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Baustoffe

Baustoffe sind Materialien die zum Errichten von Bauwerken dienen. Dabei spielen die Eigenschaften der verwendeten Baustoffe eine entscheidende Rolle wenn es um die konstruktive und ästhetische Gestaltungsmöglichkeit von Bauwerken geht. Zudem hängt die Dauerhaftigkeit des Gebäudes stark von den Eigenschaften der eingebauten Materialien ab.
Die ursprünglich verwendeten Baustoffe wie Holz, Lehm, Stein, später dann auch Ziegel, Mörtel und Beton, bestimmten ganze Epochen der Baukunst. Die Bauweise beruhte dabei auf handwerkliche Erfahrung.
Die heutige Bauweise wurde nur möglich, da im 19. und 20. Jahrhundert eine rasche Entwicklung und Verbesserung von Baustoffen erfolgte (Spannstähle, Stahlbeton, Dämmstoffe, Leichtbaustoffe, Glas-Technologie, Kunststoffe usw.). Dadurch öffneten sich neue Möglichkeiten der Bauweise und der architektonischen Gestaltung von Bauwerken. Es wurde daher notwendig über die Erfahrung hinaus Berechnungen nach vereinbarten Normen durchzuführen und die verwendeten Baustoffe gewissenhaft zu prüfen und deren Eigenschaften laufend zu kontrollieren.


Somit gibt es heute eine Fülle von Baustoffen mit unterschiedlichsten Eigenschaften und täglich werden neue Materialien entwickelt und angeboten. Da ein jeder Baustoff immer Vor- und Nachteile besitzt, sind heute Kombinationen von verschiedenen Materialien zweckmäßiger als ein Baustoff der mehrere Funktionen erfüllen muss. Die Wahl des richtigen Baustoffes hängt also davon ab welchen Belastungen er ausgesetzt, wo er eingesetzt wird (Tragfähigkeit, Gebrauchstauglichkeit und Dauerhaftigkeit) und welche Aufgaben er erfüllen muss (Schall-, Brand-, Wärmeschutz, Wärmespeicherung, Diffusionsfähigkeit, Umwelt und Hygiene usw.)

Tipp

Den idealen Baustoff, aus dem alle Häuser sein sollten oder könnten, gibt es nicht. Es gibt eine Vielzahl verschiedener Baustoffe und jeder hat seine Vor- und Nachteile. Damit hängt die Wahl des Baustoffes vom Anwendungsbereich, von der Lage und vielen anderen Faktoren ab. In baulicher Hinsicht spielen Faktoren wie Belastbar- und Dehnbarkeit eine wichtige Rolle. Brand- und Schallschutz, Wärmeableitungsverhalten und Wärmespeicher- und Diffusionsfähigkeit sowie Sorptionsverhalten sind weitere Faktoren. Sie beeinflussen das Raumklima und damit die Behaglichkeit innerhalb des Hauses.

Die wichtigsten Eigenschaften von Baustoff sind:

Rohdichte:

Sie ist definiert das Verhältnis zwischen Masse und eingenommenen Volumen eines Stoffes (kg/m³). Die Rohdichte eines Stoffes beeinflusst unter anderem dessen Eigenschaften bez. Schall-, und Wärmeschutz. Normalerweise verringert sich die wärmedämmende Wirkung eines Baustoffes mit Erhöhung dessen Rohdichte.

Wärmeleitfähigkeit (Lambda):

Sie gibt die Wärmemenge an, die pro Quadratmeter einer 1 m starken Schicht aus einem homogenen Stoff durchtritt, wenn die Temperaturdifferenz zwischen beiden Seiten 1°C (1 Kelvin) beträgt. Sie wird angegeben in Watt pro Meter und Kelvin [W/(m*K)].
Je schlechter ein gewisser Werkstoff die Wärme leitet, desto besser dämmt er. Die Wärmeleitfähigkeit eines Baustoffes hängt hauptsächlich von seiner Rohdichte, der Temperatur und dem Feuchtegehalt ab. Der Idealbereich der Rohdichte liegt grob gesehen etwas zwischen 20 kg/m³ und 100 kg/m³. Bei geringerer Rohdichte erhöht sich der Wärmeverlust durch Wärmestrahlung, bei hohen Rohdichten erhöht sich der Wärmeverlust durch Wärmeleitung. Auch die Temperatur wirkt sich auf die Wärmeleitfähigkeit aus. Bei sehr tiefen Temperaturen wird auch die wärmedämmende Wirkung der Baustoffe leicht besser und umgekehrt. Schlussendlich hat auch der Feuchtegehalt Auswirkung auf die Wärmeleitfähigkeit eines Stoffes. Mit zunehmendem Feuchtegehalt verschlechtert sich die wärmedämmende Wirkung von Baustoffen. Bei faserartigen Dämmstoffen ist diese Auswirkung stärker ausgeprägt als bei Dämmstoffen mit weitgehend geschlossener Zellstruktur.

Spezifische Wärmekapazität c:

Sie ist definiert als die Energiemenge welche notwendig ist um 1 kg eines Stoffes um ein 1°C (1°K) zu erwärmen. Die gängige Einheit ist J/(kg*K). Die spezifische Wärmekapazität ist besonders für den sommerlichen Wärmeschutz wichtig, und ist die Basis für die Berechnung von Phasenverschiebungen und Amplitudendämpfungen.

In der Raumluft befindet sich immer Wasserdampf. Dabei gibt es viele verschiedene Quellen, die zum Entstehen dieses Dampfes beitragen. Diese Feuchtigkeit soll aber auch entweichen können. Sonst bilden sich Wassertropfen an kalten Bauteilen.

Wasserdampfdiffusionswiderstandszahl λ

Sie gibt an, um wievielmal größer der Wasserdampfdiffusionswiderstand eines Stoffes gegenüber einer gleichstarken ruhenden Luftschicht ist. Dieser λ-Wert kann zwischen 1 und unendlich liegen. Ein kleiner λ-Wert gibt an, dass der Baustoff sehr diffusionsoffen ist, ein hoher λ-Wert gibt an, dass der betreffende Stoff wenig diffusionsoffen ist. Ein λ-Wert von 1 gibt an, dass der Baustoff gleich diffusionsoffen ist wie eine gleich starke ruhende Luftschicht. Die Wasserdampfdiffusionswiderstandszahl ist Voraussetzung für die Diffusionsberechnung eines Bauteiles um mögliche Tauwasserbildung in einem Bauteil abschätzen zu können.

Auch die Entflammbarkeit und das Brandverhalten spielen bei Baustoffen eine wichtige Rolle.

Brandverhalten:
Die für die bauliche Sicherheit wesentlichen Größen eines Baustoffes im Brandverhalten sind dessen Entflammbarkeit, Hitzeentwicklung, Rauchentwicklung sowie ob toxische oder korrosive Gase im Brandfall abgegeben werden. Weitere wichtige Eigenschaften von Baustoffen sind ob sie den Brand weiterleiten oder nicht (Selbstverlöschung) sowie welche Tragfähigkeit und Wärmeisolation im Brandfall gewährleistet sind.
Die Baustoffe werden nach ihrer Brennbarkeit in Baustoffklassen eingeteilt. Zusätzlich zu den Baustoffklassen werden noch Angaben über die Rauchentwicklung im Brandfall mit dem Symbol s1, s2, s3 (s steht dabei für die englische Bezeichnung von Rauch = smoke), sowie die Neigung der Ausscheidung von Tröpfchen oder brennenden Partikeln mit dem Symbol d0, d1, d2 beigefügt (d steht dabei für die englische Bezeichnung von Tropfen = drops).

Schallschutz:

Beim Schallschutz ist nicht nur die richtige Wahl der Baustoffe sondern auch die richtige Schichtenfolge ausschlaggebend. Im Bauwesen unterscheidet man zwei Arten von Schallausbreitung: Luftschall, der sich durch die Luft ausbreitet und Körperschall, der sich durch einen festen Körper ausbreitet. Der Luftschallschutz wird erreicht durch hohe Masse, zweischaligen Bauteilen oder biegeweichen Auskleidungen. Der Körperschall (auch Trittschall ist ein Körperschall) kann durch federnde Baustoffe (Beläge aus Kunststoff, Kork, Teppichböden usw.) oder durch schwimmende Schichten, welche auf einer weichen Feder stehen, gedämpft werden (Trittschalldämmungen wie Mineralwolle, Holzfaser, Kork usw.). Installationslärm kann durch Ummantelung von Leitungen und schalltechnischer Trennung der Anschlüsse und Befestigungen verringert werden.

Wärmeeindringtiefe b:

Sie gibt an wie schnell ein Baustoff Wärme aufnehmen oder abgeben kann. Die Wärmeeindringtiefe b ist definiert als [kJ/(m²h1/2K)]. Bei einer großen Wärmeeindringtiefe b wird beim Kontakt mit dem kalten Baustoff die Wärme schnell abgeführt und man empfindet ihn als kalt.

Äußere Erscheinung:

Last but not least ist bei der Auswahl des richtigen Baustoffes das äußere Erscheinungsbild wichtig; insbesondere für Baustoffe die auf der Innenoberfläche eingesetzt werden. Die Auswahl nach den Eigenschaften wie Farbe, Form, Oberflächenstruktur und Geruch hängen dabei stark von den persönlichen Wünschen des Einzelnen ab.

Ökologischer Gesichtspunkt:

Für eine ökologische Betrachtung wird meist der Lebenszyklus eines Baustoffes betrachtet.
Für die unten angeführten Dämmstoffe ist der Primärenergieaufwand (PEI) angegeben. Er gibt den aus nicht erneuerbaren Energieträgern stammenden Primärenergieanteil an welcher für die Herstellung des Dämmstoffes notwendig ist bezogen auf einen U-Wert von 0,30 W/(m²K).
Der notwendige Energiebedarf für die Herstellung eines Dämmstoffes inkl. Transport und Abbau der Rohstoffe, muss jedoch immer in Bezug auf die erreichte Energieeinsparung durch den Einsatz des Dämmstoffes gesehen werden. Diese energetische Amortisationszeit liegt bei Dämmstoffen meist bei wenigen Monaten.

Die Naturbaustoffe
Viele Menschen möchten so naturgerecht wie möglich bauen. Doch der Bauwillige, der diesen Wunsch verwirklichen möchte, sieht sich einer Vielzahl von Begriffen und Materialien gegenüber. Baubiologie ist ein Begriff, in dem Bauen und Biologie, also die Lehre vom Leben, zusammengeführt werden. Die Baubiologie befasst sich mit Baustoffen und deren Auswirkungen auf den menschlichen Organismus.
Ökologisches Bauen heißt umweltgerecht, umweltschonend zu bauen. Das betrifft nicht nur die Rücksichtnahme auf die Landschaft. Das Eins sein mit der Natur ist der Kernpunkt ökologischen Bauens.
Naturbaustoffe werden ganzheitlich betrachtet, in ihrer gesamten Wirkung auf die Umwelt, wozu natürlich auch der Mensch gehört. Von der Gewinnung der Rohstoffe über Produktion und Verwendung bis zur Entsorgung wird eine größtmögliche Umweltverträglichkeit angestrebt. Naturbaustoffe sind zum Beispiel Holz, Holzfasern, Kokos, Kork, Baumwolle, Schafwolle, Papierfasern, Lehm etc
Ökologisches Bauen leistet einen wesentlichen Beitrag zur Erhaltung unserer Umwelt. Im weiteren Sinne bedeutet Ökologisches Bauen aber auch, eine gesunde Wohn- und Arbeitsumgebung für den Menschen zu schaffen.

Ministerium für Landwirtschaft, Umwelt und ländliche Räume

Fachautor

Planungsbüro und Baufirma
Geom. Peter Erlacher:
Planungsbüro und Baufirma, KlimaHaus Experte, Fachreferent für die Ausbildung zum Maurermeister

Oberstadt Nr.6
I-39043 Klausen
Tel: 0472 846308
Fax: 0472 846308 – 0472 801273
E-Mail: Erlacher.Peter@dnet.it
Homepage: www.erlacher-info.com

Peter Erlacher

Fachautor

Planungsbüro und Baufirma
Ph.D. Dr.Ing. Ruben Erlacher:
KlimaHaus Experte, Fachreferent für die Ausbildung zum KlimaHaus Experten

Oberstadt Nr.6
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Fax: 0472 846308 – 0472 801273
E-Mail: Ruben.Erlacher@gmx.net
Homepage: www.erlacher-info.com

Ruben Erlacher

Baufuchs 2007