Wände aus Beton
Besonderes Merkmal von Wänden aus Normal- und Leichtbeton ist ihre hohe Tragfähigkeit, die schlanke Ausführung und damit mehr Nutzfläche bei gleicher bebauter Grundfläche erlaubt. Beton als massiver Baustoff bietet gleichzeitig hervorragende bauphysikalische Eigenschaften für Wärmeschutz und Schallschutz. Folgende Betonbauweisen für die Wand stehen zur Verfügung
- Bewehrter oder unbewehrter Transportbeton
- Leichtbeton-Mauerwerk
- Großformatige Leichtbetonelemente
- Betonfertigteile aus Normal- oder Leichtbeton
- Elementwand
Mit diesen bewährten Bausystemen lassen sich die gestalterischen, statischen und bauphysikalischen Anforderungen an die Wand im Wohnungsbau flexibel erfüllen.
Betonbauweisen für die Wand
Wand aus bewehrtem oder unbewehrtem Ortbeton
Die Ortbetonbauweise gewährt Planerinnen und Planern gestalterische Freiheit für individuelle Formen. Leerrohre für die Installation und Durchdringungen werden erst in der Schalung montiert. So ist Flexibilität bis zum Betonieren der Wand gegeben. Ihre guten Wärmedämmeigenschaften erhält die Wand durch eine zusätzliche Wärmedämmung, die nach dem Ausschalen außen aufgebracht wird. Je nach Vorgabe des Architekten kann die Wandoberfläche mit normaler Oberfläche ohne besondere Anforderung oder als Sichtbeton mit einer speziellen Struktur, z. B. durch Einlegen einer Schalungsmatritze, hergestellt werden.
Eine vom Bundesverband der Deutschen Transportbetonindustrie in Auftrag gegebene Typenstatik ermöglicht es nun, die Beton eigene hohe Tragfähigkeit auch bei unbewehrten Wänden voll ausnutzen zu können. Bisher verhinderten dies die Bemessungsregeln der DIN 1045-1. Damit werden auch bei der unbewehrten Wand aus Transportbeton sehr schlanke Wandquerschnitte möglich. Die Typenstatik gibt es kostenlos im Betonshop. Unter beton.org steht ein Statikrechner als Online-Bemessungshilfe für den „eiligen Rechner“ zur Verfügung.
Betonfertigteile aus Normalbeton oder Leichtbeton
Wände als Betonfertigteile werden witterungsunabhängig im Werk entsprechend der Bauwerksmaße gefertigt. Ein großer Teil der Installationen wird schon im Fertigteilwerk mit eingebaut. So enthalten die Wände bereits die Leerrohre bzw. Installationsschächte für die Elektroinstallation, wenn sie die Baustelle erreichen. An den entsprechenden Stellen werden im Werk die Aussparungen betoniert, durch die später Heizungs-, Wasser- oder Lüftungsrohre geführt werden.
Die Oberfläche der Betonfertigteile ist eben und gleichmäßig, so dass sie nicht verputzt werden muss.
Auch die Fenster- und Türelemente sowie hoch Wärme dämmende, tragende Rollladenkästen werden im Werk vorgefertigt und in die Wandelemente passgenau eingesetzt.
Beim Bauen mit Betonfertigteilen kommen im Wohnungsbau unterschiedliche Arten von Außenwandkonstruktionen zur Anwendung:
a) die Sandwichfassadentafel mit oder ohne hinterlüftete Vorsatzschicht
b) die Stahlbetontafel mit Außendämmung und Putz oder
c) die vorgehängte Fassadentafel.
Mit der Sandwichfassade, die aus Vorsatzschicht, Wärmedämmung und Tragschicht mit einer Gesamtdicke ab 30 cm besteht, ist die Ausführung vieler verschiedener Sichtbeton- und Steinfassaden möglich, insbesondere auch durch Einlegen besonderer Vorsatzmaterialien.
Die fugenlose Putzfassade besteht aus einer ca. 16 cm dicken, einschichtigen Fertigteiltafel und einem vor Ort aufzubringenden Wärmedämm-Verbundsystem mit Wärmedämmung aus Polystyrol bzw. Mineralfaser- Dämmplatten mit zweilagigem, gewebeverstärktem Außenputz. Die Gesamtdicke des Wärmedämm-Verbundsystems beträgt mindestens 10 cm.
Leichtbeton-Mauerwerk
Die verschiedenen Mauersteintypen und –formate erlauben es, jede Wandart mit Leichtbeton-Baustoffen zu errichten:
- Einschalige wärmedämmende Außenwände
- Mehrschalige Außenwände mit Zusatzdämmung
- Hochbelastbare Innenwände
- Schalldämmende Wohnungstrennwände und Gebäudetrennwände
- Nicht tragende Innenwände
- Ausfachende Wände
Leichtbeton-Mauersteine lassen sich wegen der hohen Maßgenauigkeit rationell und schnell verarbeiten und mit allen gängigen Mörtelarten kombinieren: Die Lagerfugendicke von Planstein-Mauerwerk z. B. liegt zwischen 1 und 3 mm. Die Formate reichen vom kleinformatigen Einhandstein bis zum Großblock, der an der Baustelle maschinell versetzt wird.
Vormauersteine und Vormauerblöcke aus Leichtbeton eignen sich als Fassadensteine für Sichtmauerwerk. Diese Steine sind frostbeständig und daher auch für die Verwendung im Außenbereich geeignet. Vormauersteine und Vormauerblöcke aus Beton werden mit naturrauer, bruchrauer, bearbeiteter oder besonders gestalteter Oberfläche und in unterschiedlichen Farbgebungen gefertigt. Zu den Einsatzmöglichkeiten zählen die Außenschalen von zweischaligem Mauerwerk mit und ohne Luftschicht sowie einschaliges Sichtmauerwerk.
Für die nicht tragenden Trennwände im Innenbereich eignen sich besonders Wandbauplatten sowie Hohlwandplatten. Zahlreiche Sonderbauteile wie U-Steine, Stürze und Rolladenkästen erleichtern das Arbeiten mit Leichtbeton-Mauerwerk.
Einige Leichtbeton-Mauersteine erfüllen die Anforderungen des Gebäudeenergiegesetzes (GEG) als monolithische Außenwände ohne zusätzliche Dämm-Maßnahmen. Daneben besteht mit Leichtbeton-Mauersteinen die Möglichkeit, die Hintermauerung mit hochfesten Leichtbetonsteinen mit geringen Wanddicken auszubilden und die notwendige Wärmedämmung durch eine zusätzliche Wärmedämmschicht – im Allgemeinen auf der Wandaußenseite – sicherzustellen.
Vorgefertigte Wandelemente aus Leichtbeton
Vorgefertigte Wandelemente aus Leichtbeton werden als tragende Wandtafeln für den Bau von Einfamilien-, Reihen- und Mehrfamilienhäusern in verschiedenen Größen hergestellt. Als tragende monolithische Wand oder als zusatzgedämmte Hinterwandkonstruktion können Wanddicken zwischen 8 und 40 cm produziert werden. Die Anforderungen des GEG werden sicher erfüllt. Der hohe Grad der Vorfertigung lässt eine Vielzahl von Detaillösungen bereits im Vorfeld zu.
Die Wandelemente werden auf Wunsch mit werksseitig aufgebrachtem Außenputz ausgeliefert. Die Innenseite der Elemente ist je nach Ausführung maler- bzw. tapezierfertig.
Doppelwandelemente (Elementwände)
Doppelwandelemente vereinen die Vorteile von Ortbeton- und Fertigteilbauweise miteinander. Der Begriff Doppelwandelement steht für die Bauweise, bei der zwei dünne Fertigplatten (je 4 bis 7 cm dick) durch Gitterträger werkmäßig zu einem Doppel-Element mit verbleibendem Zwischenraum verbunden werden. Bei bewehrten Wänden wird die statisch erforderliche Bewehrung ganz oder teilweise in die Fertigplatten eingebracht. Die erforderliche Mindestbewehrung darf dabei auf die erforderliche Bewehrung zur Aufnahme des Frischbetondrucks angerechnet werden. Übliche Maße sind Höhen bis 3 m und Längen bis 7 m bzw. Höhen bis 7 m und Längen bis 3 m.
Nach dem Aufstellen der geschosshohen Doppelwandelemente auf der Baustelle wird der Raum zwischen den beiden Fertigplatten mit Transportbeton verfüllt.
Entsprechend der im Fertigteilwerk verwendeten Schalung sind die sichtbaren Betonoberflächen glatt, eben und dicht. Außen- und Innenputz sind nicht erforderlich. Je nach Anforderungen an die Innenfläche genügt ein Schließen der Stoßfugen und ein Spachteln evtl. vorhandener Poren. Es entstehen wie aus einem Stück gefertigte Betonwände mit einer tapezierfertigen Betonoberfläche. Im Fertigteilwerk können die Leerrohre für Elektroleitungen in die Elementwände eingezogen werden. Die Dosen für Schalter und Steckdosen werden dort ebenfalls direkt einmontiert.
Bei speziellen Doppelwandsystemen wird auch schon im Werk eine Kerndämmung aus Hartschaumplatten in die Doppelwandelemente eingebaut. Die Gitterträger bestehen hier aus Edelstahl und übertragen sicher die wirkenden Kräfte auch im Bereich der Dämmung. Die Außenschale kann gemäß Zulassung bei Streckenlasten bis 30 kN/m und Einzellasten bis 15 kN als tragend angesehen werden. Lieferbar sind Wanddicken von 24 bis 46 cm mit Dämmstoffdicken zwischen 4 und 16 cm.
Gestaltung von Wandoberflächen aus Beton
Die Ansichtsfläche eines erhärteten Betons (außer bei Leichtbeton-Mauerwerk) ist das Spiegelbild der verwendeten Schalung; sie lässt Merkmale der Gestaltung und der Herstellung erkennen. Eine Ansichtsfläche gilt als gestaltet, wenn im voraus vereinbarte Forderungen an ihre Beschaffenheit erfüllt und die gewünschte optische Wirkung erreicht werden. Die Ansichtsfläche ist für die architektonische Wirkung der Bauwerke und der Bauteile bestimmend (Struktur, Farbe).
Betonflächen können durch den Einsatz individuell gestalteter Schalhäute ein besonderes Aussehen erhalten. Dazu können z. B. verwendet werden:
- Glatte Kunststoffschalungen
- Raue Bretter
- Gehobelte oder geflammte Bretter / Leisten
- Gespundete Bretter
- Strukturschalungen
- Textile Schalungsbahnen
Das zu erwartende Ergebnis der Sichtfläche hängt vom verwendeten Material, der Anordnung der Fugen und den Schalungsankern ab. Detaillierte Angaben sollten hierzu in den Schalwerkplänen gemacht werden.
Eine weitere Gestaltungsmöglichkeit von Wandoberflächen aus Beton bietet die nachträgliche Bearbeitung. Dabei wird unterschieden zwischen:
- nachträglicher Bearbeitung vor dem Erhärten (z. B. Waschbeton) und
- nachträglicher Bearbeitung nach dem Erhärten
- durch Strahlen,
- Stocken, Spitzen, Scharrieren oder Bossieren,
- Sägen bzw. Brechen,
- Schleifen und Polieren,
- Absäuern bzw. Fluatieren,
- Flammstrahlen.
Die Verwendung farbiger Frischbetonmischungen ist eine weitere Möglichkeit, Wandoberflächen aus Beton dauerhaft zu gestalten.
Hierfür können verwendet werden, z. B.:
- bestimmte Zemente für besondere Farbwirkungen (Portlandzemente= dunkleres Grau und Weiß; Portlandhütten- und Hochofenzemente= helleres Grau; Portlandölschieferzement= rötliches Braun)
- verschiedene Farbpigmente für unterschiedliche Farbtöne (Eisenoxid= Braun / Gelb / Rot / Schwarz; Chromoxid / Chromoxidhydrat= Grün; Kobalt-Aluminium-Chromoxid= Blau)
- Bei Verwendung von grauem Zement wirken die Farbtöne gedeckter und dunkler, bei weißem Zement dagegen heller und reiner. Leichte Oberflächenprofilierungen und -bearbeitungen lassen die Farbigkeit insgesamt besser zur Wirkung kommen.
Da Witterung und Luftverschmutzung das Aussehen der Betonflächen beeinträchtigen können, werden hydrophobierende Imprägnierungen, Lasuren (farblos, farbig) und Beschichtungen verwendet, um das Eindringen von Feuchtigkeit, Schmutz und sonstigen Schadstoffen zu verhindern. Mit Lasuren und Beschichtungen können auch gezielte Farbgestaltungen durchgeführt werden.
Ausschreibung und Beurteilung sollten gemäß „Merkblatt Sichtbeton", gemeinsam herausgegeben vom Verein Deutscher Zementwerke und dem Deutschen Beton- und Bautechnik-Verein, erfolgen.
Bauphysikalische Anforderungen und Eigenschaften
Ein Schutzwall gegen Lärm
Beim Schallschutz haben Wände insbesondere eine wichtige Funktion bei der Luftschalldämmung. Die Luftschalldämmung einschaliger Bauteile hängt von ihrer flächenbezogenen Masse (Flächengewicht) und der Ausbildung des Anschlusses an die flankierenden Bauteile ab. Das Flächengewicht eines Bauteils steigt mit der Dicke und der Rohdichte des Bauteils. Die Flankenübertragung verringert die Schalldämmung des trennenden Bauteils. Die Minderung ist umso größer, je leichter die flankierenden Bauteile sind. Leichte Konstruktionen sind im Allgemeinen schalltechnisch ungünstiger. Bauteile aus Beton bieten die Voraussetzungen für schalltechnisch gute Werte.
Einschalige Wände kommen in der Regel als Innenwände zum Einsatz. Typischerweise handelt es sich um Wohnungstrennwände mit der Anforderung R’w= 53 dB gemäß DIN 4109-1.
Das bewertete Bauz-Schalldämm-Maß von zweischaligen Haustrennwänden darf nach DIN 4109-2 prinzipiell in Abhängigkeit von der flächenbezogenen Gesamtmasse (Masse beider Einzelschalen) ermittelt werden. Bei Haustrennwänden darf der Wert des so ermittelten Bau-Schalldämm-Maßes um 12 dB erhöht werden, wenn die flächenbezogene Masse der Einzelschalen jeweils mindestens 150 kg/m² beträgt und die Fuge zwischen den Einzelschalen mindestens 30 mm breit ist und vollflächig mit Mineralwolledämmplatten ausgekleidet ist.
Im Sommer angenehm kühl, im Winter warm
Die Betonbauweise bietet hervorragende Systeme für den Wärmeschutz. Die große Masse einer Betonwand mit der damit verbundenen Temperaturträgheit sorgt für ein ausgeglichenes Raumklima, was gerade an heißen Sommertagen wertvoll ist. Im winterlichen Wärmeschutz bieten Wandkonstruktionen aus Leichtbeton oder aus Normalbeton im Verbund mit Wärmedämmungen Werte, die alle Anforderungen im Gebäudeenergiegesetz (GEG) erfüllen.
Die Beherrschung so genannter Wärmebrücken bei den bauphysikalischen Nachweisen ermöglicht schon in der Planung den Weg für kostengünstiges Bauen bereiten zu können. Der Wärmebrücken- und Konstruktionsatlas für den Massivbau reduziert dabei den Aufwand für den Planer auf ein Minimum. Die darin mittels der Finiten-Elemente-Methode für alle Konstruktionsvarianten berechneten Wärmebrückeneffekte erlaubt dem Fachplaner die Führung eines individuellen EnEV-Nachweises, ohne sich der ungünstigeren pauschalen Aufschläge nach EnEV bedienen zu müssen.
Linktipp zum Thema: www.planungsatlas-hochbau.de
Das GEG schreibt bauteilbezogen Höchstwerte der Wärmedurchgangskoeffizienten vor. Für Außenwände von Wohngebäuden und Zonen von Nichtwohngebäuden mit Innentemperaturen ≥ 19°C beträgt der maximale Wärmedurchgangskoeffizient Ū 0,28 W/(m² K).
Die folgende Grafik stellt beispielhaft Wandkonstruktionen aus Beton vor, die die Anforderung der EnEV erfüllen.
Literatur
InformationsZentrum Beton GmbH (Hrsg.): Zement-Merkblatt H8 „Sichtbeton – Gestaltung von Betonoberflächen“
InformationsZentrum Beton GmbH (Hrsg.): Beton-Bauteile für den Wohnungsbau
Bundesverband Leichtbeton e.V. (Hrsg.): Energie sparen und sich wohlfühlen – ist doch ganz leicht
Willems, W.M.; Schild, K.; Hellinger, G.: Planungsatlas Hochbau
Middel, M.: Bauphysik nach Maß; 4. Auflage. Verlag Bau+Technik GmbH, Düsseldorf 2003
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