Tragelemente aus Holz-Leichtbeton

Die Forschenden entwickelten verschiedene Mischrezepturen für Holz-Leichtbeton und beurteilten diese als tragenden Baustoff. In Kombination mit der Prüfung verschiedener Verbindungsmittel entwarfen sie Decken- und Wandelemente aus Holz-Leichtbeton und untersuchten sie in grossmassstäblichen Belastungsversuchen. Neben dem Trag- und Bruchverhalten wurde auch das Langzeitverhalten experimentell und analytisch evaluiert. Daraus liessen sich praxisnahe Bemessungsansätze ableiten. Das Tragverhalten erlaubt den Einsatz solcher Deckenelemente im Wohn-, Büro- und Schulbau. Neben der statischen Funktion beurteilte man auch die Wärmeisolation und -speicherung, den Brand- und Schallschutz, die Nachhaltigkeit sowie die wirtschaftliche Wettbewerbsfähigkeit der Decken- und Wandelemente aus Holz-Leichtbeton.

Zementgebundene Holzprodukte werden schon lange für nicht-tragende Zwecke eingesetzt, beispielsweise als Schall- oder Brandschutzplatten. Prinzipiell wären Bauteile aus Holz-Leichtbeton auch für tragende Decken und Wände verwendbar und könnten damit neben statischen Anforderungen auch weitere Funktionen (Wärme-, Schall- und Brandschutz) übernehmen. Gegenwärtig sind jedoch die Kenntnisse für eine praktische Anwendung von Tragelementen aus Holz-Leichtbeton noch zu gering. Es stellen sich insbesondere folgende Fragen: Welche Zusammensetzung soll Holz-Leichtbeton für einen bestimmten Einsatzzweck aufweisen? Wie sollen die verwendeten Verbindungsmittel sein? Wie müssen ganze Decken- und Wandelemente wirtschaftlich konzipiert werden? Mit welchen Methoden können solche Bauteile bemessen werden? Welche ökologischen Vorteile weisen sie auf?

Das Projekt zielte darauf ab, verschiedene Leichtbetonmischungen Holzbestandteilen zu entwickeln und deren Eignung als tragender Baustoff in Bauteilen aus Holz-Holzleichtbeton zu prüfen.

Tragende Bauteile mit Holz-Leichtbeton sind leichter als traditionelle Holz-Beton-Verbundbauteile. Sie bieten integrierten Schall-, Wärme- und Brandschutz und sind Wärmespeicher. Dank des hohen Holzanteils basieren die neuartigen Bauteile weitgehend auf erneuerbaren Ressourcen. Sie können nach ihrem Abbruch in der Wärmegewinnung verbrannt werden und weisen damit gegenüber anderen Baustoffen ökologische Vorteile auf. Die Projektresultate zeigen die Machbarkeit des Bauens mit Holz-Leichtbeton und tragen so dazu bei, die Nutzung des in der Schweiz verfügbaren Holzvorrats wettbewerbsfähiger zu machen.

Rezepturen für Holz-Leichtbetone (HLB) liessen sich so definieren, dass ein neuer giessbarer, selbstverdichtender, leichter und wirtschaftlicher Baustoff zur Verfügung steht. Die Untersuchungen zeigten, dass HLBs grosse thermische Speicherkapazität aufweisen. Ihre thermischen Isolationseigenschaften sind vergleichbar mit anderen Leichtbetonen.

Die mechanischen Eigenschaften (z.B. Elastizitätsmodul oder Druckfestigkeit) von HLBs sind jedoch gering und verhindern ihren Einsatz als Substitutionsmaterial für üblichen Leichtbeton. Bei Verwendung in Bauteilen müssen HLBs deshalb mit anderen Komponenten im Verbund wirken können. Langzeitverformungen von HLBs sind beachtlich und müssen im Tragwerksentwurf und -nachweis berücksichtigt werden.

HLBs lassen sich auch als Unterlagsboden oder für den Brandschutz einsetzen, z.B. als Ummantelung von Holzteilen. Dennoch können HLBs dank des beachtlichen Heizwerts in der (Kehricht-)Verbrennung recycelt werden. Besondere Rauchgasbehandlung oder Feuerwehrausrüstung ist beim Verbrennen von HLBs nicht erforderlich. Wegen der hohen Verbrennungsrückstände sollten HLBs zusammen mit anderen Brennstoffen verbrannt und die weitere Nutzung der Aschen untersucht werden.

Wood and wood-based concrete: The building material of the future?