Infraleichtbeton: Unterschied zwischen den Versionen

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Unter Infraleichtbeton, regional auch Dämmbeton genannt, wird ein [[Leichtbeton]] verstanden, dessen [[Rohdichte]] im Bereich von 300 bis 800 kg/m³ liegt. Er besitzt sehr gute [[Wärmedämmung|Wärmedämmeigenschaften]].  
Infraleichtbeton ist ein [[Leichtbeton]] mit einer [[Trockenrohdichte]] unterhalb von 800 kg/m³ und damit außerhalb des genormten Rohdichtebereichs nach DIN EN 206-1 und DIN 1045-2. Er besitzt sehr gute [[Wärmedämmung|Wärmedämmeigenschaften]]. Weniger verbreitetet sind die Begriffe Isolationsbeton oder Dämmbeton.<br>
Derzeit sind Infraleichtbetone mit Trockenrohdichten von 550 kg/m³ bei einer [[Wärmeleitfähigkeit]] λ = 0,129 W/(m•K) und einer Würfeldruckfestigkeit von 5,8 N/mm² in [[Ortbetonbau|Ortbetonbauweise]] praktisch herstellbar [2]. <br>
Die Herstellung von Infraleichtbeton mit einer Rohdichte < 600 kg/m³ ist möglich [3]. Die [[Druckfestigkeit]] des Betons liegt dann in der Größenordnung von 5 MPa bzw. 5 N/mm². <br>
Ziel bei der Verwendung von Infraleichtbeton ist es meist, in monolithischer Bauweise tragfähige Außenwände zu erstellen, die alle Anforderungen an den Wärmeschutz erfüllen und dabei folgende Vorteile aufweisen:
Ziel bei der Verwendung von Infraleichtbeton ist es meist, in monolithischer Bauweise tragfähige Außenwände zu erstellen, die alle Anforderungen an den [[Wärmeschutz]] erfüllen und dabei folgende Vorteile aufweisen:
* Baukonstruktive Details vereinfachen sich, wenn Wände nur aus einem mineralischen Rohstoff bestehen.<br>
* Baukonstruktive Details vereinfachen sich, wenn Wände nur aus einem mineralischen Rohstoff bestehen.<br>
* Infraleichtbeton lässt sich wie Beton überhaupt am Ende der Lebensdauer eines Gebäudes sehr gut wiederverwenden, aber nur, wenn er von allen nicht mineralischen Bestandteilen frei ist. Bei mehrschichtigen Systemen wie einem Wärmedämmverbundsystem müssen die Materialien aufwändig getrennt werden, hier aber nicht.
* Infraleichtbeton lässt sich wie Beton überhaupt am Ende der Lebensdauer eines Gebäudes sehr gut wiederverwenden, aber nur, wenn er von allen nicht mineralischen Bestandteilen frei ist. Bei mehrschichtigen Systemen wie einem Wärmedämmverbundsystem müssen die Materialien aufwändig getrennt werden, hier aber nicht.
* Mit Infraleichtbeton lassen sich Außenwände monolithisch als [[Sichtbeton]] erstellen.<br>
* Mit Infraleichtbeton lassen sich Außenwände monolithisch als [[Sichtbeton]] erstellen, wobei die Oberfläche in der Regel poren- und strukturreicher ist und dadurch ein lebendigeres Erscheinungsbild hat.<br>
Infraleichtbeton ist besonders geeignet für Außenwände von ein- und mehrgeschossigen Gebäuden. Auch biegebeanspruchte Bauteile (Fensterstürze, Balkone) sind möglich.<br>
Infraleichtbeton ist besonders geeignet für mäßig auf Druck beanspruchte Außenwände von ein- und mehrgeschossigen Gebäuden.<br>
Die [[Rohdichte]] eines [[Gefügedichter Leichtbeton|gefügedichten Leichtbetons]] gemäß DIN EN 206-1 / DIN 1045-2 liegt zwischen 800 kg/m³ und 2000 kg/m³. Infraleichtbeton bietet seine sehr guten Wärmedämmeigenschaften aufgrund einer Rohdichte von weniger als 800 kg/m³, die ihm auch zu seinen Namen verholfen hat. Sie liegt unterhalb (= infra) der von der Norm definierten Grenzen. Demgemäß ist derzeit für das Bauen mit Infraleichtbeton in Deutschland noch eine bauaufsichtliche Zustimmung im Einzelfall (ZiE) erforderlich. Die gegenüber einem genormten Leichtbeton weiter reduzierte Rohdichte wird u. a. durch Ersatz der feinen [[Gesteinskörnung]] aus [[Sand]] durch [[Blähglas]] erreicht. Zusätzlich werden oft durch einen [[Schaumbildner]] feinste [[Luftporen]] in den [[Zementstein]] eingebracht.<br>
Je nach geforderter Druckfestigkeit beträgt die [[Wärmeleitfähigkeit]] zwischen 0,14 W/(m · K) und 0,20 W/(m · K), womit der [[Wärmedurchgangskoeffizient]] (U-Wert) für Wohngebäude von 0,28 W/(m<sup>2</sup> · K) mit Wanddicken zwischen 55 cm bis 65 cm erreicht wird (Tafel 1).<br>
Bei den oft 50 cm dicken Wänden muss die Hydratationswärme, die aufgrund der geringen Wärmeleitfähigkeit schlecht abfließen kann, betontechnologisch reduziert werden.<br>
[[Datei:Infraleichtbeton.jpg|640 px|mini|ohne|Tafel 1: Wärmetechnische Eigenschaften von Infraleichtbeton [3] <sup>1</sup>)]]
Die geringe [[Frischbetonrohdichte]] des Infraleichtbetons erfordert ein durchdachtes [[Verdichten|Verdichtungskonzept]], insbesondere zum Vernadeln der [[Schüttlage|Schüttlagen]] untereinander. Es entstehen lebhafte Sichtbetonflächen, die der Architekt in sein Gestaltungskonzept einbeziehen muss.<br>
 
Der Tragwerksplaner muss die bei Infraleichtbetonen größeren [[Schwinden|Schwind]]- und [[Kriechen|Kriechverformungen]] und geringeren [[Elastizitätsmodul|Elastizitätsmodule]] durch ein möglichst [[Zwängungsspannungen|zwängungsfreies]] Tragwerk und [[Bewehrung]] zur [[Rissbreite|Begrenzung der Rissbreiten]] berücksichtigen. Die Auflagerung der Decken aus Normalbeton auf Wänden aus Infraleichtbeton ist ähnlich zu planen wie bei Wänden aus [[Mauerwerk]]. Hinweise zur [[Bemessung]] können [4] entnommen werden.
Die [[Trockenrohdichte]] eines [[Gefügedichter Leichtbeton|gefügedichten Leichtbetons]] gemäß DIN EN 206-1 / DIN 1045-2 liegt zwischen 800 kg/m³ und 2000 kg/m³. Infraleichtbeton bietet seine sehr guten Wärmedämmeigenschaften aufgrund einer Rohdichte von weniger als 800 kg/m³, die ihm auch zu seinen Namen verholfen hat. Sie liegt unterhalb der von der Norm definierten Grenzen. Da der Infraleichtbeton außerhalb des Normenbereichs liegt, werden für den Einsatz in sicherheitsrelevanten Bauprodukten und Bauteilen Herstellung und Verwendung in allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen (abZ)/allgemeinen Bauartgenehmigungen (aBG) oder Zustimmungen im Einzelfall (ZiE)/vorhabenbezogenen Bauartgenehmigungen (vBG) geregelt. Diese sind beim Deutschen Instituts für Bautechnik (DIBt) bzw. der obersten Landesbaubehörde zu beantragen. Produkteigenschaften müssen nachgewiesen werden. Für die Bemessung wird ein Ansatz aus der DIN EN 1520 oder nach Eurocode 2 (DIN EN 1991-1-1) herangezogen.<br>
 
Die gegenüber einem genormten Leichtbeton weiter reduzierte Rohdichte wird u. a. durch Ersatz der feinen [[Gesteinskörnung]] aus [[Sand]] durch [[Leichtsand|Leichtsande]] erreicht. Je geringer die Rohdichte des Infraleichtbetons ist, umso besser sind die Wärmedämmeigenschaften. Dabei verhalten sich Rohdichte und Wärmeleitfähigkeit annähernd proportional, d. h. die Verringerung der Rohdichte um 25 % führt zu einer ebenso großen Verringerung der Wärmeleitfähigkeit. Die Absenkung der Rohdichte führt auf der anderen Seite zu einer überproportionalen Reduktion der Betondruckfestigkeit und des [[E-Modul|E-Moduls]].<br>
Durch das sehr [[poriges Gefüge|poröse Gefüge]] des Infraleichtbetons ist der [[Carbonatisierung|Carbonatisierungswiderstand]] gering, wodurch die [[Bewehrung]] durch die [[Betondeckung]] allein evtl. nicht ausreichend gegen [[Korrosion]] geschützt ist. Daher ist ggf. nicht korrodierende oder korrosionsgeschützte Bewehrung zu verwenden. Infrage kommen z. B. verzinkte Bewehrung, Edelstahl-, Carbon- oder Glasfaserstabbewehrung.<br>
 
Durch die niedrige Wärmeleitfähigkeit des Infraleichtbetons fließt die bei der [[Hydratation|Zementhydratation]] freiwerdende Wärme langsamer ab als bei Normalbeton. Die Betonoberfläche muss daher besonders gut vor zu schneller Abkühlung oder Überhitzung geschützt werden. Andernfalls können Temperaturdifferenzen zwischen Bauteilkern und -oberfläche zu Spannungsrissen führen.<br>
Die geringe [[Frischbetonrohdichte]] des Infraleichtbetons erfordert ein durchdachtes [[Verdichten|Verdichtungskonzept]].<br>


==Literatur==
==Literatur==
[1] [https://fwbau.verlagbt.de/eintrag/beton-4-2017-114-2.html Callsen, Björn; Thienel, Karl-Christian: Besondere Aspekte bei der Entwicklung und Ausführung eines hochwärmedämmenden Hochleistungs-Leichtbetons mit sehr niedriger Betonrohdichte. In: beton 4/2017 S.128 f.]<br>
[1] [http://www.beton.org/fileadmin/beton-org/media/Dokumente/PDF/Service/Zementmerkbl%C3%A4tter/B14.pdf Zement-Merkblatt B14: Infraleichtbeton]<br>
[2] Schlaich, Mike; Lösch, Claudia; Hückler, Alex: Infraleichtbeton – Stand 2015. In: Tagungsband zur 11. Tagung Betonbauteile am 19. März 2015 in Leipzig. Beuth-Verlag, Berlin 2015<br>
[2] [http://www.beton.org/fileadmin/beton-org/media/Dokumente/PDF/Service/Zementmerkbl%C3%A4tter/B13.pdf Zement-Merkblatt B13: Leichtbeton]<br>
[3] Fiebig, Norbert: Monolithisches Bauen mit Beton - Baustoff | Infraleichtbeton. In: TB iNFO 68 September 2017<br>
[3] Lösch, C.; Rieseberg, P.: Infraleichtbeton. Entwurf | Konstruktion | Bau. Hrsg.: Schlaich, M., Leibinger, R.. Fraunhofer IRB, Stuttgart 2018<br>
[4] Schlaich, Mike; Hückler, Alex: Infraleichtbeton. Reif für die Praxis. In Beton- und Stahlbetonbau 12/2017
[4] [https://fwbau.verlagbt.de/eintrag/beton-4-2017-114-2.html Callsen, Björn; Thienel, Karl-Christian: Besondere Aspekte bei der Entwicklung und Ausführung eines hochwärmedämmenden Hochleistungs-Leichtbetons mit sehr niedriger Betonrohdichte. In: beton 4/2017 S.128 f.]<br>
[5] Schlaich, Mike; Hückler, Alex: Infraleichtbeton. Reif für die Praxis. In Beton- und Stahlbetonbau 12/2017<br>
[6] [https://www.mdpi.com/1996-1944/13/5/1120 Thienel, Karl-Christian; Haller, Timo; Beuntner, Nancy: Lightweight Concrete—From Basics to Innovations. In: Materials 2020, 13(5), 1120]

Aktuelle Version vom 4. Februar 2022, 12:42 Uhr

Infraleichtbeton ist ein Leichtbeton mit einer Trockenrohdichte unterhalb von 800 kg/m³ und damit außerhalb des genormten Rohdichtebereichs nach DIN EN 206-1 und DIN 1045-2. Er besitzt sehr gute Wärmedämmeigenschaften. Weniger verbreitetet sind die Begriffe Isolationsbeton oder Dämmbeton.
Die Herstellung von Infraleichtbeton mit einer Rohdichte < 600 kg/m³ ist möglich [3]. Die Druckfestigkeit des Betons liegt dann in der Größenordnung von 5 MPa bzw. 5 N/mm².
Ziel bei der Verwendung von Infraleichtbeton ist es meist, in monolithischer Bauweise tragfähige Außenwände zu erstellen, die alle Anforderungen an den Wärmeschutz erfüllen und dabei folgende Vorteile aufweisen:

  • Baukonstruktive Details vereinfachen sich, wenn Wände nur aus einem mineralischen Rohstoff bestehen.
  • Infraleichtbeton lässt sich wie Beton überhaupt am Ende der Lebensdauer eines Gebäudes sehr gut wiederverwenden, aber nur, wenn er von allen nicht mineralischen Bestandteilen frei ist. Bei mehrschichtigen Systemen wie einem Wärmedämmverbundsystem müssen die Materialien aufwändig getrennt werden, hier aber nicht.
  • Mit Infraleichtbeton lassen sich Außenwände monolithisch als Sichtbeton erstellen, wobei die Oberfläche in der Regel poren- und strukturreicher ist und dadurch ein lebendigeres Erscheinungsbild hat.

Infraleichtbeton ist besonders geeignet für mäßig auf Druck beanspruchte Außenwände von ein- und mehrgeschossigen Gebäuden.
Je nach geforderter Druckfestigkeit beträgt die Wärmeleitfähigkeit zwischen 0,14 W/(m · K) und 0,20 W/(m · K), womit der Wärmedurchgangskoeffizient (U-Wert) für Wohngebäude von 0,28 W/(m2 · K) mit Wanddicken zwischen 55 cm bis 65 cm erreicht wird (Tafel 1).

Tafel 1: Wärmetechnische Eigenschaften von Infraleichtbeton [3] 1)

Die Trockenrohdichte eines gefügedichten Leichtbetons gemäß DIN EN 206-1 / DIN 1045-2 liegt zwischen 800 kg/m³ und 2000 kg/m³. Infraleichtbeton bietet seine sehr guten Wärmedämmeigenschaften aufgrund einer Rohdichte von weniger als 800 kg/m³, die ihm auch zu seinen Namen verholfen hat. Sie liegt unterhalb der von der Norm definierten Grenzen. Da der Infraleichtbeton außerhalb des Normenbereichs liegt, werden für den Einsatz in sicherheitsrelevanten Bauprodukten und Bauteilen Herstellung und Verwendung in allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen (abZ)/allgemeinen Bauartgenehmigungen (aBG) oder Zustimmungen im Einzelfall (ZiE)/vorhabenbezogenen Bauartgenehmigungen (vBG) geregelt. Diese sind beim Deutschen Instituts für Bautechnik (DIBt) bzw. der obersten Landesbaubehörde zu beantragen. Produkteigenschaften müssen nachgewiesen werden. Für die Bemessung wird ein Ansatz aus der DIN EN 1520 oder nach Eurocode 2 (DIN EN 1991-1-1) herangezogen.

Die gegenüber einem genormten Leichtbeton weiter reduzierte Rohdichte wird u. a. durch Ersatz der feinen Gesteinskörnung aus Sand durch Leichtsande erreicht. Je geringer die Rohdichte des Infraleichtbetons ist, umso besser sind die Wärmedämmeigenschaften. Dabei verhalten sich Rohdichte und Wärmeleitfähigkeit annähernd proportional, d. h. die Verringerung der Rohdichte um 25 % führt zu einer ebenso großen Verringerung der Wärmeleitfähigkeit. Die Absenkung der Rohdichte führt auf der anderen Seite zu einer überproportionalen Reduktion der Betondruckfestigkeit und des E-Moduls.
Durch das sehr poröse Gefüge des Infraleichtbetons ist der Carbonatisierungswiderstand gering, wodurch die Bewehrung durch die Betondeckung allein evtl. nicht ausreichend gegen Korrosion geschützt ist. Daher ist ggf. nicht korrodierende oder korrosionsgeschützte Bewehrung zu verwenden. Infrage kommen z. B. verzinkte Bewehrung, Edelstahl-, Carbon- oder Glasfaserstabbewehrung.

Durch die niedrige Wärmeleitfähigkeit des Infraleichtbetons fließt die bei der Zementhydratation freiwerdende Wärme langsamer ab als bei Normalbeton. Die Betonoberfläche muss daher besonders gut vor zu schneller Abkühlung oder Überhitzung geschützt werden. Andernfalls können Temperaturdifferenzen zwischen Bauteilkern und -oberfläche zu Spannungsrissen führen.
Die geringe Frischbetonrohdichte des Infraleichtbetons erfordert ein durchdachtes Verdichtungskonzept.

Literatur

[1] Zement-Merkblatt B14: Infraleichtbeton
[2] Zement-Merkblatt B13: Leichtbeton
[3] Lösch, C.; Rieseberg, P.: Infraleichtbeton. Entwurf | Konstruktion | Bau. Hrsg.: Schlaich, M., Leibinger, R.. Fraunhofer IRB, Stuttgart 2018
[4] Callsen, Björn; Thienel, Karl-Christian: Besondere Aspekte bei der Entwicklung und Ausführung eines hochwärmedämmenden Hochleistungs-Leichtbetons mit sehr niedriger Betonrohdichte. In: beton 4/2017 S.128 f.
[5] Schlaich, Mike; Hückler, Alex: Infraleichtbeton. Reif für die Praxis. In Beton- und Stahlbetonbau 12/2017
[6] Thienel, Karl-Christian; Haller, Timo; Beuntner, Nancy: Lightweight Concrete—From Basics to Innovations. In: Materials 2020, 13(5), 1120