Die Korngrößenverteilung bestimmt, wie sich Gesteinskörnungen in Beton, Mörtel und Asphalt verhalten. Sie wird durch Siebanalyse nach ÖNORM EN 933-1 ermittelt und als Siebkurve dargestellt – eine grafische Beziehung zwischen kumulativem Siebdurchgang und Siebmaschenweite. Das Verfahren ist die wichtigste und am häufigsten durchgeführte Prüfung von Gesteinskörnungen, die sowohl in der werkseigenen Produktionskontrolle als auch bei der Abnahme auf Baustellen verpflichtend ist.
Was ist die Korngrößenverteilung und wie wird sie bestimmt?
Die Korngrößenverteilung beschreibt die prozentuale Massenanteile unterschiedlicher Kornfraktionen in einer Gesteinskörnung. Sie hat grundlegende Bedeutung für die Eigenschaften von Beton, Asphaltmischungen, Straßenunterbauten und Schüttungen. Die richtige Wahl der Körnung gewährleistet optimale Verdichtbarkeit, Festigkeit und Dauerhaftigkeit des Baustoffs.
Das Prüfverfahren nach ÖNORM EN 933-1 verwendet einen genormten Siebsatz mit Maschenweiten von 0,063; 0,125; 0,25; 0,5; 1; 2; 4; 8; 16; 31,5 und 63 mm. Eine getrocknete Gesteinsprobe mit bestimmter Masse wird durch diesen Siebsatz gesiebt, der vom größten bis zum kleinsten Maschenweite angeordnet ist. Die Siebung erfolgt maschinell oder manuell, bis die Masse des Materials auf jedem Sieb sich nicht mehr als 1 % während einer Minute Siebung ändert.
Probenvorbereitung und Prüfablauf
Die Probenmasse hängt vom maximalen Korndurchmesser ab und reicht von 0,2 kg für 4-mm-Gesteinskörnung bis 40 kg für 63-mm-Gesteinskörnung. Die Probe wird im Trockenschrank bei 110 ± 5 °C bis zur Massekonstanz getrocknet, bevor die Siebung erfolgt. Die Massekonstanz ist erreicht, wenn die Masseänderung weniger als 0,1 % nach einer Stunde Trocknung beträgt.
Nach Abschluss der Siebung wird der Rückstand auf jedem Sieb gewogen und der Durchgang berechnet – der prozentuale Masseanteil der durch ein bestimmtes Sieb passierenden Körner im Verhältnis zur Gesamtprobenmasse. Die Ergebnisse werden als Siebkurve dargestellt, die den kumulativen Siebdurchgang über der Siebmaschenweite zeigt.
Einfluss der Korngrößenverteilung auf Betoneigenschaften
Die Korngrößenverteilung beeinflusst zentrale Betoneigenschaften direkt:
- Verarbeitbarkeit: Eine stetige Siebkurve ohne Kornlücken ermöglicht eine dichte Packung und gute Verdichtbarkeit. Fehlende Kornfraktionen führen zu Hohlräumen und erhöhtem Zementbedarf.
- Festigkeit: Optimal abgestufte Gesteinskörnungen erreichen höhere Druckfestigkeiten, da die Lastübertragung im Korngefüge effizienter erfolgt.
- Dauerhaftigkeit: Dicht gepackte Kornstrukturen reduzieren die Porosität und verbessern den Widerstand gegen Frost, Tausalz und chemische Angriffe gemäß den Expositionsklassen für Beton.
- Zementbedarf: Eine optimierte Siebkurve minimiert den Hohlraumanteil und senkt den Bedarf an Zementmatrix, was sowohl Kosten als auch CO₂-Emissionen reduziert.
Klassifizierung und Anforderungen
Anhand der Siebanalyse werden Gesteinskörnungen in entsprechende Kategorien von Über- und Unterkorn klassifiziert. Die Normen PN-EN 12620 für Beton, PN-EN 13043 für Asphaltmischungen und PN-EN 13242 für Straßenunterbauten definieren spezifische Siebkurven-Anforderungen. Beispiele für Kategorien sind GC85/20 oder GF85, die den zulässigen Anteil an Über- und Unterkorn festlegen.
Die Siebanalyse wird in jedem Baustoff- und Straßenlabor durchgeführt. Sie ist Bestandteil der werkseigenen Produktionskontrolle von Gesteinskörnungen und wird für den Entwurf von Betonmischungen sowie bei der Abnahmekontrolle auf Baustellen eingesetzt. Die Waagengenauigkeit muss dabei ±0,1 % der Probenmasse betragen.
Praxisbezug und Qualitätssicherung
Die korrekte Bestimmung der Korngrößenverteilung ist für die Qualitätssicherung unverzichtbar. Abweichungen von der Sollkurve können zu Festigkeitsverlusten, erhöhtem Schwund oder schlechter Verarbeitbarkeit führen. Die ÖNORM EN 933-1 beschreibt das Referenzverfahren für Waschen und Trockensiebung zur Bestimmung der Korngrößenverteilung bei Erstprüfung und Streitfällen.
Für Planer und Baustoffhersteller ist die Siebanalyse ein zentrales Werkzeug, um die Performance von Beton und anderen Baustoffmischungen vorherzusagen und zu optimieren. Sie ermöglicht die gezielte Anpassung der Mischungszusammensetzung an spezifische Anforderungen – von hochfestem UHPC bis zu drainagefähigen Asphaltdeckschichten.
