Einfach, stark und reversibel

Betonschrauben besitzen geringe Achs- und Randabstände und können randnah und eng nebeneinander montiert werden. Sie eignen sich damit für die Befestigung nahe an Kanten
© TOGE Duebel GmbH & Co. KG

Beton ist einer der wichtigsten Baustoffe überhaupt. Um Bauteile, Tragwerke oder Installationen sicher darin zu verankern, kommen spezielle Befestigungssysteme zum Einsatz. Der Werkstoff selbst stellt dabei hohe Anforderungen an die eingesetzte Technologie: Seine Eigenschaften unterscheiden sich abhängig von Festigkeitsklasse, Alter und Umgebungsbedingungen. Beton selbst kann zwar nicht korrodieren, die Stahlarmierung im Beton allerdings schon, wenn sie freiliegt oder Feuchtigkeit ausgesetzt ist. Dies wiederum beschädigt und zerstört den Beton im angegriffenen Bereich. Das Material arbeitet zudem, wenn es verschiedenen Belastungen, Temperaturen und Feuchtigkeit ausgesetzt ist. Der Werkstoff steht unter Biege-, Zug- und Torsionsbelastungen, wodurch innere Spannungen entstehen können, die Risse verursachen. Mikrorisse treten häufig auch in den Bohrlöchern auf. Diese Materialeigenschaften bestimmen wesentlich, wie Befestigungen geplant und ausgeführt werden müssen: Für Anwendungen in gerissenem Beton werden spezielle Befestigungssysteme eingesetzt, die über entsprechende Zulassungen verfügen und ihre Eignung in Tests unter realen Rissbedingungen nachgewiesen haben.

Gleichzeitig wirken auf eine Befestigung oft kombinierte Lasten – etwa Zug-, Scher- oder Biegemomente –, die bei der Auslegung berücksichtigt werden müssen. Die konkreten mechanischen und physikalischen Anforderungen an Befestigungen im Beton hängen stets von der jeweiligen Anwendung ab. Oft müssen aber hohe Lasten abgetragen werden.

Montage: schnell und effizient

Neben der Belastungsfähigkeit ist die Montageeffizienz der Befestigung entscheidend: In Zentraleuropa sind die Arbeitslöhne von Handwerkern hoch – den ausschlaggebenden Faktor stellt hier die Zeit dar. Je effizienter sich eine Befestigung anbringen lässt, desto schneller kann der Handwerker arbeiten. Gerade bei Überkopfarbeiten oder in beengten Räumen zahlt sich eine einfache Montage aus, beispielsweise bei der Installation von Lüftungsrohren an der Decke.

Dafür haben sich klassische Systeme wie Einschlagdübel oder Bolzenanker seit Jahrzehnten etabliert. Sie bieten zwar bewährte Sicherheit, setzen jedoch mehrere Arbeitsschritte voraus. Bohren, Einschlagen und Nachziehen binden Zeit und erfordern körperlichen Einsatz. Zudem steigt bei wiederholter Montage die Belastung für den Verarbeiter.

Noch relativ jung ist die Betonschraube, die einfach in den Beton eingedreht wird. Sie erlaubt eine schnelle und effiziente Montage gerade in engen Räumen oder bei Überkopfarbeiten, ohne Abstriche bei den Traglasten machen zu müssen
© TOGE Duebel GmbH & Co. KG

Aus diesen praktischen Anforderungen heraus wurden Befestigungslösungen entwickelt, die eine einfachere und zugleich zuverlässige Montage ermöglichen. Eine davon ist die Betonschraube, die einfach ins Bohrloch eingedreht werden kann: Dabei schneidet sie ein Gewinde in den Beton, Spreizkräfte entstehen nicht. Liegt ihr Kopf an, ist die Montage abgeschlossen. Da sie reversibel ist und einfach wieder ausgeschraubt werden kann, eignet sie sich für eine dauerhafte Verankerung genauso wie für eine temporäre. Betonschrauben besitzen geringe Achs- und Randabstände und können randnah und eng nebeneinander montiert werden. Sie eignen sich damit für die Befestigung nahe an Kanten.

Ihre Gewindegeometrie ermöglicht zudem einen starken Halt, egal ob es sich um Zug- oder Querlasten handelt: Betonschrauben können hohe Lasten aufnehmen und kommen in zahlreichen Bereichen zum Einsatz, beispielsweise bei Schienen- und Konsolenmontagen, Geländern oder Trassen für Rohr- und Kabelsysteme. Auch im Hochregal- oder Gerüstbau sind sie eine gängige Lösung und können in unterschiedlichen Untergründen verwendet werden. Die TOGE TSM High Performance Betonschraube ist zum Beispiel für Betonfestigkeitsklassen von C20/25 bis C50/60 und in gerissenem und ungerissenem Beton zugelassen. Sie darf außerdem auch in Spannbeton-Hohlplattendecken (Größe 6), in Mauerwerk und Naturstein eingesetzt werden.

Anders als der Bolzenanker, dessen Kopf stets ein Gewindestück mit Unterlegscheibe und Mutter ist, haben Betonschrauben zudem verschiedene Kopfformen – von der Sechskant-, Linsen- oder Senkkopfvariante bis zum Anschlussgewinde. Dadurch findet sich für alle Anwendungsfälle die auch optisch optimale Lösung. Je mehr Befestigungspunkte erforderlich sind, desto stärker wirken sich ihre Montagevorteile aus – und desto effizienter wird der Einsatz insgesamt.

Doppelte Härtung für mehr Last und leichtere Montage

Parameter wie die Art und die Geometrie des Gewindes bestimmen, ob sich die Betonschraube besser oder schlechter einschrauben lässt und ebenso, wie viel Last sie aushält.
© TOGE Duebel GmbH & Co. KG

Parameter wie die Art und die Geometrie des Gewindes bestimmen, ob sich die Betonschraube besser oder schlechter einschrauben lässt und ebenso, wie viel Last sie aushält. Die TSM High Performance beispielsweise durchläuft in der Herstellung zwei Härteverfahren: Der Körper der Betonschraube wird auf eine Grundhärte gebracht. Das allein reicht aber nicht aus, da die Schraube damit noch zu weich ist und das Gewinde im Beton beschädigt würde. Beim zweiten Verfahren, dem Induktivhärten, wird die Spitze der Betonschraube gehärtet, indem der Stahl stark erhitzt und danach schnell abgekühlt wird. Damit ist der Stahl härter als der Beton, die Spitze schneidet sich vor und das Gewinde kann sich eindrehen.

Je nach Art der Anwendung, ob im Innen- oder Außenbereich, variieren Material und Beschichtung der Schrauben. Für den Außenbereich bietet sich zum Beispiel nichtrostender Stahl an. Verzinkte Schrauben für den Innenbereich rosten dagegen, wenn sie im Außenbereich eingesetzt werden. 

Aufwändige Prüfverfahren für High-Performance-Schrauben

High-Performance-Schrauben werden unzähligen Prüfverfahren unterworfen. Jede Produktart benötigt eine eigene Zulassung gemäß der EU-Leitlinien. Betonschrauben für gerissenen Beton durchlaufen zum Beispiel eine Prüfung, bei der Risse im Beton erzeugt werden und die Verankerung dann im gerissenen Beton getestet wird. Auf den Beton und den Anker werden während einer definierten Dauer und Zykluszeit Zugkräfte ausgeübt. Damit wird der Nachweis erbracht, dass die Schraube auch unter Belastung im Beton verbleibt. Alle mit diesen europäisch technischen Bewertungen (ETA) zugelassenen Produkte sind auf eine Lebenszeit von 50 Jahren ausgelegt.

Obwohl die Zulassung kein Enddatum besitzt, sollten kontinuierliche Produktverbesserungen zu regelmäßigen Aktualisierungen der technischen Unterlagen führen: Dies kann entweder durch eine erhöhte Anzahl an Versuchen erfolgen oder durch eine Optimierung der Betonschraube selbst. Momentan ist zum Beispiel die Reinigung des Bohrlochs durch das Ausblasen der Stäube bei der Montage vorgegeben. In der Praxis wird das jedoch oft unterlassen. Nun soll in Versuchen nachgewiesen werden, dass die Bohrlochreinigung unterbleiben kann und sich dies nicht auf die Lastaufnahme der Betonschraube auswirkt.

Ausblick 

Betonschrauben können hohe Lasten aufnehmen und kommen in zahlreichen Bereichen zum Einsatz, beispielsweise bei Schienen- und Konsolenmontagen, Geländern oder Trassen für Rohr- und Kabelsysteme
© TOGE Duebel GmbH & Co. KG

Da Beton als einer der CO₂-Treiber am Bau gilt, ist die Forschung bestrebt, Alternativen zu entwickeln: Versuche laufen, die Bauteildicke zu reduzieren oder den Beton zu verstärken, um in beiden Fällen Material und damit CO₂ zu sparen. Aktuell sind die Entwicklung und Herstellung von Betonschrauben davon aber noch nicht betroffen. Dennoch wird daran gearbeitet, das Einsatzgebiet der Betonschrauben zu erweitern: So soll zum Beispiel die Betonschraube Multiground für Beton und Holz und damit eine modulare Bauweise mit Holzbetonverbund zugelassen werden. Gleichzeitig läuft das Verfahren für die Zulassung im Vollsteinmauerwerk. Dies hat den Effekt, dass der Kunde eine Schraube breiter einsetzen kann; er benötigt nicht mehr für jeden Anwendungsfall eine gesonderte Schraube und kann seine Lagerhaltungs- und Einkaufskosten minimieren. 

Fazit

An Beton führt im Bau kein Weg vorbei – über die Jahre haben sich verschiedene Befestigungsarten für Installationen, Geländer oder Rohre etabliert. Noch relativ jung ist die Betonschraube, die einfach in den Beton eingedreht wird. Sie erlaubt eine schnelle und effiziente Montage gerade in engen Räumen oder bei Überkopfarbeiten, ohne Abstriche bei den Traglasten machen zu müssen. Aufwändige Prüfungen und Zulassungen nach dem aktuellen Stand der Technik gewährleisten die Sicherheit der Verbindungslösungen und ihre lange Lebensdauer.

Toge Duebel GmbH & Co. KG
www.toge.de