Betontrennmittel

Wissenswertes zum richtigen und sicheren Umgang mit Trennmitteln 

Damit Betonoberflächen von hoher Güte und Qualität hergestellt werden können, kommen Betontrennmittel zum Einsatz. Sie zählen zu den Bauhilfsstoffen (Schalungshilfsstoffen) und wirken an der Grenzfläche zwischen der Schalungshaut und dem Frischbeton. Trennmittel werden vor dem Betonieren auf die Schalhaut aufgetragen.

Aufgaben von Betontrennmitteln

einheitliches Bild von Sichtbetonoberflächen

Trennmittel werden mit drei Eigenschaften charakterisiert. Sie haften an der Schalung, ohne abzulaufen (Tixotropie), sie sorgen für eine langfristige Wasserabweisung (Hydrophobie) und sie führen zu einer Klebearmut im Sinne kurzfristiger Abtrocknung.

In den Anfängen des Schalungsbaus ab den 30er-Jahren des 20. Jahrhunderts wurden vermehrt Öle (z. B. Altöle) als Trennmittel genutzt. Aus dieser Zeit stammt der Name Schalöl, welcher auch heute teilweise verwendet wird. Trennmittel werden auf einer Ölbasis hergestellt. Sie haben aber mit Abfallprodukten oder minderwertigen Ölen nichts mehr zu tun. Neben Mineralölen werden vermehrt auch pflanzliche Öle eingesetzt.

Der Markt bietet eine Vielzahl von unterschiedlichen Betontrennmitteln, welche für die unterschiedlichsten Anwendungen konzipiert wurden. Diese funktionieren rein physikalisch und / oder chemisch. Bei der Auswahl eines Trennmittels ist das Material der Schalhaut und dessen Beschaffenheit maßgeblich.

Jährlich werden in der deutschen Bauwirtschaft über 25 Millionen Liter Betontrennmittel eingesetzt. Deren Einsatzgebiete liegen im Ortbetonbau, im Ingenieurbauwerke oder in Fertigteilwerken. Ein geringer Teil wird in speziellen, kleinteiligen Produktionen verarbeitet.

Woraus bestehen Betontrennmittel?

Basisstoffe

Viele Betontrennmittel werden auf Mineralölbasis (paraffin- bzw. naphthenbasierende, niedrig bis mittelviskose Mineralölraffinate) hergestellt. Diese Basisstoffe erzielen die physikalische Trennwirkung zwischen Beton und Schalhaut. Neben Produkten auf Mineralölbasis kommen auch synthetische Öle oder Pflanzenöle zum Einsatz. Bei Emulsionen handelt es sich um Trennmittel, in denen neben Ölen oder Wachsen, Wasser zu einem erheblichen Teil enthalten ist.

Additive

Zu den Additiven zählen u.a.:

• Fettsäuren, Ester
• Fettalkohole
• Harze
• Emulgatoren
• Korrosionsinhibitoren
• Biozide
• paraffinische Kohlenwasserstoffe
• naphthenische Kohlenwasserstoffe
• aromatische Kohlenwasserstoffe
• Stoffe zur Beeinflussung der Rheologie des Trennmittels
• Spreitmittel
• Netzmittel

Additive zur Verbesserung der chemischen Trennwirkung lösen eine Verseifungsreaktion der Fettsäuren mit Calciumhydroxid aus. Bei diesem Vorgang entsteht Kalkseife. Diese unterstützt auf chemischem Weg die physikalische Trennwirkung zwischen dem Beton und der Schalungsoberfläche.

Abbildung 1: Trennmittel auf Mineralölbasis ohne reaktive Additive mit ausschließlich physikalischer Wirkung.
Abbildung 2: Trennmittel auf Mineralölbasis mit reaktive Additiven. Diese bewirken eine zusätzliche chemischen Trennwirkung durch die Bildung von Kalkseife.

Abbildung 1: Trennmittel auf Mineralölbasis ohne reaktive Additive mit ausschließlich physikalischer Wirkung.
Abbildung 2: Trennmittel auf Mineralölbasis mit reaktive Additiven. Diese bewirken eine zusätzliche chemischen Trennwirkung durch die Bildung von Kalkseife.

Abbildung 1: Trennmittel auf Mineralölbasis ohne reaktive Additive mit ausschließlich physikalischer Wirkung.
Abbildung 2: Trennmittel auf Mineralölbasis mit reaktive Additiven. Diese bewirken eine zusätzliche chemischen Trennwirkung durch die Bildung von Kalkseife.

Abbildung 1: Trennmittel auf Mineralölbasis ohne reaktive Additive mit ausschließlich physikalischer Wirkung.
Abbildung 2: Trennmittel auf Mineralölbasis mit reaktive Additiven. Diese bewirken eine zusätzliche chemischen Trennwirkung durch die Bildung von Kalkseife.

Abbildung 1: Trennmittel auf Mineralölbasis ohne reaktive Additive mit ausschließlich physikalischer Wirkung.
Abbildung 2: Trennmittel auf Mineralölbasis mit reaktive Additiven. Diese bewirken eine zusätzliche chemischen Trennwirkung durch die Bildung von Kalkseife.

Lösemittel

Lösemittel aus Kohlenwasserstoffen setzen die Viskosität des Trennmittels deutlich herab und verflüchtigen sich bereits bei niedrigen Temperaturen. So kann ein sehr dünner, gleichmäßiger Trennmittelfilm auf der Schalhaut erzielt werden. Zudem wird die Sprühbarkeit des Trennmittels durch Lösemittel und das Spreiten (Verteilen) auf der Schalung verbessert.

Unter den Gesichtspunkten Umweltschutz und Arbeitsschutz rücken auch lösemittelfreie Betontrennmittel in den Fokus. Hierbei handelt es sich um gebrauchsfertige wässrige Emulsionen, häufig auf Basis pflanzlicher Rohstoffe. Die Nachfrage und der Anteil an biologisch abbaubaren und umweltverträglichen Betontrennmittel haben sich in den letzten Jahren deutlich erhöht. Das Wasser in Emulsionen ist weniger flüchtig als kohlenwasserstoffbasierte Lösemittel, daher verlängert sich die Abdampfzeit von Emulsionen entsprechend. Nach vollständigem Ablüften lassen sich jedoch auch mit Emulsionen sehr gleichmäßige, dünne Trennfilme erzielen.

Übersicht Trennmittel und Eigenschaften

Quelle: Schulz Joachim, Sichtbetonplanung, Komentar zur DIN 18217 Betonflächen und Schalungshaut, 3.  erweiterte und aktualisierte Ausgabe, 2006, Vieweg Verlag, Seite 182 – 183

Wie wirken Betontrennmittel?

Allen Trennmitteln ist gemein, dass sie für eine physikalische Trennung zwischen Schalungsoberfläche und Beton sorgen. Das Verhindert eine Anhaftung des Betons an der Schalung. Man unterscheidet Trennmittel lediglich in chemisch reagierende und nicht chemisch reagierende Trennmittel. Häufig verfügen diese über beide Effekte.

Typische Betontrennmittel, die nicht chemisch reagieren, sind Paraffine, Wachse oder Silikonöle. Das Aufbringen dieser Substanzen auf die Schalung führt zu einer Hydrophobierung der Oberfläche, wodurch eine Trennung vom wasserfreundlichen Beton erreicht wird.

Dieser Effekt wird bei chemisch reagierenden Trennmitteln weiter verstärkt. Sie enthalten natürliche oder synthetische Fettsäuren, welche mit den alkalischen Betonbestandteilen zu besonders trennwirksamen Substanzen reagieren. Das eigentliche Trennmittel, eine wasserunlösliche Seife (z.B. Calciumoleat), entsteht hierbei also erst aus der Reaktion zwischen Beton und Fettsäuren.

BLF-Klassen | Klassifizierung von Betontrennmitteln in den Niederlanden

In den Niederlanden werden Betontrennmittel in den BLF-Klassen zertifiziert. BLF steht hier als Abkürzung für die Stiftung „Beton Losmiddel Fabrikanten” (Betontrennmittelhersteller). 1998 verabschiedeten verschiedene Akteure der niederländischen Betonbaubranche das neue Klassifizierungssystem. Im Jahr 2018 wurde die Klassifizierung an aktuelle gesetzliche Bestimmungen und die technische Weiterentwicklung nochmals angepasst. Grundlage für das neue Klassifizierungssystem sind die H-/EUH-Sätze und die CLP-Symbole.

Gruppe 1
Trennmittel auf Emulsionsbasis

• Der Ölanteil besteht aus Pflanzenölen und / oder Esterölen;
• Überwiegend Keine Warnhinweise nach GHS-Richtlinien erforderlich;
• Frei von aromatischen Stoffen
• Keine Warnhinweise

Gruppe 2
Ölbasierte Trennmittel

• Der Ölanteil besteht vollständig aus Pflanzenölen und / oder Esterölen;
• Keine Warnhinweise nach GHS-Richtlinien erforderlich;
• Frei von aromatischen Stoffen;
• Keine Warnhinweise

Gruppe 3
Trennmittel auf Emulsionsbasis

• Pflanzenöle, Esteröle und / oder hochwertige Prozessöle;
• Kann Konservierungsmittel enthalten (Warnhinweis);
• Warnhinweise: keine oder EUH 208 / EUH 210

Gruppe 4
Ölbasierte Trennmittel

• Hauptsächlich aus hochwertigen Prozessölen und eventuell Pflanzenölen;
• Anteil aromatischer Stoffe < 0,03 %
• Warnhinweis: H 304

Gruppe 5
Ölbasierte Trennmittel

• Bestehen aus hochwertigen Prozessölen und entaromatisierten Kohlenwasserstoffen;
• Anteil aromatischer Stoffe < 2 %
• Siedepunkt zwischen 60 und 100 °C
• Warnhinweise: H 304 und EUH 066

Gruppe 6
Ölbasierte Trennmittel

• Bestehen aus hochwertigen Prozessölen und entaromatisierten Kohlenwasserstoffen;
• Siedepunkt zwischen 23 und 60 °C;
• Anteil aromatischer Stoffe < 2 %
• Warnhinweise: H 304, H 226, H335, EUH 066

Gruppe 7
Ölbasierte Trennmittel

• Bestehen aus hochwertigen Prozessölen und gering-aromatischen Kohlenwasserstoffen;
• Siedepunkt zwischen 23 und 60 °C
• Warnhinweise: H 304, H 226, H335, EUH 066

Welche Anforderungen werden an Betontrennmittel gestellt?

Insbesondere bei der Herstellung von Betonoberflächen in hochwertiger Sichtbetonoptik muss auf die Auswahl des passenden Trennmittels geachtet werden. Damit hochwertige Produkte aus Beton entstehen können, müssen eine Vielzahl von Einflussfaktoren bedacht werden. Die Produktempfehlungen der Schalungshersteller für die Verwendung eines bestimmten Trennmitteltyps sind immer zu berücksichtigen.

Für die Herstellung von Betonerzeugnissen mit hochwertigen Oberflächen müssen weitere Punkte in die Vorüberlegungen eingebunden werden:

• Betonrezeptur
• die Ausgangsstoffe
• Schalmaterial
• Betonverdichtung
• Bewehrung
• Temperaturen
• Nachbehandlung
• Auftragszeitpunkt des Trennmittels
• Umgebungsbedingungen (Feuchtigkeit, Staub

Grundsätzlich kann gesagt, werden, dass die drei Bausteine Beton, Trennmittel und Schalung für die Qualität der Betonoberfläche ausschlaggebend sind.

Die Forderung nach der biologischen Abbaubarkeit eines Betontrennmittels ist ein weiterer, nicht zu vergessender Faktor. Dabei ist zu beachten, dass biologisch abbaubare Trennmittel trotzdem ein Gesundheitsrisiko für den Anwender mitbringen können. Das Einatmen oder der Hautkontakt mit Betontrennmitteln kann zu Gesundheitsschäden führen.

Die OECD-Richtlinie 301 bewertet Betontrennmittel nach ihrer biologischen Abbaubarkeit. Augenmerk liegt auf dem Einfluss des Trennmittels auf das aquatische Ökosystem. Betontrennmittel können schnell, inhärent (potentiell) und prinzipiell biologisch abbaubar sein. Trennmittel auf Mineralölbasis sind häufig inhärent – also potentiell oder prinzipiell biologisch abbaubar. Zu den schnell abbaubaren Produkten zählen die Trennmittel auf Basis nachwachsender Rohstoffe.

Die Auswahl eines Trennmittels muss immer unter der Betrachtung des gesamten Prozesses erfolgen. Dafür sollte auf die Expertise einer Fachberatung zurückgegriffen und die Gebrauchsinformationen berücksichtigt werden.

Auf die Schalung kommt es an

Zu der gegebenen Oberflächenbeschaffenheit und der Materialart der Schalhaut muss das passende Betontrennmittel ausgewählt werden. Hierbei wird zunächst zwischen saugfähigen (saugenden) Schalungen und nicht saugenden Schalungen unterschieden. Die Betonfläche ist das Spiegelbild der Schalungshaut.

Saugfähige Schalungen

Saugfähige Schalungen bestehen zum überwiegenden Teil aus Holz. Diese können rau, gehobelt, geflammt oder gestrahlt sein. Insbesondere neue Holzschalungen sind in den ersten Produktionszyklen sehr stark saugend. Das Saugverhalten nimmt mit jedem Einsatz ab. Schalbretter aus Holz können bei Bedarf Feuchtigkeit abgeben oder aufnehmen. Sie haben Einfluss auf die Hydratation des Betons in der Randzone der Schalhaut. Schalbretter mit passender Eigenfeuchte reduzieren das Risiko von Absandungen und Nestbildungen.

Der natürliche Rohstoff Holz kann auch negative Einflüsse auf die Qualität der Betonoberfläche haben. Bei der Verwendung von Holzschalungen können Verfärbungen auftreten.

Ursachen sind:

• Holzfeuchte (Eigenfeuchte ca. 18 Prozent)
• Struktur
• Holzzucker
• UV-Einwirkung
• die gleichzeitige Verwendung von alten und neuen Schalbrettern

Die Wirkung der Holzinhaltsstoffe auf die Betonoberfläche soll durch den Einsatz eines Betontrennmittels verhindert werden.

Merkmale saugender Schalung:

• Entzug von Wasser und Luft an der Betonoberfläche
• wenig Poren
• gleichmäßige Farbgebung
• dunklere Betonfarbe
• einfache Herstellung von Sichtbetonflächen

Nicht saugende Schalungen (glatte Schalungen)

Zu den nicht saugenden Schalungen zählen Schalmaterialien aus Stahl, Kunststoff oder befilmte Holzelemente sowie Strukturmatrizen. Sie können kein Wasser, Trennmittel oder Zementleim aufnehmen. Bei der Verwendung von nichtsaugenden Schalmaterialien ist darauf zu achten, dass das Betontrennmittel besonders dünn und gleichmäßig aufgetragen wird.

Bei zu hoher Auftragsmenge und ggf. Pfützenbildung können eine verstärkte Porenbildung, Verfärbungen oder ein Absandungen an der Betonoberfläche auftreten. Um diese Mängel auszuschließen, müssen die Betontrennmittel sorgfältig und mit Maß aufgetragen werden. Überschüsse müssen abgezogen werden. Nicht saugende Schalungen führen zu helleren Betonoberflächen, sodass Makel oder Farbunterschiede deutlich sichtbarer sind. Mit nicht saugenden Schalungen können sehr glatte, einheitliche und gleichmäßige sowie helle Betonoberflächen realisiert werden.

Darüber hinaus zählen auch die Strukturschalungen zu den nicht saugenden Schalungen. Diese können aus Gummi, Silikonkautschuk, Polysulfid, glasfaserverstärktem Polyester, PVC oder geschäumten Polystyrol oder Polyurethan hergestellt werden. Die Verträglichkeit mit dem Elastomer ist vor dem Einsatz eines Trennmittels zu prüfen.

Der Trennfilm

Ein Trennfilm von 1/1000 mm (=1 µm) ist bereits ausreichend, um die gewünschte Trennwirkung zu erzielen. Die Dosierung richtet sich nach dem verwendeten Schalmaterial. Wenn möglich, sollte auf automatische Sprühsysteme (z. B. stationäre Sprühanlagen) zurückgegriffen werden. Alternativ können auch Handsprühgeräte verwendet werden.

Als Alternative zu dünnflüssigen Trennmitteln werden bei bestimmten Einsatzfällen auch hochviskose Produkte wie Pasten oder Wachse eingesetzt.

Ausschlaggebend für ein gutes Sprühbild ist die passende Sprühtechnik (verwendete Sprühdüse, Druck, etc.). Grundsätzlich muss beachtet werden, dass das verwendete Sprühgerät (auch Schläuche, Dichtungen, Düsen) ölbeständig ist. Der Auftrag von Trennmitteln kann mittels Hochdruckspritze, automatischer Sprühanlage, Gummischieber, Pinsel, Wischmopp oder Lappen erfolgen. Wachspasten werden zum Teil mit Schwämmen aufgetragen. Bei der Auswahl der passenden Applikationsmaterialien muss darauf geachtet werden, dass diese gegenüber den verwendeten Trennmitteln beständig sind.

Übersicht Schalungshautarten

Die Tabelle zeigt die Wechselwirkungen zwischen Beton und den verwendeten Schalmaterialien.

Abbildung 5: Institut für Baubetrieb TU Darmstadt, Univ.-Prof. Dr.-Ing. C. Motzko, Wechselwirkungen Schalhaut – Trennmittel – Betonflächen aus baubetrieblicher Sicht, DBV- Arbeitstagung „Sichtbeton“, 2002

Abbildung 5: Institut für Baubetrieb TU Darmstadt, Univ.-Prof. Dr.-Ing. C. Motzko, Wechselwirkungen Schalhaut – Trennmittel – Betonflächen aus baubetrieblicher Sicht, DBV- Arbeitstagung „Sichtbeton“, 2002

Das Betonieren

Fehler beim Umgang mit Betontrennmitteln

Grundsätzlich ist darauf zu achten, dass der aufgetragene Trennfilm so wenig wie möglich mechanisch beansprucht wird. Bei senkrechten Schalungen darf der Beton nicht schräg gegen die Schalung eingefüllt werden. Die Verwendung von Schüttrohren verhindert, dass der Beton beim Einfüllen direkt gegen die Schalung trifft. Im weiteren Verlauf darf der Innenrüttler beim Verdichten nicht zu nah oder direkt an die Schalhaut gelangen. Hier wirken mechanische Kräfte, die zum Abrieb des Trennmittels führen können.

Eine Überdosierung oder die Wahl eines unpassenden Trennmittels hat direkten Einfluss auf die Oberflächenqualität von Betonprodukten. Es entstehen Unregelmäßigkeiten wie Betonflecken oder Luftblasen. Dort, wo sich Pfützen gebildet haben, besteht die Gefahr, dass der Beton nicht richtig aushärten kann. Darüber hinaus können weitere Mängel entstehen:

• Abmehlen oder Absanden wegen chemischer Reaktion in zu dicker Betonrandschicht
• Porenbildung durch Anhaftung von Luft und Wasser am Trennmittelfilm
• Beeinträchtigung des Frost-Tausalz-Widerstands
• Verharzen der Schalung und erhöhter Reinigungsaufwand
• Trennmittelrückstände in der Schalung
• Staub-, rost- und andere Anhaftungen auf dem Trennmittelfilm, folglich deren Eintrag in die Betonoberfläche.
• Schimmelpilzbefall, Bakterien auf der Betonoberfläche
• gelblich-braune Verfärbungen
• Benetzbarkeit
• Am Haftverbund dürfen die Rückstände des Trennmittels die Betonfläche nicht hydrophobieren.

Mögliche Schadbilder auf Betonoberflächen

Wenn die drei Komponenten Betonrezeptur, Trennmittel und Schalung nicht fein aufeinander abgestimmt sind kann das zu Schadbildern auf der Betonoberfläche führen. Meist handelt es sich um rein optische Mängel. Die Nachbesserung und Aufbereitung der Oberflächen ist zeit- und personalintensiv und verursacht unnötige Kosten.  Eine gute Vorbereitung von Betoniervoraben vermeidet diese Nachbesserungen. Auf die häufigsten optischen Mängel auf Betonoberflächen wird im weiteren Verlauf eingegangen.

Zusammenfassung

Seit fast 100 Jahren kommen Trennmittel im Betonbau zum Einsatz. Moderne Betontrennmittel haben mit den ehemals verendeten Schalölen nichts mehr gemeinsam. Der Bauhilfsstoff ist eine Zusammensetzung aus Basisstoffen, Additiven und weiteren Zusatzstoffen wie z. B. Lösemitteln. Sie sollen das Ausschalen erleichtern, die Schalung schützen, konservieren und die optische Einheitlichkeit von Sichtbeton sicherstellen.

Trennmittel bewirken eine physikalische Trennung zwischen der Schalungsoberfläche und dem Beton. Chemisch reagierende Trennmittel mit besonders trennwirksamen Substanzen verstärken diesen Effekt. Die Qualität von Betonoberflächen wird durch die drei Faktoren Rezeptur des Betons, Trennmittel und Schalung beeinflusst. Für ein gutes Ergebnis müssen diese aufeinander abgestimmt sein.

Beim Umgang mit Trennmitteln ist auf die richtige Auftragsmenge zu achten. Falsch aufgetragene Trennmittelfilme können zu optischen Schadbildern führen. Hierzu zählen z. B. Lunker, Fremdeinschlüsse, Helldunkel-Bereiche, Wolken, Rostflecken oder Schlieren an der Oberfläche.

Bei der Verwendung von Betontrennmitteln sind zwingend die sicherheits- und arbeitshygienischen Maßnahmen zu beachten.