Leichtbetonsteine werden als Vollblöcke und Vollsteine sowie Hohlblocksteine aus Wasser, Zement und mineralischen Zuschlägen hergestellt. Hierbei kommen als Zuschläge Bims, Blähglas, Blähton und Steinkohlenschlacke zur Anwendung.
Leichtbetonsteine besitzen eine gute Putzhaftung und sind wegen ihrer teils großen Formate schnell und wirtschaftlich zu verarbeiten.
Dabei wird die Steinrohdichte durch die Art und Weise der Zusammensetzung bestimmt. Durch das offene Gefüge (Haufwerksporigkeit) und die Anordnung der Hohlkammern kann die Rohdichte entscheidend reduziert werden. Hierdurch entsteht eine geringe Wärmeleitfähigkeit bei einer hohen Druckfestigkeit. Höhere Wärmedämmeigenschaften werden teilweise durch Dämmstoffe in den einzelnen Kammern und durch die Verarbeitung mit Leicht- bzw. Dünnbettmörtel erreicht.
Mauern aus Leichtbeton können nach Zusammensetzung als monolithisches oder als Wärmedämmverbundsystem verarbeitet sein. Wegen mangelnder Frostbeständigkeit muss das Mauerwerk dabei vor Witterungseinflüssen geschützt werden.
Leichtbeton gehört zu den am meisten verwendeten Baustoffen. Dies liegt neben einer Vielzahl an bauphysikalischen Eigenschaften an einem hohen Kostenvorteil für die Bauherren. Studien belegen, dass das Mauerwerk aus Ziegeln neben Leicht- oder Porenbeton und Kalksandstein zu den kostengünstigsten Möglichkeiten beim Hausbau gehören, was die Außenwandflächen betrifft.
- Im Gegensatz zum traditionellen Beton hat der Leichtbeton als oft benutzter Baustoff ein sehr geringes Gewicht. Dies resultiert im Wesentlichen aus dem Mischen von besonders porösen Zuschlagstoffen.
- Materialien wie Blähglas, Blähton oder Bims bringen einen großen Anteil an Luftporen ein, welche vor allem eine geringe Dichte hervorrufen. Sie sorgen vor allem für eine sehr gute Wärmedämmung bei Außen- und Innenmauern.
Unterschieden wird bei Leichtbetonsteinen zwischen gefügedichtem und haufwerksporigem Leichtbeton, wobei zwischen den Körnern verschiedenartig große Zwischenräume entstehen. Die Leichtbetonsteine werden bei ihrer Herstellung verpresst und lassen sich dann auf der Baustelle präzise und schnell verarbeiten. Obwohl die Steine ein erstaunlich niedriges Gewicht haben und deshalb auch ohne Helfer verbaut werden können, hat der nicht brennbare Leichtbeton eine höhere Schallabsorption als normaler Beton.
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Die Eigenschaften von Leichtbetonsteinen
Leichtbetonsteine sind aus Leichtbeton hergestellte und künstliche Mauersteine. Wird der Leichtbeton als Hohlkammersteine gegossen, werden die Produkte erheblich leichter.
Leichtbetonsteine sind spezielle Mauersteine, welche aus mineralischen und porigen Zuschlägen sowie aus Zement bestehen. Durch den Aufbau erreichen die Leichtbetonsteine sehr gute Wärmedämmeigenschaften, eine einfache Verarbeitung und bieten eine besondere Haftung des Putzes.
Leichtbetonsteine sind als Vollblöcke oder Vollsteine und als Hohlblocksteine in unterschiedlichen Formaten erhältlich. Die größeren Formate ermöglichen ein wirtschaftliches und schnelles Mauern.
- Der Unterschied zu den normalen Stahlbetonbauteilen besteht vor allem darin, dass Betonsteine in aller Regel unbefestigt ausgeführt werden.
- Während normale Betonsteine überwiegend für schalldämmende Ansprüche geeignet sind, können die Leichtbetonsteine je nach Festigkeit im wärme- oder im schalldämmenden Einsatzbereich angewandt werden.
Betonsteine werden sowohl als Vollsteine, -blöcke und als Hohlblöcke hergestellt. Zudem gibt es hier neuartige Entwicklungen, um die hohen Anforderungen aus der Energieeinsparverordnung gut einhalten zu können. Dazu zählen großformatige Leichtbetonsteine mit eingegliederten Wärmedämmschichten, welche für wärmedämmende und verputzte Wände vorteilhaft sind. Leichtbetonsteine aus Bims oder Blähton sind eine weitere Besonderheit.
Das Leichtbeton definierende Kennzeichen ist das Raumgewicht, welchem bei diesem Material im Bereich zwischen 800 und 2000 kg/m³ liegt. Herkömmlicher Beton hat dagegen ein Raumgewicht von 2000 bis 2600 kg/m³.
Der Leichtbeton wird durch das Mischen von Gesteinskörnungen mit einem großen Anteil feiner Luftporen hergestellt. Hierbei werden zwei Leichtbetonarten nach der
Art des Gefüges unterschieden. Dies ist der gefügedichte Leichtbeton mit einer Porosität, bei welchem die Hohlräume zwischen den Zuschlagskörnungen mit Zementleim aufgefüllt sind und der Einkornbeton, bei welchem der Zuschlag so ausgewählt wird, dass zwischen den einzelnen Körnern viel Hohlraum entsteht.
Da gefügedichter Leichtbeton meist die Festigkeit von herkömmlichen Beton erreicht und damit zum Beispiel im Brückenbau eingesetzt wird, erreicht ein haufwerkporiger Beton mit guter Kammer- und Schlitzordnung auch die Wärmeleitzahlen von Holzwerkstoffen und findet deshalb neben der Verwendung für Mauersteine eine Verwendung in Stahlbetondielen für Decken- und Dach- sowie Wandplatten für leichtere Trennwände.
- Für Hohlblöcke, die aus Leichtbeton bestehen, gibt es eine einheitliche Norm, in welcher Angaben zu welcher Bindemittel, Dach- und Zusatzstoffen, Stegen, Maßen, Löchern, Druckfestigkeit und Rohdichte gemacht werden.
- Vollblöcke und Leichtbetonvollsteine können ebenfalls aus haufwerkporigem und gefügedichtem Leichtbeton angefertigt werden. Anwendungsbereiche und Anforderungen an die Rohdichte, Geometrie und Druckfestigkeit der Leichtbetonvollsteine und Vollblöcke sind ebenfalls normiert.
Generell kommen diese Produkte im Bereich des Hoch- und Tiefbaus zur Anwendung. Obwohl der Name eine weitere Vermutung zulässt, ist dies ein relativ massiver Baustoff. Änderungen lassen sich im Nachhinein sehr gut vornehmen. Von großem Vorteil ist dies in erster Linie bei Einbauten von Steckdosen, Leitungen oder Zuschlägen.
Die Herstellung erfolgt dabei flexibel, sodass einfach unterschiedliche Formen geschaffen werden können. Zum Schluss sollte darauf hingewiesen werden, dass ein hoher Brandschutz durch Leichbeton gewährleistet wird. Für mehr Nachhaltigkeit sorgt der Aspekt, dass das Material sehr gut recycelt werden, aber zugleich aus Recyclingstoffen produziert werden kann. Daher überwiegen hier die Vorteile.
Vor- und Nachteile von Leichtbetonsteinen
Leichtbetonsteine lassen sich gut verarbeiten. Diese sind maßhaltig und leicht. Hierdurch sind die Kosten für den Transport niedriger als bei anderen Steinen oder Ziegel aus Zement.
Trotz des niedrigen Gewichtes sind Steine aus Leichtbeton je nach Bauart sehr druckfest.
Das Mauerwerk ist außerdem wärmedämmend und sorgt im Winter und Sommer gleichermaßen für angenehmes Wohnklima.
Die Mauersteine und -ziegel können oft die Vorgaben der Energieeinsparverordnung ohne eine spezielle Wärmedämmung erreichen. Leichtbetonsteine sind als Brandschutz geeignet und besitzen die Baustoffklasse A.
Da die Produkte sehr großformatig sind, kann das Mauerwerk schnell hochgezogen werden.
Steine aus Leichtbeton lassen sich in erster Linie diffusionsoffen produzieren und gestatten dann mit einer guten Planung und dem passenden Mörtel atmungsaktive Wände.
So tun sich eine gute Wärmedämmung und die Wärmeleitfähigkeit sowie eine leichte Be- und Verarbeitung der Vollblöcke hervor. Die Ökobilanz dieser Mauersteine kann ebenfalls überzeugen. Die niedrige Dichte hat jedoch zur Folge, dass der Schallschutz nicht besonders hoch ist.
Bei Feuchtigkeit, zum Beispiel beim Bau im Keller, machen die Steine jedoch Probleme. Erfolgt eine Befestigung an der Außenwand, müssen geeignete Maßnahmen getroffen werden. Auch eine nicht allzu hohe Tragfähigkeit muss bezeichnet werden. Sollen schwere Elemente befestigt werden, kann es dabei zu Komplikationen kommen.
Zusatzstoffe für die Leichtbetonsteine
Mauersteine aus Leichtbeton bieten eine hohe Wirtschaftlichkeit bei einem maximalen Umweltschutz. Diese werden ausschließlich aus mineralischen und regionalen Bestandteilen hergestellt. Ein prächtiger Ringverkehr von Baustoffen findet deshalb nicht statt. Leichtbetonsteine werden aus Wasser, Zement und Zuschlägen – entweder natürlichen Baustoffen wie Blähton und Bims oder Recyclingstoffen hergestellt. Der Zement dient hierbei als Bindemittel.
- Die Verwendung der natürlichen Bestandteile gestattet es, dass Leichtbetonprodukte nur getrocknet werden müssen, weshalb auf ein energieintensives Härten oder Brennen des Endproduktes gänzlich verzichtet werden kann.
- Dies hat in Zusammenhang mit der 100%igen Recycelbarkeit einen geringen Energiebedarf zur Folge und wirkt sich außerdem positiv auf die Nachhaltigkeit von Gebäuden aus.
Wände aus Leichtbeton sind wegen der porigen Zuschläge besonders gut wärmedämmend und bieten einen sehr guten Schallschutz. Die Steine brennen nicht, sind statisch gut belastbar und können überall eingesetzt werden. Die Verarbeitung ist wegen des geringen Gewichts schnell und wirtschaftlich.
Wasser, Zement und Gesteinskörnungen ist die allgemeine Formel für normalen Beton. Leichtbeton unterscheidet sich hiervon nur dadurch, dass leichte und porenreiche Körnungen – sogenannte Leichtzuschläge – zur Anwendung kommen.
Das Ziel hierbei ist, Baustoffe mit einer sehr hohen Wärmedämmung zu produzieren. Für den Wohnungsbau werden in aller Regel haufwerksporige Steine verwendet. Bei diesen sind die Zwischenräume der Gesteinskörner nicht ausnahmslos mit Zement aufgefüllt. Die einzelnen Partikel werden lediglich punktuell miteinander zementiert, sodass sich zu den Poren zusätzlich innerhalb der Gesteinskörnungen Hohlräume in dem Mauerwerk bilden. Hierdurch wird der Leichtbeton leichter und die Rohdichte dieser Steine liegt im Schnitt bei 400 Kilogramm je Kubikmeter – und damit noch stärker wärmedämmend.
In den Jahren des Aufbaus nach dem Zweiten Weltkrieg erlebten die Leichtbetonsteine einen echten Boom. Damals wurde meist von Bimssteinen gesprochen, weil Bims der am häufigsten benutzte Leichtzuschlag war. Bims ist eigentlich ein Vulkangestein, welches bis 85 Prozent aus Luftporen besteht und deshalb sehr leicht ist. Es schwimmt auch auf Wasser.
Größere Vorkommen an Bims gibt es in Deutschland jedoch ausschließlich im Neuwieder Becken in der Nähe von Koblenz. Hier entstand das Gestein vor etwa 12.000 Jahren als Folge des Vulkanausbruchs. Die Lava wurde hier kilometerweit aus dem Krater des Vulkans geschleudert und hierbei durch Kohlendioxid und Wasserdampf aufgeschäumt. Die abgekühlte Lava formierte in dieser Region um den früheren Vulkankrater eine bis zu 7m dicke Bimsschicht.
Da sich über den Naturbims im Laufe der einzelnen Jahrhunderte noch eine recht dünne Mutterbodenschicht entwickelt hatte, war dieser leicht abzubauen, was vor allem im 20. Jahrhundert zunehmend geschah. In der Folge davon galten die Vorkommen des Bims im Neuwieder Becken inzwischen als erschöpft. In der Zeit des Bimsstein-Booms in der Zeit nach dem Zweiten Weltkrieg glaubten die Experten, dass die Vorkommen schon um das Jahr 2000 zu Ende gehen könnten, heute wird damit gerechnet, dass mit dem Abbau um das Jahr 2030 Schluss sein könnte.
Angesichts dieses absehbaren Endes des Bimsabbaus muss sich die Leichtbetonindustrie in jedem Fall nach Alternativen umsehen.
Während des Booms in den 1990er-Jahren wurde vermehrt Bims aus Griechenland und der Türkei importiert. Hinzu kommt der ansteigende Einsatz von industriell produzierten Zuschlagsstoffen als eine mögliche Alternative. Einige der Zuschläge – wie beispielsweise Blähschiefer und Blähton – basieren auf diesen natürlichen Rohstoffen, welche industriell weiterverarbeitet werden. Weitere Zuschläge, wie beispielsweise Blähglas, welches aus recyceltem Altglas zusammengesetzt ist, sind künstlicher Natur.
Jedoch erfordert die Herstellung solcher Leichtzuschläge einen erhöhten Energieaufwand. Schiefer, Ton oder Altglas werden in gemahlener Form bei Temperaturen in Höhe von 800 und 1200 Grad aufgeschäumt, sodass sehr leichte und zugleich porenreiche Materialien entstehen.
- Wenn die Leichtbetonindustrie in Zukunft verstärkt auf industriell produzierte Zuschlagsstoffe angewiesen ist oder Bims aus anderen Ländern importiert, hat dies Auswirkungen auf die Ökobilanz der Mauersteine. Mit Naturbims aus Deutschland steht bisher ein Material zur Verfügung, welches als Leichtzuschlag schon fertig vorliegt.
- Doch wenn Leichtbetonsteine in Zukunft energieintensiver produziert werden sollten, bleiben diese ein nachhaltiger Baustoff. Der Energie- und Wasserverbrauch für die Herstellung bleibt jedoch künftig recht gering und zudem ist das Material komplett recycelbar.
Die bauphysikalischen Eigenschaften von Leichtbetonsteinen
Wissenschaftler haben eine überarbeitete Geometrie mit einem abgestimmten Verhältnis zwischen Schlitzen, Stegen und Kammern bei Leichtbetonsteinen ausgearbeitet. Dieses Konzept nutzen auch bereits die Bauunternehmen.
Die bauphysikalischen Eigenschaften sind hierbei speziell auf energieeffiziente Bauarten eingestellt. Aber das Leichtbetonmauerwerk lässt sich für Wände mit verschiedenen Anforderungen optimieren. Eine der größten Stärken des Leichtbetons ist die Vielseitigkeit. Die Basis dafür sind die Zuschlagstoffe, mit welchen der Leichtbeton produziert wird. In den modernen Produkten findet sich ein altes Erbe. Dies ist das vulkanische Gestein. Je nach Verwendungszweck kommt auch Basalt als Zuschlag zur Anwendung. Bims verdankt die Entstehung der gewaltigen Explosion des Seevulkans ind Laach vor etwa 12 500 Jahren. Die Basalt- und Lavafelder hätten sich dagegen schon früher und über eine Dauer von Jahrmillionen in jener Vulkanlandschaft in der Eifel gebildet. Der Bims ist jedoch der bedeutendste vulkanische Baustoff für die Unternehmen.
Nach dem Abbau durchläuft er eine aufwändige Sieb- und Aufbereitungstechnik. Aus dieser geht der reine Waschbims hervor. Dies ist ein hochwertiger Rohstoff, welcher dann gemeinsam mit Wasser und Zement in die Produktion der Leichtbetonmauersteine geht. Je nach Einsatzzweck der Steine werden verschiedene Gesteinskörnungen verwendet. Für die wärmedämmenden Steine wird zum Beispiel ein leichter Bims mit Einschlüssen von Luft bevorzugt. Die Luftpolster wirken wie eine von der Natur hinzugefügte Dämmung.
- Basalt ist im Vergleich zum Bims ein recht dichtes und schweres Gestein, das durch bedächtiges Abkühlen aus der fließenden Lava entstanden ist. Die Basaltkörnung hat eine besonders hohe Festigkeit und Rohdichte. Deshalb wird sie bei Mauersteinen mit hoher Tragfähigkeit und Schalldämmung eingesetzt.
- Ein weiterer vulkanischer Baustoff in der Steinproduktion ist eine Zwischenform von Bims und Basalt.
Während des Erkaltens bilden sich in der Lava bedingt durch die Gaseinschlüsse Poren, sodass die Lava eine niedrigere Rohdichte als Basalt hat. Der wärmedämmende und leichte Waschbims wird von den Unternehmen zur Herstellung der Thermsteine genutzt. Basalt und Lava dienen der Herstellung von Phonsteinen mit einer guten Schalldämmung.
Diese müssen in aller Regel eine hohe Festigkeit sowie eine große Masse aufweisen. Lava wird dabei eher für Voll- und Hohlblöcke in mittleren Rohdichten verwendet und Basalt für Voll- und Hohlblöcke in höheren Rohdichten und für Platten und Pflaster. Trotz der schweren Zuschlagstoffe zählten die Hohl- und Vollblöcke noch zu den Leichtbetonsteinen, weil sie ein niedrigeres Raumgewicht haben als herkömmlicher Beton.
Mauersteine aus Bims werden in Deutschland seit dem 19. Jahrhunderts hergestellt. Die Schwemmsteine aus 90 Vol.-% Bims sowie 10 Vol.-% hydraulischem Kalk sind dabei die Vorläufer der heute bekannten Leichtbetonsteine. Nach dem Zweiten Weltkrieg sind mit den Schwemmsteinen viele Gebäude in Deutschland wieder neu aufgebaut worden.
Bereits seit der Ölkrise zu Beginn der 1970er-Jahre sind die Anforderungen an den Wärmeschutz für Gebäude angestiegen, sodass sich auch die Baustoffe weiterentwickelt haben. Aktuelle wärmedämmende Leichtbetonsteine zeichnen sich durch ihre gute Geometrie aus, die auf eine möglichst gute Mischung aus Tragfähigkeit und Wärmedämmung abzielt. Nicht zuletzt haben die Unternehmen auch den Produktionsprozess der Steine stetig perfektioniert.
- Mit modernen Fertigungsmaschinen lassen sich Steine mit einer planparallelen Oberfläche herstellen, welche nur noch geringe Maßtoleranzen besitzen und auf einer gleichmäßigen und verlässlichen Betonmischung basieren.
- Mit denselben Maschinen lassen sich auch die schwereren Voll- und Hohlblöcke erzeugen. So kann das Leichtbetonmauerwerk mit verschiedenen Zuschlägen als homogenes Mauerwerk produziert werden.
Dies ist eine besondere Stärke des Leichtbetons. Mit den unterschiedlichen Leichtbetonprodukten für schalldichte Innenwände und für wärmedämmende Außenwände ist ein homogenes Bauen denkbar. Auch die angrenzenden Decken, Fundamente, Treppen und Stützen aus Beton haben analoge bauphysikalische Eigenschaften.
Von großer Bedeutung sind hier zum Beispiel das thermische Ausdehnungsverhalten bei Hitze oder Kälte und so lässt sich die Gefahr von Spannungsrissen des Mauerwerks vermindern. Auch der Brandschutz ist hier sehr gut und die Betonelemente werden die Leichtbetonsteine mitsamt der integrierten Dämmung aus Mineralwolle in die größte Brandschutzklasse A1 eingestuft. Sie gehören zu den nicht brennbaren und feuersicheren Baustoffen.
Die aufwändigsten Produkte der Klasse sind die Jasto-Thermsteine. Vor allem für Außenwände im Wohnungsbau sind diese Steine gefragt, welche bei einer hohen Druckfestigkeit eine besonders gute Wärmedämmung haben.
Eine bedeutende Produktreihe sind die zu den Thermsteinen gehörenden neuen Kombisteine. Mit einer veränderten Anordnung von Schlitzen, Stegen und Dämmstoffkammern hat das Unternehmen die Druckfestigkeit um etwa 40 Prozent gesteigert.
Die wärmetechnischen Eigenschaften sind hierbei auf einem hohen Niveau geblieben. Die Thermsteine ohne eine Dämmung sind zudem mit einem neuartigen Steinbild ausgestattet. Diese erreichen je nach Ausführung einen fK-Wert von etwa 2,7 N/mm² und gestatten Geschosshöhen bis zu fünf Stockwerken. Mit diesen neuen Steinen wird auch im mehrgeschossigen Wohnungsbau die monolithische Bauform möglich, bei welche keine zusätzliche Dämmung der Wände nötig sei.
Ein weiterer Neuzugang im Bereich der Leitbausteine ist der Ambossstein mit einer Wanddicke von 42,5 Zentimetern.
Durch die besondere Anordnung der inneren Dämmstoffkammern bewahrt der Stein auch in hohen Festigkeitsklassen gute Wärmedämmeigenschaften. Daher erreiche er zum Beispiel in der Festigkeitsklasse 6 die Wärmeleitfähigkeit von 0,1 W/(mK) sowie einen U-Wert in Höhe von 0,22 W/(m²K).
Ein bedeutendes Thema für den mehrgeschossigen Wohnungsbau ist der Schallschutz. Dabei kann auch der Leichtbeton punkten. Die aktuelle Norm DIN 4109 gesteht dem Baustoff Leichtbeton einen besonderen Bonus zu. Für die Formel zur Bestimmung des Direktschalldämmmaßes kann ein um 2 dB geringerer Wert bestimmt werden als bei anderen groben Wandbaustoffen. Wegen der kleinen Zahl ist dies ein deutlicher Unterschied.
Die Leichtbetonindustrie hat ihrem vulkanischen Erbe sehr viel zu verdanken. Doch es sind die technologischen Fortschritte sowie die neumodernen Fertigungsprozesse, welche aus dem Schwemmstein einen neuen Baustoff gemacht haben. Der Leichtbeton ist nun bereit für die neuen Herausforderungen, welchen sich die Baubranche künftig stellen muss.
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