Leichtbeton

So entstehen Hohlblöcke aus Leichtbeton

Leichtbeton: Rohdichte und Arten

Betone mit einer Trockenrohdichte unter 800 kg/m³ heißen nach WECOBIS Dämmbeton oder Infraleichtbeton, und technisch liegt die untere Grenze für Leichtbeton derzeit bei etwa 350 kg/m³.^[1] Das Zement-Merkblatt B 13 unterscheidet gefügedichten Leichtbeton mit Kornporosität, Porenleichtbeton, haufwerksporigen Leichtbeton und Porenbeton.^[2]

Gefügedichter Leichtbeton wird in Rohdichteklassen von D1,0 bis D2,0 eingeteilt, die für die Berechnung des Eigengewichts gebraucht werden, und eignet sich wegen seiner Festigkeit und Dauerhaftigkeit für Stahl- und Spannbetonbauwerke aller Expositionsklassen außer XM, bis hin zu Brücken und Offshore-Bauwerken.^[2] Haufwerksporige Leichtbetone werden nach WECOBIS nur zu Erzeugnissen verarbeitet, als Ortbeton kommt allein der gefügedichte Leichtbeton zum Einsatz.^[1] Wird gefügedichter Leichtbeton als Ortbeton eingebaut, holt eine Neubautrocknung später das Wasser aus den Bauteilen, das beim Erhärten nicht gebunden wurde.

Nasse Wände aus Bims- und Blähtonsteinen umschließen Leitungen, Schalter und Steckdosen, die in Schlitzen und Dosenbohrungen sitzen. Bevor jemand feuchte Tapeten abzieht oder Möbel von der Wand rückt, werden die Sicherungen der betroffenen Räume ausgeschaltet, ein Druck auf den Lichtschalter reicht nicht. Hat Wasser den Sicherungskasten erreicht, bleibt die Wohnung mit den nassen Bimswänden zu, bis Feuerwehr oder örtlicher Netzbetreiber die Anlage stromlos gemacht haben. In den Keller steigt bei wachsendem Wasserstand niemand hinab.

Blähton, Blähglas und Naturbims

Für Blähton und Blähschiefer werden natürliche Rohstoffe in Drehrohröfen bei etwa 1200 °C gesintert, dabei verbrennen fein verteilte organische Teilchen und blähen die Körner auf ein Mehrfaches ihrer Größe auf, und die entstehende Sinterhaut gibt dem Korn Festigkeit und vermindert das Saugen von Wasser und Zementleim.^[2] Blähglas entsteht aus aufgeschäumtem Altglas bei 750 bis 900 °C und erreicht eine Wärmeleitfähigkeit von 0,07 W/(m·K).^[2]

Naturbims besteht nach dem Merkblatt bis zu 85 Prozent aus Luft in fein verteilten Poren und wird unmittelbar unter der Mutterbodenschicht abgebaut, und weil der Vulkanausbruch das Blähen übernommen hat, braucht die Herstellung von Leichtbeton aus Naturbims wenig Energie.^[2] In Deutschland werden nach WECOBIS vor allem Blähton und Naturbims eingesetzt, Naturbims ist allerdings nur begrenzt verfügbar.^[1] Bleibt in einem Altbau aus Bimssteinen nach einem Rohrschaden ein feuchter Fleck an der Wand zurück, kann sich das Wasser im Stein weiter verteilt haben, als die Fläche zeigt. Erst die Messung im Bauteil zeigt dann, wie weit die Nässe in die porigen Steine gezogen ist, und Fliesenarbeiten darauf warten bis dahin.

Bimssteine aus dem Neuwieder Becken

Die Bimsschicht im Neuwieder Becken stammt nach KuLaDig von einem Ausbruch des Laacher-See-Vulkans vor etwa 13.000 Jahren, und schon die Römer mischten Bimskörner mit Kalk und Wasser zu Bodenbelägen, wie Ausgrabungen in Andernach zeigen.^[3] Im Mittelalter dienten Bimssteine in einem Bims-Lehm-Gemisch zur Ausfachung von Fachwerkbauten, und 1845 mengte der Koblenzer Bauinspektor Ferdinand Nebel Bims, Kalk und Wasser zu einem leichten, haltbaren Baustein.^[3] Ist bei einem Fachwerkhaus mit solchen Ausfachungen das Dach nach dem Sturm undicht, können die Gefache Regenwasser aufnehmen, und nasser Lehm verliert an Festigkeit.

1854 gründete Johann Elingshausen in Urmitz die erste Bimssteinfabrik, und in der Blütezeit stellten dort mehr als 50 Betriebe Bimssteine her, anfangs einzeln in hölzernen Formkästen, später mit der Kloppmaschine, die aus einer Platte mehrere Steine in einem Arbeitsgang schlug.^[3] Die Geschichte des Leichtbetons reicht nach dem Zement-Merkblatt B 13 noch weiter zurück, denn die römischen Baumeister führten die Kuppel des Pantheons vor etwa 2000 Jahren in Opus Caementitium mit nach oben abnehmender Rohdichte von 1750 bis 1350 kg/m³ aus.^[2]

Gefügedichter Leichtbeton im Tragwerk

Weil der Blähzuschlag weniger fest ist als Kies und Sand, je nach Korngröße sogar weniger fest als der Zementstein, gilt beim gefügedichten Leichtbeton das Wasserzementwert-Gesetz nach BauNetz Wissen nur mit Einschränkungen, und Eignungsversuche sind erforderlich.^[4] Ein leichter, gefügedichter Leichtbeton erreicht nur niedrige Festigkeiten, für hohe Festigkeiten sind Rohdichten im oberen Bereich der Bandbreite vorzusehen.^[4] Die Schalungen müssen trotz der geringeren Betonmasse genauso stabil sein wie für Normalbeton, und stabilisierende Betonzusatzmittel werden empfohlen.^[4]

Gegenüber Normalbeton spart gefügedichter Leichtbeton je nach Festigkeitsklasse 600 bis 1000 kg je Kubikmeter, was ihn für Hochhäuser, Gebäude auf schwierigem Baugrund und den Brückenbau interessant macht.^[4] Das Merkblatt B 13 führt Druckfestigkeitsklassen von LC8/9 bis LC50/55 für Leichtbeton und von LC55/60 bis LC80/88 für hochfesten Leichtbeton, wobei LC70/77 und LC80/88 nur mit Zulassung oder Zustimmung im Einzelfall verwendet werden dürfen.^[2]

Bei der Verarbeitung saugen die Blähzuschläge Wasser auf, darum wird bei der Wasserdosierung ein Vorhaltemaß berücksichtigt, und die Konsistenz wird plastisch eingestellt, weil zu weicher Leichtbeton zum Entmischen neigt.^[4] Trockene leichte Gesteinskörnung kann den Beton nach dem Merkblatt um eine ganze Konsistenzklasse und mehr ansteifen lassen, darum wird vor dem Mischen geprüft, ob sie feucht oder trocken vorliegt.^[2]

Haufwerksporen und Leichtbetonsteine

Beim haufwerksporigen Leichtbeton bleiben die Hohlräume zwischen den Körnern offen, die beim Normalbeton mit Zementstein gefüllt sind, weil die Korngruppe unter 4 mm weggelassen oder nur eine Korngruppe verwendet wird und gerade so viel Zementleim, dass die Körner umhüllt und an den Berührungspunkten verkittet werden.^[1] Mehr als 80 Prozent der in Deutschland eingesetzten Leichtbetone ohne Porenbeton sind solche haufwerksporigen Leichtbetone in Form von Mauersteinen und Wandtafeln.^[1]

Leichtbetonsteine gibt es als Hohlblöcke nach DIN V 18151-100 und als Vollblöcke und Vollsteine nach DIN V 18152-100 oder nach allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung.^[1] Die Masse wird in Stahlformen gefüllt, mit Auflast und Vibration verdichtet, nach 24 bis 36 Stunden Erhärten verpackt und danach mindestens 28 Tage bis zur vollständigen Aushärtung gelagert.^[1]

Der haufwerksporige Leichtbeton hat nach BauNetz Wissen eine Steinrohdichte von 400 kg/m³, und mit Leichtmörteln und optimierten Kammern erreichen einzelne Produkte eine Wärmeleitzahl von 0,09 W/(mK), wie sie sonst Holz hat.^[4]

Schwere, hochfeste Leichtbetonsteine verwendet man nach WECOBIS für Innenwände, Haustrennwände und zweischalige oder zusätzlich gedämmte Wände, leichte, hochwärmedämmende Steine für monolithische Außenwände, die dafür vergleichsweise geringe charakteristische Druckfestigkeiten haben.^[1] Porenleichtbeton aus aufgeschäumtem Zementleim, teils mit Natursand bis 2 mm, dient dort, wo Schwindrisse unbedeutend sind, als Ausgleichs- und Schutzschicht, als überdeckte Wärmedämmschicht oder als Verfüllmasse.^[1]

Wärmeschutz, Schallschutz und Raumluft

Je geringer die Rohdichte, desto geringer sind nach WECOBIS Druckfestigkeit und Wärmeleitfähigkeit, und mit vielen Leichtbetonen lassen sich die gesetzlichen Anforderungen an den Wärmeschutz ohne zusätzliche Dämmung einhalten.^[1] Für gefügedichten Leichtbeton liegen die Bemessungswerte der Wärmeleitfähigkeit nach dem Merkblatt B 13 oberhalb von 0,44 W/(m·K) für die niedrigste Rohdichteklasse.^[2]

Die poröse Struktur wirkt sich nach WECOBIS günstig auf die Schalldämmung aus, und weil Naturbims und Blähton aus amorphem Glas mit geschlossenen Poren bestehen, geben Leichtbeton-Baustoffe wenig Radon ab.^[1] Polystyrolgranulat im Schaumbeton sieht WECOBIS kritisch, weil dabei ein Verbund aus mineralischen und synthetischen Stoffen entsteht, der Recycling und Entsorgung erschwert.^[1]

Nasse Wände aus Bims und Blähton

Wände aus Bims- oder Blähtonsteinen finden wir in Wohnhäusern der Nachkriegszeit ebenso wie in Neubauten mit monolithischen Außenwänden. Die offenen Haufwerksporen und die Kammern der Hohlblöcke nehmen bei einem Leitungsschaden Wasser auf und verteilen es im Mauerwerk, und an Innenputz und Tapete zeigt sich das als Wasserrand oder Fleck weit neben der eigentlichen Schadenstelle.

Wir messen die Feuchte über die Wandhöhe und in mehreren Tiefen, öffnen bei Bedarf einzelne Kammern und trocknen die Wand von der Raumseite mit Bautrocknern, schwer erreichbare Hohlräume auch mit warmer, trockener Luft über kleine Bohrungen. Danach prüfen wir den Putz, und Putz, der sich gelöst hat oder Salze zeigt, wird erneuert, bevor die Wand gestrichen oder tapeziert wird.