Das 3-Liter-Wohnhaus 

Der Baustoff Beton

Im 3-Liter-Wohnhaus wurden die folgenden Bauteile
aus Stahlbeton erstellt:

Außenwände
Tragende Innenwände
Bodenplatte
Decke über Keller- und Erdgeschoss

Allgemeines

Geschichte

Herstellung

Wohnen mit Beton

Allgemeines:

Was ist Beton ?

Gezielt hergestellter Stein, der aus einem Gemisch von Zement, Betonzuschlag und Wasser - ggf. auch Betonzusatzmitteln und Betonzusatzstoffen (Betonzusätze) - durch Erhärten des Zementleims (Zement-Wasser-Gemisch) entsteht. Für die Herstellung sind Normen und Bauvorschriften maßgebend. Als nicht genormte Bezeichnungen sind Asphaltbeton (Bindemittel: Bitumen), Kunststoffbeton und Mineralbeton im Gebrauch. Nach der Trockenrohdichte werden unterschieden: Leicht-, Normal- und Schwerbeton.

Nach der Festigkeit werden unterschieden: Beton B I für Beton der Festigkeitsklassen B 5 bis B 25 und Beton B 35 und höher und i.d.R. für Beton mit besonderen Eigenschaften. Zu den besonderen Eigenschaften gehören Wasserundurchlässigkeit, hoher Frostwiderstand, hoher Frost- und Tausalzwiderstand, hoher Widerstand gegen chemische Angriffe, hoher Verschleißwiderstand, Beton für hohe Gebrauchstemperaturen und für Unterwasserschüttungen.

Nach dem Ort der Herstellung oder der Verwendung oder nach dem Erhärtungszustand werden Baustellen-, Transport- und Ortbeton, Frisch- und Festbeton und Beton für Außenbauteile unterschieden.

Nach der Konsistenz werden unterschieden: steifer, plastischer und fließfähiger Beton.

Was ist Stahlbeton ?

Stahlbeton ist Verbundbaustoff aus Beton und Stahl (i.d.R. Betonstahl). Dabei wirkt sich die annähernd gleich große Wärmedehnzahl vorteilhaft aus. Stahlbeton kann als Fertigteil oder örtlich hergestellt werden.

Beton ist ein druckfester, jedoch nicht sehr zugfester Baustoff. Werden Bauteile aus Beton auf Zug beansprucht, so können diese Kräfte durch ein zugfestes Material, z.B. Stahl, aufgenommen werden.

Dieser Stahl wird normalerweise auf der Zugseite des Bauteils im Betonquerschnitt vollkommen eingebettet (ausreichende Betonüberdeckung). Wegen der kraftschlüssigen Verbindung zwischen Stahl und Beton spricht man von dem Verbundbaustoff Stahlbeton bzw. von bewehrtem Beton.

Reicht der Betonquerschnitt nicht aus, um die auftretenden Druckkräfte abzutragen, so können Bewehrungsstäbe auch in der Druckzone angeordnet werden. In Stütze übernehmen Stahl und Beton gemeinsam die

Stahl dient zur Aufnahme der Zugspannungen im Stahlbeton. Er wird entweder als Betonstabstahl, Bewehrungsdraht oder als Betonstahlmatte hergestellt. Die verschiedenen Betonstahlsorten müssen sich untereinander entweder durch ihre äußere Form (unterschiedliche Oberflächengestaltung) oder Verarbeitungsform (z.B. als Betonstahlmatte) oder durch beides unterscheiden.

Gute Eigenschaften von Beton

      Allgemein:

• Hohe Druckfestigkeit

• Hohe Beständigkeit gegen Witterungseinflüsse und chemische Einwirkungen

• Langlebiger und unempfindlicher Baustoff

• Gute Dichtigkeit bis hin zu wasserdichten Beton (weise Wanne)

• Hohe Tragfähigkeit bei geringer Bauteildicke

• Dauerhaftigkeit für wartungsarme Nutzung

• Erzeugt als Fertigteil eine sehr geringe Baufeuchte

• Als Fertigteil ist eine sehr schnelle und maßgenaue Erstellung des Rohbaus möglich

• Vollständig rezyklierbar und somit ökologisch wertvoll

      Bauphysik:

• Großes Wärmespeichervermögen

• Sehr guter Schall- und Brandschutz

• Sehr geringe Temperaturdehnungen

• Sehr geringe Feuchtigkeitsaufnahme

• Geringes Temperaturamplitudenverhältnis für ein behagliches Raumklima
  

Herstellung:

Beton wird aus einem Gemisch von natürlichen Rohstoffen wie z.B. Sand, Kies bzw. Splitt, Wasser und Zement hergestellt.

Die wichtigsten Grundstoffe für die Herstellung von Zement sind Kalkstein und Ton, die bei Temperaturen bis 1450 °C zu Klinker gebrannt und anschließend mit gips und/oder Anhydrit feingemahlen werden. Alle Stoffe sind natürlichen Unsprungs.

Einige Arten von Beton

Geschichte

Beton entsteht aus natürlichen Ausgangsstoffen, z.B. Kies, Sand und Wasser, sowie einem Bindemittel, z.B. aus gebranntem Kalk und Ton. Vorstufen zu unserem heutigen Beton bilden der in der Natur entstandene Nagelfluh ("Naturbeton") und der Römische Beton (opus caementitium). Zwar sind durch Kalkmörtel verfestigte Bodenbeläge aus wesentlich früherer Zeit bekannt: um 7000 v.Chr. in Yiftah El (Israel), um 5000 v.Chr. in Lepenski Vir (an der Donau in der Nähe des Eisernen Tors) und um 3000 v.Chr. in China. Eine systematische "Verklebung" von Steinen und Sand zu neuen Bauteilen mit hohen Druckfestigkeiten wurde jedoch erst in römischer Zeit entwickelt. Die Herkunft des Wortes Beton ist bis heute nicht eindeutig geklärt. Die älteste schriftliche Überlieferung stammt von dem französischen Physiker Mathematiker und Ingenieur BÉLIDOR; er bezeichnete 1753 mit béton ein Gemisch aus wasserbeständigem Mörtel und groben Zuschlägen.

Als Geburtsstunde des Stahlbetons wird häufig das Jahr 1867 angegeben. Damals erhielt der französische Gärtner und Bauuternehmer MONIER sein erstes Patent auf die bereits seit etwa 1848 verwendeten Blumenkübel aus bewehrtem (im Inneren mit einem Drahtgeflecht versehenem) Beton. Vor ihm hatte jedoch der französische Adelige LAMBOT 1855 ein ähnliches Patent zur Herstellung von Booten angemeldet. Die ältesten erhaltenen Betonbauten (ohne Stahlbewehrung) in Deutschland stammen aus dem Jahr 1879 und stehen in Offenbach/Frankfurt (Bogenbrücke und Tempel für eine Gewerbeausstellung). Die älteste erhaltene Spannbetonbrücke führt bei Oelde/Westfalen über die Autobahn; sie wurde 1938 erbaut und steht inzwischen unter Denkmalschutz.

Wohnen mit Beton

Die positiven Eigenschaften des Baustoff Beton im Wohnungsbau werden oft durch Planer und Bauherren unterschätzt. Der Beton bietet für den Einsatz in Wohngebäuden folgende positive Eigenschaften:

Großes Wärmespeichervermögen: die Wärme wir durch den Beton schnell aufgenommen, gespeichert und sehr langsam wieder an die Umluft abgeben. Im Winter speichert der Beton die Raumwärme und gibt sie langsam wieder ab. Im Sommer verhindert die hohe Speicherfähigkeit eine Aufheizung der Innenräume durch hohe Außentemperaturen und intensive Sonneneinstrahlung. Diesen Effekt der Aufheizung kann man z.B. bei Dachgeschosswohnungen mit einer Holzdachkonstruktion beobachten. 

Sehr guter Schallschutz: wegen seiner hohen Rohdichte weisen Wände und Dächer aus Beton sehr gute Schallschutzwerte auf. Durch Außen- und Innenwände aus Beton wird ein sehr guter Schallschutz innerhalb eines Gebäudes und vor Außenlärm erreicht. 
Beton: Rohdichte = 1800 bis 2500 kg/m³
Hochlochziegel: Rohdichte = 800 bis 1600 kg/m³
Mauervollziegel: Rohdichte = 1600 bis 2000 kg/m³
Kalksandstein: Vollstein Rohdichte = 1600 bis 2000 kg/m³

Sehr guter Brandschutz; Beton gehört in die Baustoffklasse A1 = nicht brennbare Baustoffe.

Sehr geringe Temperaturdehnungen: Beton weist Infolge wechselnden Temperaturbeanspruchung (Tag & Nacht) sehr geringe Dehnungen (Verkürzungen & Verlängerung eines Bauteils) auf, wodurch die Gefahr durch Spannungsrisse z.B. im Wandputz gering ist.

Sehr geringe Feuchtigkeitsaufnahme: Beton nimmt sehr wenig Feuchtigkeit und gibt sie sehr langsam ab. Beton ist im ausgehärteten Zustand trocken. Überschüssiges Wasser verdunstet sehr schnell oder wird durch die Aushärtereaktion chemisch gebunden. Betonfertigteile werden im Werk vielfach unter erhöhter Temperatur ausgehärtet und kommen ausgetrocknet auf die Baustelle.

Geringes Temperaturamplitudenverhältnis: Beton gleicht äußere Temperaturschwankungen aus und schafft ein ein stabiles und behagliches Raumklima. Er bietet Schutz vor Kälte und Hitze.

Die nicht vorhandene Atmungsaktivität von Betonwänden wird oft als Gegenargument für die Betonbauweise ausgeführt. Es richtig, dass Beton eine schlechte Atmungsaktivität ausweist, aber sind den die anderen bewährten Wandbaustoffe wie Mauerwerk in dieser angeblich so wichtigen Disziplin für das Raumklima besser ?????

"Atmende Wände"
Ein Transport von Wasserdampf durch Außenwände, der einen nennenswerten Einfluss auf die Wohnraumfeuchte hat, findet - entgegen vielfacher Behauptung - nicht statt. Wände können folglich auch nicht "atmen". Nach [Hauser] wurde zum Beispiel eine 30 cm dicke Porenbetonwand mit beiderseitigem Putz unter durchschnittlichen winterlichen Bedingungen eine Feuchtediffusion 0,36 g/(m²h) ermittelt. Danach beträgt die Feuchteabführung über eine normale Belüftung 3,29 g/(m²h). Von einer wohnhygienischen Entfeuchtung eines Raumes über Diffusionsvorgänge kann folglich nicht gesprochen werden. Dabei handelt es sich bei dem Porenbeton um einen Baustoff, der vergleichbar mit dem Leichbeton einen besonders geringen Dampfdiffusionswiderstand aufweist. Bei anderen Baustoffen ist der Feuchtetransport durch Außenwände wesentlich geringer.

Fazit: Die fehlenden Atmungsaktivität des Beton hat auf das Wohnklima keinen negativen Einfluss.

Der für eine gutes Wohnklima erforderliche Feuchtigkeitsaustausch wird im 3-Liter-Wohnhaus durch die kontrollierte Lüftung über die Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung erreicht.
[Hauser] Prof. Dr. Gerd Hauser, Tauwasserbildung auf Oberflächen, IBK- Seminar-handbuch Feuchteschäden im Wohnungsbau Darmstadt 16./17.04.1986

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