – in Deutschland auch als Quellen bezeichnet – bedeutet eine Vergrößerung des äußeren Volumens.
Von den vier Schwindarten Frühschwinden, autogenes Schwinden, Trocknungsschwinden und Carbonatisierungsschwinden können die drei erstgenannten erheblichen Einfluss auf die Bildung von Rissen und die Verformungen von Bauteilen haben.
Trocknungsschwinden bezeichnet lastfreie äußere Verformungen des erhärtenden und des erhärteten Betons durch Austrocknen, also Wasserabgabe nach außen. Dieser Prozess führt zu negativer Schwinddehnung. Der lineare Anteil des Trocknungsschwindens wird als Trocknungsschwinddehnung bezeichnet. Gegebenenfalls gehören dazu rechnerisch auch die positiven Schwinddehnungen, die durch Wasseraufnahme infolge Wasserlagerung entstehen.
Die Größe der Schwinddehnung hängt maßgeblich vom Zementleim- beziehungsweise Zementsteingehalt des Betons ab: Je größer dieser Gehalt ist, umso größer sind die möglichen Schwinddehnungen des Betons. Als Anhaltswert gilt, dass Normalbeton nur rund 20 Prozent der Schwinddehnung erreicht, die der in ihm enthaltene Zementstein bei gleicher Lagerung allein aufweist.
Autogenes Schwinden sind lastfreie äußere Verformungen des erhärtenden Betons, die der Beton ohne Veränderung seines Gesamtwassergehalts während der Hydratation des Zements unter konservierenden Lagerungsbedingungen infolge Selbstaustrocknung aufweisen kann. Der lineare Anteil des autogenen Schwindens wird auch als autogene Schwinddehnung bezeichnet.
Rolle der Gesteinskörnung
Bei allen genannten Schwindarten bewirken Gesteinskörnungen aus dichtem, festem Gestein eine Minderung des Schwindens des Betons. Die Behinderung des Schwindens durch die Gesteinskörnung ist umso größer, je größer ihre Steifigkeit im Verhältnis zu der des Zementsteins ist, je größer ihr Volumenanteil im Beton ist und je weniger sie selbst schwindet oder quillt oder den Wasserhaushalt des Betons beeinflusst. Es ist in erster Linie der aus Zement und Wasser bestehende Volumenanteil des Betons – der Zementleim beziehungsweise Zementstein – der schwindet oder quillt.
Bedeutung für Rissbildung und Verformungen
Bei verformungsempfindlichen Bauteilen müssen neben den lastabhängigen Verformungen und den temperaturabhängigen Verformungen auch das Schwinden und Quellen berücksichtigt werden. Zu den verformungsempfindlichen Bauteilen zählen vorgespannte Bauteile, lange oder weit gespannte, schlaff bewehrte Bauteile wie durchgehende Stützen und Wände in Hochhäusern sowie Decken über Verkaufsräumen.
Weitere Schwindarten
Frühschwinden (auch Kapillarschwinden oder plastisches Schwinden genannt) bezeichnet äußere Verformungen des verarbeiteten Betons in der Schalung infolge Verdunstung von Zugabewasser vom Zeitpunkt des Oberflächenschlusses bis zum Erhärtungsbeginn. Carbonatisierungsschwinden ist eine Volumenabnahme durch Umkristallisation und die Verdunstung des Wassers im Zuge der Carbonatisierung von Beton.
