20 Baustoffe + Bauchemie

Porenbeton-Montagebauteile

Baumarkt4/2008

Porenbeton-Montagebauteile für den Industrie- und Gewerbebau

Gerade im Industrie- und Gewerbebau kommt es aufgrund der unter-schiedlichsten Hallen- und Gebäudekonstruktionen auf die Vielseitig-keit und die Anpassungsfähigkeit eines Bausystems an. Das gilt nicht nur für den Neubau, sondern auch in besonderem Maße für die immer wieder erforderlichen Anpassungen der vorhandenen Gebäudesubs-tanz an neue Nutzungsarten. Porenbeton-Bausysteme erfüllen diese Anforderungen sowie weitere wichtige Funktionen, wie Lastabtragung, Wärmeschutz, Wärmespeicherung, Brand- und Schallschutz mit einem Baustoff und sind deshalb für den Wirtschaftsbau geradezu prädesti-niert. Sie garantieren eine schnelle, kostengünstige, aber sehr wert-beständige Bauweise. Die umweltbezogenen Vorteile des Porenbetons gewinnen darüber hinaus in zunehmendem Maße an Bedeutung.

Dipl.-Ing. Georg Flassenberg, Bundesverband Porenbetonindustrie, Hannover

Herstellung

Produkte aus Porenbeton werden statio-när in industriellen Verfahren hergestellt. Durch exakte Einhaltung von Herstel-lungsbedingungen und durch regel- mäßige Eigen- und Fremdüberwachungen ist eine hohe Zuverlässigkeit in Bezug auf die Produkteigenschaften gewährleistet. Quarzsand als Zuschlagsstoff, Kalk und

Zement als Bindemittel, Anhydrit oder Gips zur Verbesserung der Produkteigen-schaften, Aluminiumpulver oder -paste als Porenbildner und Wasser werden für den Herstellungsprozess von Porenbeton ver-wendet. Vom Feststoffgehalt, der Dosie-rung der Bindemittel und des Treibmittels sind u.a. die Rohdichte und damit die wär-medämmenden Eigenschaften abhängig. Bei Porenbeton der Rohdichte 400 kg/m³

ist ein Porenvolumen von etwa 80% er-reichbar, der Feststoffanteil beträgt dem-entsprechend 20%.

Für die Porenbeton-Montagebauteile wie Wand-, Decken- und Dachplatten wer-den in einem vorgeschalteten Prozess Bewehrungskörbe hergestellt. Die Be- wehrungsstäbe sind entsprechend den statischen Erfordernissen des jeweiligen Objekteinsatzes dimensioniert und korro-sionsgeschützt. Der Korrosionsschutz wird üblicherweise in einem Tauchbad aufge-bracht. In der Vergangenheit wurden vor-wiegend stabile wässrige Dispersionen als organische Materialien (z.B. Bitumen oder organische Polymere mit einer Beimi-schung von Quarz zur Erhöhung der Haf-tung), aber auch anorganische Materialien (z.B. Zementschlämme mit Beimischungen zur Erhöhung der Dehnfähigkeit) einge-setzt. Aus Gründen des Umweltschutzes geht der Trend zu Wasserlacken oder Pul-verbeschichtungen. Die Bewehrungskör-be werden meistens vor dem Eingießen der Rohstoffmischung in die Formen ein-gebaut oder nach dem Gießen in die Mas-se getaucht und fixiert. Der Einbau wird äußerst exakt vorgenommen, weil der In-halt einer Form später in mehrere Baupro-dukte geschnitten wird. Dazu muss die Bewehrung genau an der richtigen Stelle liegen und die erforderliche Betonde-ckung vorhanden sein.

Abb. 1: Für den Bau der 40 m langen, 45 m breiten und 8,50 m hohen, zweigeschossigen Lagerhalle der Schulz Systemtechnik GmbH in Visbeck mit 2.300 m² Nutzfläche entschieden sich die Architekten für eine Stahlkonstruktion, die mit 6 m langen, 25 cm dicken und 62,5 cm hohen Porenbeton-Wandplatten verkleidet wurde, Architekt: Dipl.-Ing. H. Gewinner, Oldenburg

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Porenbeton-Montagebauteile

Nach dem Eingießen der Masse in die Formen beginnen verschiedene che-mische Reaktionen, welche die Rohstoff-mischung bis zur erforderlichen Höhe in der Form auftreiben und Millionen von Luftporen entstehen lassen. Kurz nach Ende des Treibens ist auch die Abbindere-aktion so weit fortgeschritten, dass der Rohblock standfest ist. Nach drei bis sechs Stunden wird er aus der Gießform ent-nommen.

In einer automatischen Schneideanla-ge erfolgt das Schneiden und Profilieren mit straff gespannten Stahldrähten und Profilmessern zu Produkten unterschied-licher Abmessungen. Die beim Schneiden anfallenden Materialreste werden nach entsprechender Aufbereitung wieder der Rohstoffmischung zugeführt, wodurch die Porenbeton-Herstellung praktisch ab-fallfrei ist.

Nach dem Schneiden folgt die Auto-klavhärtung. Bei der Dampfdruckhärtung setzen sich das Siliciumdioxid (SiO2) des Sandes und die Calciumoxid-Komponen-ten (CaO) des Zements und Kalks zu einem Calciumsilikathydrat um. Dieser Vorgang läuft während einer Dampfdruckhärtung mit einer Temperatur von etwa 190 °C, einem Überdruck von etwa 11 bar und über einen Zeitraum von 6 bis 12 Stunden ab. Die nun hochdruckfesten Porenbe-tonstege der geschlossenzelligen Poren-struktur sind im Wesentlichen Calcium-

silikathydrate, die dem in der Natur vorkommenden Mineral Tobermorit ent-sprechen. Im Vergleich zu anderen Bau-stoffen ist das Verhältnis von Baustoffvolu-men zu Rohstoffvolumen sehr günstig. Je nach Rohdichte entstehen aus 1 m³ Poren-beton-Rohstoffmischung bis zu 5 m³ Bau-stoff. So wird mit geringem Rohstoffein-satz ein Produkt erzeugt, das geringes Gewicht, gute Wärmedämmeigenschaften und hohe Tragfähigkeit miteinander ver-bindet. Durch gezielte Einbindung der Luft als Wärmedämmstoff in die geschlos-senzellige Struktur des Porenbetons wird die Wärmeleitfähigkeit des Produktes po-sitiv beeinflusst. Unterschiedliche Rezep-turen erzielen ein breites Spektrum an Rohdichte- und Festigkeitseigenschaften.

ProdukteIm Industrie- und Gewerbebau setzt man überwiegend bewehrte Bauteile aus Po-renbeton eing. Zu den bewehrten Poren-beton-Montagebauteilen zählen tragende Dach- und Deckenplatten und nichttra-gende, liegend oder stehend angeordnete Wandplatten. Sie werden in den Abmes-sungen bis 8000 mm Länge und 750 mm Breite hergestellt. Die Dicke richtet sich nach den statischen Erfordernissen und variiert zwischen 100 und 300 mm. Selbst-verständlich kann die Ausfachung von Skelettbauten auch durch Porenbeton-

mauerwerk aus Plansteinen oder Planele-menten erfolgen. Ergänzende Bauteile und Materialien, wie Außenbe-schichtungen, Außen- und Innenputze, Abdichtungen, Befestigungen usw., ste-hen ebenfalls zur Verfügung.

BemessungMit der DIN 4223:2003-12 „Vorgefertigte Bauteile aus dampfgehärtetem Porenbe-ton“ liegt eine grundsätzlich neue Bau-stoff- und Bemessungsnorm für bewehrte Porenbetonbauteile auf der Grundlage des Teilsicherheitskonzeptes vor. Die Ein-führung dieser neuen Norm in die Baure-gelliste ist in der Ausgabe 2/2004 erfolgt. In die Musterliste der Technischen Baube-stimmungen wurde sie im September 2004 aufgenommen. Anfang 2005 wurde sie von Thüringen eingeführt und kann damit verbindlich angewendet werden. Darüber hinaus wurde mit der Fassung 2005/1 der Bauregelliste die Festigkeits-klasse 6.6 ergänzt.

Für die Planung von Bauvorhaben sind immer die Normen verbindlich, die bei der Erteilung der Baugenehmigung bauaufsichtlich eingeführt sind. Für neue Bauvorhaben aus Porenbetonfertigteilen ist somit DIN 4223:2003-12 maßgebend. Da bei der Einführung dieses neuen Nor-menwerkes keine Übergangsperiode vor-gesehen war, wurden die für diese Bauteile

Abb. 2: Die Porenbeton-Montagebauteile bieten nicht nur einen hohen Wärmeschutz, sondern auch einen guten Schall- und besten Brandschutz

Abb. 3: Massiver Brandschutz mit Porenbeton: Ausführung der Wände an den Treppenhäusern und Fahrstuhlschächten des Commerzbank-Hochhauses, Architekt: Sir Norman Forster

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Porenbeton-Montagebauteile

Baumarkt4/2008

bestehenden allgemein bauaufsichtlichen Zulassungen nochmals bis max. 2010 ver-längert. Folglich kann bei dem Entwurf und der Bemessung von Bauwerken mit Bauteilen aus Porenbeton nach dem der-zeitigen Stand der Baubestimmungen die Situation eintreten, dass das Bauwerk nach Normen der neuen Generation mit Teilsi-cherheitsbeiwerten für Material und Be-lastung bemessen ist, die Porenbetonbau-teile und auch die Verankerungen dagegen nach Zulassungen nach altem Sicherheits-konzept zu bemessen sind. Die neue DIN 4223 ist in fünf Teile gegliedert:➾ DIN 4223-1:2003-12 regelt die Herstel-

lung, die Baustoffeigenschaften und die Dauerhaftigkeit sowie den Über-einstimmungsnachweis für werkmä-ßig hergestellte, bewehrte Bauteile aus dampfgehärtetem Porenbeton;

➾ DIN 4223-2:2003-12 behandelt den Entwurf und die Bemessung von Bau-teilen mit statisch anrechenbarer Be-wehrung;

➾ DIN 4223-3:2003-12 befasst sich mit Wänden aus Bauteilen mit statisch nicht anrechenbarer Bewehrung;

➾ DIN 4223-4:2003-12 legt die Anwen-dung von Bauteilen mit statisch anre-chenbarer Bewehrung fest;

➾ DIN 4223-5:2003-12 beinhaltet das an-zuwendende Sicherheitskonzept.

In der Reihe der Berichtshefte des Bundes-verbandes Porenbeton erschien der Be-richt 23 „Erläuterungen zu DIN 4223“ [6]. Alle fünf Normenteile werden in dem Be-richtsheft von Experten aus der Normung, der Industrie und der Tragwerksplanung kommentiert und Hinweise auf die Druck-fehler in den Normenteilen gegeben. Da-bei gibt es insbesondere für Prüfingeni-eure und Tragwerksplaner weitergehende Informationen, Erläuterungen und Ausle-gungen zu einzelnen Festlegungen des jeweiligen Normteils. Im Anhang des Be-richtes ist eine CD-ROM beigefügt, die Bei-spielrechnungen zu den typischen Wand-, Dach- und Deckenkonstruktionen enthält. Der Bericht steht im Internet unter www.bv-porenbeton.de kostenlos zum Down-load zur Verfügung oder kann gegen eine Schutzgebühr beim Bundesverband Po-renbeton in Hannover bezogen werden.

Für Dach-, Decken- und Wandplatten ist der statische Nachweis in jedem Ein- zelfall zu erbringen. Es dürfen auch Be-messungstabellen, als statische Typenprü-fung durch ein Prüfamt für Baustatik geprüft, verwendet werden. Die Lastan-nahmen entsprechen DIN 1055. Die sta-tische Bemessung und die Montagepläne werden auf Grundlage des Architekten-entwurfes vom Porenbetonhersteller bzw. Vertriebspartner zur Verfügung gestellt.

Wärmeschutz

Ein guter Wärmeschutz der Gebäudehülle trägt nicht nur zu einer Reduzierung der Betriebskosten, sondern auch zur Entlas-tung der Umwelt bei. Porenbeton ist be-kannt als ein massiver Baustoff mit einer hervorragenden Wärmedämmung (Wär-meleitfähigkeit von 0,13 bis 0,18 W/mK für Montagebauteile aus Porenbeton). Damit können alle Anforderungen der Energie-einsparverordnung (EnEV) erfüllt werden.Ist bei Porenbeton-Dachplatten eine zu-sätzliche Wärmedämmung vorgesehen, so sind Dampfsperren zwischen Dachplat-ten und Dämmschicht in der Regel nicht notwendig. Bei Verwendung von Mineral-faserplatten als Dämmschicht kann der objektgebundene diffusionstechnische Nachweis unter Berücksichtigung des je-weiligen Außen- und Innenklimas den Ein-bau einer Sperrschicht zwischen Dach-platte und Wärmedämmung erforderlich machen. Die Anordnung einer Dampf-sperre auf der Unterseite eines Warm-daches muss entfallen, damit die produk-tions- oder nutzungsbedingt eingedrun- gene Feuchte aus dem Porenbeton zur Raumseite hin abgegeben werden kann. Ein unterseitiger Anstrich soll möglichst dampfdurchlässig sein, keinesfalls jedoch dampfsperrend. Grundsätzlich gelten die-se Überlegungen auch beim Aufbau von Kaltdächern. Allerdings sind hier die Ver-hältnisse günstiger, da über die Luftschicht zwischen Dachhaut und Dämmung grö-ßere Feuchtigkeitsmassen abgegeben werden können.

SchallschutzPorenbetonwände verhalten sich um etwa 2 - 4 dB günstiger als gleich schwere Wän-de aus anderen Baumaterialien. Dies ha-ben umfangreiche Untersuchungen ge-zeigt. Dokumentiert ist dieses günstige schalltechnische Verhalten für verputztes Porenbetonmauerwerk durch die Fußnote der Tabelle 1 im Beiblatt 1 zur DIN 4109, Ausgabe November 1989, die besagt: Bei verputzten Wänden aus dampfgehär-tetem Porenbeton mit einer Steinroh-dichte 0,8 kg/dm3 bei einer flächenbezo-genen Masse bis zu 250 kg/m2 darf das bewertete Schalldämm-Maß um 2 dB hö-her angesetzt werden. Es kann jedoch da-von ausgegangen werden, dass bewehrter Porenbeton ein gleiches schalltechnisches

Abb. 4: Messe Friedrichshafen; Die Wände der 10 Hallen wurden aus bewehrten Porenbetonbauteilen sowie einer Stahlbeton-Fertigteil-Skelettkonstruktion und Glas errichtet, Architekt: Gerkan, Marg und Partner, gmp Alle Abbildungen: Bundesverband Porenbetonindustrie

Verhalten aufweist. Derartige Festlegun- gen sind bereits jetzt in den Entwürfen für die neue DIN 4109 festgeschrieben, die Ende 2008 in Kraft treten soll.

Aufgrund seiner Oberflächenstruktur besitzt Porenbeton die Eigenschaft, auf-treffende Schallwellen teilweise zu absor-bieren. Die Ursache dafür sind Reibungs-verluste, bei denen mechanische Energie in Wärmeenergie umgewandelt wird. Nach vorliegenden Messergebnissen be-sitzt der Schallabsorptionsgrad einer nichtbehandelten Porenbetonoberfläche bzw. einer Porenbetonoberfläche mit po-rösem Anstrich etwa fünf bis zehnmal hö-here Werte als eine absolut glatte oder schallharte Oberfläche.

Die Absorptionsfähigkeit ist z. B.bei ei-ner Industriehalle von ausschlaggebender Bedeutung für den resultierenden Innen-geräuschpegel. Da automatisch mit der Absenkung des Innengeräuschpegels – gleiche Schalldämmwerte der Außenbau-teile vorausgesetzt – auch die Immissions-werte abgemindert werden, können mit den leichten, aber massiven Porenbeton-bauteilen Immissionsrichtwerte eingehal-ten werden, die sonst schweren Wandbau-stoffen zugeordnet werden.

BrandschutzDank seiner mineralischen Zusammenset-zung gehört Porenbeton zur Brandschutz-klasse A1, d. h., er ist nichtbrennbar. Er erfüllt die Anforderungen aller Feuerwi-derstandsklassen von F30 bis F180 ohne jegliche Zusatzmaßnahmen. Ab einer Plat-tendicke von 175 mm bei nichttragenden bewehrten Wandplatten gelten Porenbe-tonwände als Brandwände. Komplex-trennwände – wie von den Sachversicher-ern gefordert – müssen eine Mindestdicke von 250 mm aufweisen. Eine hierzu in der Materialprüfanstalt für das Bauwesen in Braunschweig durchgeführte Prüfung zeigte, dass diese Wandkonstruktion ne-ben den Anforderungen an eine Komplex-trennwand einer einseitigen Brandbean-spruchung sechs Stunden ohne Beein- trächtigung standgehalten hat.

Porenbeton-Dach- und Deckenplatten werden mit gleich gutem Erfolg im bau-lichen Brandschutz verwendet. Ab einer Plattendicke von 100 mm, bei entspre-chender Bewehrungsüberdeckung, fin-den sie bereits Verwendung für eine Feu-erwiderstandsklasse F120.

Oberflächenbehandlung bewehr-ter Porenbetonbauteile

Grundsätzlich sind auf Porenbeton-Dach-platten alle üblichen Eindeckungen mög-lich. Für die Dachabdichtungen gelten DIN 18531 und die sogenannten Flachdach-Richtlinien des Dachdeckerhandwerkes mit Hinweisen für Planung und Ausfüh-rung. Auch Gründächer sind ausführbar. Untergehängte Deckensysteme werden in Abhängigkeit von Klimaverhältnissen (DIN 18168) mit nichtrostenden oder verzinkten Stählen befestigt, die im Zuge der Mon- tage in die Fugen eingehängt werden. Es können auch Deckenhalterungen mit bauaufsichtlich zugelassenen Dübeln ver-wendet werden.

Bewehrte Porenbeton-Wandplatten sind zur Gewährleistung eines ausreichen- den Schlagregenschutzes grundsätzlich zu beschichten. Bei längerer Rohbaustand-zeit ist eine Grundierung zu empfehlen. Insgesamt sollen mindestens 1800 g/m2 Beschichtungsstoff aufgebracht werden. Starre Fugen können, Bewegungsfugen dürfen jedoch nicht überstrichen werden. Dunkel- oder sattgetönte Beschichtungen sind zu vermeiden (Wärmespannungen). Es dürfen nur Beschichtungssysteme ver-wendet werden, die die Hersteller aus-drücklich für Porenbeton empfehlen. Die Fugenausbildung hat gemäß den jeweils gültigen Zulassungsbescheiden sowie un-ter Berücksichtigung des Porenbeton-Be-richtes 6 „Bewehrte Wandplatten – Fugen-ausbildung“ zu erfolgen. Außenwandbe- kleidungen in Form hinterlüfteter Ele- mente, können mit gebräuchlichen Unter- konstruktionen an der Porenbetonaußen- wand befestigt werden. n

Weitere Informationen zum Baustoff Po-renbeton gibt es beim:Bundesverband Porenbetonindustrie e.V., Postfach 21 02 63, 30402 Hannover, Telefon: 0511/39 08 97-7, Telefax: 0511/39 08 97-90, E-Mail: info@bv-porenbeton.de

Autoreninfo

Dipl.-Ing. Georg Flassenberg - Jahrgang 1959 - Studium des Bauingenieurwesens an der Universität Essen, seit 1989 Bundes- verband Porenbetonindustrie e. V., Hanno- ver, Bereich Forschung und Normung.

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