Technik

Durchgefärbter Beton mit anorganischen Pigmenten

Beton ist grau – in seiner ursprünglichen Beschaffenheit. Sichtbeton in der Architektur kann rot oder gelb oder schwarz sein, bzw. kann etliche Farben in diversen Nuancen haben. Die Farbe ist ein wesentliches Gestaltungsmerkmal der Gebäude und Ingenieurbauwerke aus Sichtbeton: Sie unterstreicht den Ausdruck und dominiert sogar die Wirkung von Fassaden und Innenräumen, ganz gleich, ob diese aus Ortbeton oder Fertigteilen, aus dünnen Faserzementplatten oder dekorativen Formteilen erstellt sind. Die Farbgebung erfolgt durch anorganische Pigmente, die im Laufe des üblichen Herstellungsprozesses dem Beton zugesetzt werden. Für den Baubereich haben sich hochwertige anorganische Oxidpigmente des Spezialchemie-Konzerns Lanxess bewährt. Ein mit diesen Farbpigmenten durchgefärbter Beton erfüllt nicht nur unterschiedliche ästhetische Ansprüche bis hin zur objektbezogenen Sonderfarbe, sondern trägt auch dazu bei, hohen technischen, ökonomischen und ökologischen Herausforderungen gerecht zu werden.

Grüner Sichtbeton bei einem Privathaus in der Künstlersiedlung Heyri Art Village nahe Paju, Südkorea.
Grüner Sichtbeton bei einem Privathaus in der Künstlersiedlung Heyri Art Village nahe Paju, Südkorea.

Längst hat sich aus dem als Tragkonstruktion dienenden Wandbaustoff Beton eine eigenständige Betonarchitektur etabliert, die die rohe unbehandelte Oberfläche des Betons als ausdrucksstarke Optik im Wortsinn in den Vordergrund stellt. Damit einher geht in vielen Fällen bei Architekten und Planern der Wunsch nach einer Gestaltung durch Farbe. Der zunächst nahe liegende Ansatz, die Betonflächen farbig zu streichen, erweist sich, wie bei jedem Anstrich, nicht nur wirtschaftlich betrachtet als ungünstig. Die geringe Haltbarkeit beeinträchtigt das Gesamterscheinungsbild, ein wiederholtes Anstreichen führt zu hohen Instandhaltungskosten und ist manchmal praktisch nicht durchführbar. Zudem kann auch ein neuer Anstrich nicht die nachhaltige Tiefenwirkung eines komplett durchgefärbten Betons erzielen.

Für die Qualität eines eingefärbten Sichtbetons sind die gute Verarbeitbarkeit und vor allem besonders gute Echtheitseigenschaften der Pigmente von zentraler Bedeutung. Die betontechnologischen Anforderungen sind in der Europanorm EN 12878 „Pigmente zum Einfärben von zement- und/oder kaltgebundenen Baustoffen“ definiert. Pigmente müssen nicht nur unlöslich in Wasser und verdünnten Säuren sowie kalk- und alkalibeständig sein, sondern auch absolut wetter- und lichtstabil.

Im Folgenden werden die Möglichkeiten von anorganischen Pigmenten in Bezug auf Gestaltung, Verarbeitung und Problemlösung anhand konkreter Bauvorhaben, die in Kooperation mit Lanxess entstanden sind, erläutert.

Farbe erzeugt Stimmung

Das Farbspektrum der unter dem Namen Bayferrox bekannten Eisenoxide deckt die Farbtonbereiche gelbrot bis blaurot, grün- bis rothaltiges Gelb, hell- bis dunkelbraun bzw. rotbraun und dunkelgrau bis anthrazit ab. Die Grünpigmente stellt der Spezialist mit dem weltweit größten Produktionsstandort in Krefeld-Uerdingen durch ein Chromoxid her.

Eine ockergelbe Farbe für alle Sichtbetonflächen wählte der spanische Architekt Jesús Marino Pascual als Verbindungselement zwischen allen Innen- und Außenräumen sowie zwischen den verschiedenen Ebenen und Raumsituationen seiner „Bodega Antión“ in der baskischen Provinz La Rioja.

In dem über 12.000 Quadratmeter großen Gebäude integrierte er nicht nur Produktions- und Lagerräume für die Herstellung von bis zu einer Million Litern Wein pro Jahr, sondern u. a. auch zwölf Suiten, ein exklusives Restaurant und eine Räumlichkeit für eine Weinverkostung.

Die Weinkellerei wirkt oberirdisch trotz ihrer zahlreichen Funktionsbereiche aufgrund der Farbe sehr einheitlich und geschlossen, während maßgeblich das Ockergelb gerade in den künstlich beleuchteten Räumen eine stimmungsvolle und gleichzeitig repräsentative, ja teilweise geradezu sakral anmutende Atmosphäre erzeugt.

Expressiver Ausdruck bei minimalistischen Gestaltungsmitteln bei der „Bodega Antión“ in der baskischen Provinz La Rioja.
Expressiver Ausdruck bei minimalistischen Gestaltungsmitteln bei der „Bodega Antión“ in der baskischen Provinz La Rioja.

Extreme klimatische Beanspruchung

Der rot eingefärbte Baukörper des Gästehauses für Wissenschaftler der European Southern Observatory (ESO) in der chilenischen Atacama-Wüste muss tagtäglich Herausforderungen anderer Art meistern. Die auf 2.600 Metern Höhe gelegene, zum Pazifik ausgerichtete Sichtbetonfassade, von dem Münchner Architekturbüro Auer+Weber+Assoziierte entworfen, speichert die tagsüber aufgenommene thermische Energie und bietet ihren Nutzern durch ihren begrenzten Öffnungsanteil ausreichend Schutz vor der extremen Sonneneinstrahlung. Die sichtbare Tragstruktur des Betons und die in sie eingestellten geschlossenen Wandflächen selbst sind aber den extremen Klimabedingungen wie sehr starken Winden und großen Temperaturschwankungen zwischen Tag und Nacht ausgesetzt. Die massive Sonneneinstrahlung und die Wechsel zwischen Kalt und Warm sind aber genau die Bedingungen, denen nur hochwertige Farbpigmente über lange Zeit standhalten.

Während die glatte Sichtbetonfassade des ESO-Hotels durch ihre leicht changierende Oberfläche gut mit den wechselnden Farbtönen der Wüste korrespondiert, sucht der Architekt Eduardo Souto de Moura bei seinem Museum Casa das Historías an der portugiesischen Atlantikküste die Harmonie zwischen Architektur und Natur im Kontrast. Der mit zwei Rottönen eingefärbte Beton setzt sich vom Grün der Umgebung deutlich ab. Zudem unterstreicht der Pritzker-Preisträger von 2011 durch die liegende Anordnung der sägerauen Schalung die Funktion der horizontalen Gebäudeteile und betont durch die diagonale Position mit mittigem Fischgrätenverband die Dominanz der pyramidenartigen Hauptbaukörper. Allein dadurch kommt der rot eingefärbte Beton ganz unterschiedlich zu Geltung.

Besonders verarbeitete Sonderfarbe

Das Londoner Büro Foster + Partners wollte beim Bau der neuen Arsta-Brücke in Stockholm mit dem traditionellen Falunrot eine Referenz der Farbe erweisen, die seit dem Ende des 16. Jahrhunderts die Fassaden schwedischer Landhäuser prägt. Das verwendete rotbraune Eisenoxidpigment wurde als Sonderfarbe gemäß Lord Norman Fosters Wünschen entwickelt. Bei diesem Projekt mussten zudem zahlreiche technische und logistische Anforderungen gemeistert werden: Die insgesamt 23.000 Kubikmeter eingefärbter Beton mussten pumpfähig und in dem Brückenabschnitt, der jeweils von einer 130 m langen Bauplattform aus betoniert wurde, gut verteilbar sein. In diesem Fall erfolgte die Verarbeitung der Pigmente im nahegelegenen Betonwerk direkt. Eine andere, grundsätzliche Form der Beimengung ist die Zugabe direkt in den Fahrmischer, wobei dann besonders auf die Einhaltung der erforderlichen Mischzeiten geachtet werden muss.

Bei den bisher vorgestellten Projekten wurden dem Beton Pigmente in Pulverform, vielfach abgepackt in wasserlöslichen Papiersäcken, beigegeben. Für die Einfärbung eines Kubikmeters Beton reichen Pulverpigmente in einer Menge, die in der Regel weniger als fünf Prozent, bezogen auf das Gewicht des Bindemittels wie Zement oder Zementersatzstoffe, ausmacht. Um die gewünschte Farbintensität zu erzielen, definiert das betonverarbeitende Unternehmen nicht nur die erforderliche Pigmentierungshöhe – eine steigende Pigmentmenge ist ab einer gewissen Sättigung unwirtschaftlich –, sondern berücksichtigt auch andere Parameter wie den Einfluss des Wasser/Zement-Werts und die Eigenfarbe des Zements (grundsätzlich gilt: je höher der w/z-Wert, desto heller der Beton).

Der farbige Sichtbeton trotzt extremem Wüstenklima mit starken Winden und großen Temperaturschwankungen.
Der farbige Sichtbeton trotzt extremem Wüstenklima mit starken Winden und großen Temperaturschwankungen.

Architekturbeton und Fertigteile

Genauso wie es möglich ist, Ortbeton einzufärben, können Betonfertigteile, beispielsweise als vorgehängte Fassadenelemente, durch Eisenoxidpigmente farbig gestaltet werden. Das neue Rathaus von Middelburg in der niederländischen Provinz Zeeland (Rau Architekten, Amsterdam) erhielt – in einer äußerst kurzen und damit kostengünstigen Bauzeit – sein prägendes Gesicht durch tragende, teilweise sogar beidseitig sichtbare Sandwichelemente. Der gleichmäßig anthrazit eingefärbte Architekturbeton besteht aus ca. 470 individuell gegossenen Fertigteilen, die sich zu einem an ein Containerschiff erinnernden Gebäude zusammenfügen. Die Farbeinmischung erfolgte in diesem Fall durch staubfreie Flüssigfarben (Slurrys), einer neben dem Pulver ebenfalls etablierten Lieferform von Pigmenten.

Vorfabrizierte Betonelemente, ebenfalls eingefärbt mit Pigmentslurrys, prägen auch das erste Nationalstadion von Südafrika, die Soccer City in Johannesburg. Hier handelt es sich allerdings um wesentlich dünnere, glasfaserverstärkte Betonplatten, die insgesamt aus 2.100 Modulen zu je 16 Platten die Außen- und auch sichtbare Innenhülle des Fußballstadions ausmachen. Die Gebäudeform und die sechs irdenen Farben erinnern gemäß des Entwurfs der Architekten Boogertman Urban Edge + Partners an den typischen afrikanischen Tontopf, die Kalebasse. Auch hier waren die klimatischen Verhältnisse, starke Winde, verbunden mit dem Staub der nahegelegenen Goldminen, die zu einem Sandstrahleffekt führen, ein weiterer Grund für die Durchfärbung der Betonplatten und gegen eine Fassadenarchitektur mit einem Anstrich.

Formteile und Matrizen

Handgefertigte dekorative Elemente aus homogenen natürlichen Steinen sind heute vielfach finanziell kaum vertretbar. Eine ästhetisch und wirtschaftlich attraktive Alternative besteht in der Herstellung von gestalterisch ebenso ausdrucksstarken Formteilen und Matrizen zur Wand- und Fassadengestaltung aus Beton. In dem Hotelkomplex in Abu Dhabi (Architekten Wimberly Allison Ton & Goo, WATG) fügen sich Sturzbögen und andere geschwungene Formteile sowie in elastischen Matrizen erstellte Elemente harmonisch in die Gesamtarchitektur ein. Die Elemente, die in diesem Fall aus glasfaserverstärkten vorgefertigten Betonfertigteilen bestehen, empfinden die Textur und Farbigkeit unterschiedlicher Granitarten naturgetreu nach.

Die Eisenoxid- und Chromoxidpigmente von Lanxess erfüllen durch eine strenge Eigen- und Fremdkontrolle die Qualitätsvoraussetzungen, die an die Produkte selbst gestellt werden. Planer und Architekten können sich zudem auf die Qualität des weltweit agierenden Global Competence Centers Construction stützen. Dieser anwendungstechnische Service des Geschäftsbereiches Inorganic Pigments von Lanxess bearbeitet alle Fragen zur Misch- und Dosiertechnik von anorganischen Pigmenten, ist bei der Einstellung von Farbtonwünschen behilflich und kann zur Entscheidungsfindung Handmuster erstellen. Die frühzeitige Einbindung des Pigmentspezialisten trägt dazu bei, ein optimales Ergebnis bei der Einfärbung von Beton zu erzielen.

Durchgefärbte Glasfaserbetonplatten halten dem Sandstrahleffekt der staubhaltigen Winde aus den Goldminen statt.
Durchgefärbte Glasfaserbetonplatten halten dem Sandstrahleffekt der staubhaltigen Winde aus den Goldminen statt.
 
Weitere Informationen

lanxess-Logo

LANXESS Deutschland GmbH

Lutz Kohnert

T +49 2151 887741

lutz.kohnert@lanxess.com

www.lanxess.com  . www.bayferrox.de