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Gefügedichter Leichtbeton von Technopor mit einem Lambda von 0,22 W/qmK und Glasschaumschotter als Gesteinskörnung
©: Tim Lüking

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Bericht
Alles schon einmal dagewesen?
Gedanken zum monolithischen Bauen

Betrachtet man die in jüngster Zeit verstärkt zu beobachtenden  Aktivitäten in Forschung und Produktentwicklung, erhält man den Eindruck, monolithisches Bauen gewinne wieder an Bedeutung. Doch ist dies in Zeiten eines immer breiter werdenden Anforderungsprofils an Bauprodukte, das anscheinend nur mehr durch Verbundwerkstoffe erfüllt werden kann, realistisch? Daher erscheint es sinnvoll, Chancen und Potentiale näher zu beleuchten.

Was bedeutet eigentlich „monolithisch“? Wörtlich genommen ist es völlig klar: „ein-stein-ig“, also aus einem Baustoff hergestellte Produkte bzw. Bauteile. Z.B. monolithische Bodenplatten gem. ÖNORM B 2211, deren Oberfläche zugleich die Nutzschicht darstellt. Oder einschaliges Ziegelmauerwerk aus ungelochten NF-Ziegeln. Sind mit Mineralwolle verfüllte Hochlochziegel, mit Klebemörtel verbunden, auch noch als monolithisch anzusehen?

In der Antike war massives Natursteinmauerwerk Standard, wenn man griechische Tempel oder römische Viadukte, Amphitheater o.ä. betrachtet. Andere Bauweisen hätten Kriege, Naturkatastrophen oder schlicht und einfach den Zahn der Zeit nicht überlebt. Auch wenn dieser im mediterranen Raum nicht der Karies alpiner Wasser- und Frosteinwirkung ausgesetzt ist. Naturstein wurde in den folgenden Jahrhunderten von monolithischem Ziegelmauerwerk ersetzt, vielfach verblendet mit Vorsatzschalen aus Naturstein, um den Glanz massiven (= monolithischen) Natursteinmauerwerks vorzutäuschen, das meist nur mehr bei Kirchen, Monumental- oder Infrastrukturbauwerken zum Einsatz kam. Die Ursachen dieser  Entwicklung waren wohl primär wirtschaftlicher Natur, war doch die Gewinnung hochwertigen Natursteins teuer und der Transport aufwendig. Schließlich „rezyklierten“ nicht nur die alten Griechen etwa durch Erdbeben zerstörte Tempel und bauten daraus neue. Eines der wenigen Beispiele, wie Bauteilrecycling sinnvoll und effizient betrieben werden kann. Doch auch die Griechen „schummelten“ schon ein wenig und erfanden mit dem „emplekton“ eine Vorstufe des Mantelbetons, der von den Römern als „opus caementitium“ verbreitet und zum Namensgeber für einen der wichtigsten heutigen Massenbaustoffe wurde.

War die letzten Jahrhunderte massives (ungelochtes) Ziegelmauerwerk der Wandbaustoff, wurde es seit dem Ende der Gründerzeit zunehmend durch Beton ersetzt, insbesondere nach dem 2. Weltkrieg. Zerstörung und wirtschaftliche Not erforderten Bauweisen, die unter dem Motto „rasch und billig“ auf interessierte Bauherren stießen. Bis heute liegen ja niedrige Herstellungskosten ohne Rücksicht auf die Lebenszykluskosten im Fokus vieler Auftraggeber. Fand in den ersten Nachkriegsjahren aus der Trümmerschuttverwertung kommender Ziegelsplitt Verwendung, wurde dieser vor allem in Österreich durch Hochofenschlacke aus der aufstrebenden Eisen- und Stahlindustrie ersetzt, insbesondere Hüttenbims und Granulat (Hüttensand). Industrieller Abfall, der heute als Sekundärbaustoff bezeichnet wird (siehe unten). Mit diesem Beton wurden in den 50er und 60er Jahren in Deutschland und Österreich tragende und (damals) ausreichend dämmende Außenwände – monolithisch – hergestellt. In Ortbeton wurde diese Bauweise „Schüttbetonbauweise“ genannt, später wurde der Beton auch bei Fertigteilen eingesetzt. Die ÖNORM B 3353 definierte Schüttbeton als „Leichtbeton mit haufwerksporigem oder geschlossenem Gefüge für tragende Wände“. Die sukzessive Verschärfung der Wärmeschutzbestimmungen im Hochbau, ausgelöst durch die erste Ölkrise 1973, führte zu einem raschen Ende dieser wirtschaftlichen (monolithischen) Leichtbetonbauweise, bei der mittlerweile Betone mit Rohdichten deutlich unter 2000 kg/m3 zum Einsatz kamen.

In den  letzten Jahre sind wieder verschiedene Versuche zur Wiederbelebung des Leichtbetons zu beobachten, die sich – mit höchsten betontechnologischen Ansprüchen – als „Gradientenbeton“ oder „Infraleichtbeton“ präsentieren. Zu Grunde liegt meist das Bestreben, durch Variation der Eigenschaften eines Werkstoffs mit einem einzigen je Bauteil auszukommen und die richtigen Eigenschaften an der richtigen Stelle im Bauteilquerschnitt zu platzieren. Also bei biegebeanspruchten Bauteilen in den Randbereichen Beton mit hoher Festigkeit und zwangsläufig hoher Dichte, in Querschnittsmitte etwa durch stärkere Porosierung Beton mit geringerer Rohdichte und niedriger Festigkeit.

Was sind die Hintergründe dieser aktuellen Entwicklung? Begünstigen etwa veränderte Rahmenbedingungen die Entwicklung monolithischer Bauweisen? Die Anforderungen an Baustoffe und Bauprodukte sind in den letzten Jahrzehnten beträchtlich gestiegen. Prägten durch nahezu zwei Jahrtausende die drei Grundanforderungen von Vitruv (firmitas, venustas, utilitas) das Bauen, so gelten seit 20 Jahren die sechs wesentlichen Anforderungen der alten Europäischen Bauproduktenrichtlinie, die nunmehr Grundanforderungen heißen und in der Bauprodukteverordnung 2011 durch eine siebente ergänzt worden sind, die sich allerdings erst langsam herumspricht: Bauwerke müssen

  • rezyklierbar,
  • dauerhaft sein und
  • es müssen umweltverträgliche Rohstoffe und Sekundärbaustoffe verwendet werden.

Wesentliche Eigenschaften von Wandbildnern sind bzw. betreffen heute als technisch-funktionale Eigenschaften: Festigkeit, Wärmeschutz (winterlicher und sommerlicher!), Schallschutz, Feuchteschutz, Brandschutz; künftig weiters Dauerhaftigkeit, Kreislauffähigkeit, stoffliche und energetische Ressourcenschonung, Emissionsarmut und Gesundheitsschutz etc.
Die Kombination aller jeweils relevanten technisch-funktionalen Eigenschaften gestaltet sich wegen des meist hohem Anforderungsprofils schwierig, aber nicht unmöglich. Die Kreislauffähigkeit (also Demontierbarkeit, Trennbarkeit, Rezyklierbarkeit) ist bei monolithischen Baustoffen/Bauprodukten durch den fehlenden Trennungsaufwand wesentlich erleichtert. Die heute meist zu beobachtende Materialvielfalt von Bauprodukten verbunden mit dem schrankenlosen Einsatz von Werkstoffverbunden macht eine wirtschaftliche Aufbereitung unter den aktuellen Rahmenbedingungen in der Regel unmöglich. Dazu sind – jedenfalls in Österreich – die Preise insbesondere für mineralische Primärbaustoffe zu niedrig.

Fazit

Unabhängig davon, wie man zu verschiedenen Intentionen der Europäischen Kommission auch stehen mag, die Vorgaben der europäischen Politik zur Umsetzung einer nachhaltigen Entwicklung auch im Bauwesen sind klar: Energieeffizienz in allen Bereichen (nicht nur im Betrieb von Gebäuden, auch in der Herstellung von Bauprodukten), Kreislaufwirtschaft, Schadstoffarmut  und Lebenszyklusorientierung. Neben Richtlinien und Strategien (z.B. Abfallrahmenrichtlinie, Endenergieeffizienzrichtlinie, Fahrplan für ein ressourcenschonendes Europa, u.v.a.m.) setzt auch die „neue“ Bauprodukteverordnung mit der Grundanforderung 7 „nachhaltige Nutzung natürlicher Ressourcen“ einen rechtlich verbindlichen Rahmen, auch wenn dieser noch nicht in vollem Umfang gelebt wird. Ein harmonisiertes Regelwerk legt den Rahmen und die Methoden zur Bewertung der ökologischen, ökonomischen und sozialen Nachhaltigkeit fest, wie z.B. mit der EN 15804 „Umweltproduktdeklarationen“. In jüngster Zeit versucht die Europäische Kommission überdies, einen einheitlichen Rahmen für die Bewertung der Umweltwirkungen aller Produkte (nicht nur von Bauprodukten) zu etablieren, den „PEF – Product Environmental Footprint“.

Monolithische Bauprodukte und Bauweisen punkten in diesem Kontext mit geringer Materialvielfalt, Vermeidung von Stoffverbunden und verbesserter Rezyklierbarkeit. Erschwert wird allerdings die Erreichung aller Anforderungen in einem Bauteil, doch ist die Frage zu stellen, ob dies wirklich immer notwendig und sinnvoll ist. In diesem Zusammenhang drängt sich immer wieder die Frage auf, ob es Sinn macht, die Transmissionswärmeverluste über die Gebäudehülle mit großem Materialeinsatz nahezu auf Null zu reduzieren oder mit reduzierten Konstruktionen in Verbindung mit aktiver und passiver Solarenergienutzung eine ganzheitlich effiziente Lösung zu suchen. Ganz im Sinne des Prinzips von Vilfredo Pareto: 80% des Ziels mit 20% des Aufwands. 

Die (Weiter-)Entwicklung von monolithischen Baustoffen, Produkten und letzten Endes Bauweisen erfordert einen frühzeitigen Dialog von Architekten, Bauingenieuren, Bauprodukteerzeugern und Verbänden unter Einbeziehung betroffener Sparten wie z.B. der Recyclingwirtschaft.

Verfasser / in:

Peter Maydl

Datum:

Wed 02/03/2016

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Infobox

Univ.-Prof.i.R. Dr. Peter Maydl, ehemaliger Vorstand des Instituts für Materialprüfung und Baustofftechnologie, TU Graz, über aktuelle Entwicklungen des monolithischen Bauens und die Auswirkungen der Bauprodukteverordnung 2011.
Hat die einschichtige Bauweise durch die neuen europäischen Vorgaben für nachhaltiges Bauen einen Vorteil?

Dieser Artikel erscheint
im Rahmen des GAT-Schwerpunkts
Monolithisch Bauen.

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