Schaumbeton und zementgebundener Leichtbeton
Schaumbeton ist ein zementgebundener Baustoff, dessen Volumen gezielt mit einem gleichmäßig verteilten, stabilen Luftporensystem gefüllt wird. Allein über den Luftgehalt lässt sich derselbe Ausgangsstoff von einer Dämmschüttung mit 75 kg/m3 bis zu einem halbtragenden Element mit 1600 kg/m3 einstellen. Diese Website erklärt, wie das geschieht, welche Eigenschaften daraus folgen und welche Anlagentechnik und Normen gelten.
Was Schaumbeton ist
Schaumbeton entsteht, indem eine zementgebundene Grundmischung mit einem getrennt erzeugten, vorgefertigten wässrigen Schaum verbunden wird. Der Schaum ist kein chemisch reagierender Zusatz, sondern ein physikalisches Volumen stabilisierter Luftblasen, das in die Mischung eingerührt wird und dort verbleibt, während der Zement um es herum hydratisiert. Nach abgeschlossener Hydratation sind aus den Blasen dauerhafte, überwiegend geschlossene Kugelporen mit typischen Durchmessern von 0,1 bis 1,0 mm geworden.
Weil die Luft als messbares Volumen zugegeben und nicht chemisch erzeugt wird, ist die Rohdichte des fertigen Baustoffs eine Stellgröße und kein Ergebnis. Ein Werk kann vormittags eine Dämmschüttung mit 150 kg/m3 und nachmittags Blockmaterial mit 1200 kg/m3 herstellen — aus demselben Silo, demselben Sand und demselben Schaumbildner, allein über das Verhältnis von Schaum zu Grundmischung.
Die Eigenschaften folgen unmittelbar aus dem Porensystem:
- Geringes Eigengewicht. Übliche Arbeitsrohdichten liegen bei 300 bis 1600 kg/m3 gegenüber rund 2400 kg/m3 bei Normalbeton.
- Niedrige Wärmeleitfähigkeit. Etwa 0,08 bis 0,70 W/(m·K) über den nutzbaren Rohdichtebereich, gegenüber 1,4 bis 2,0 W/(m·K) bei Normalbeton.
- Selbstnivellierendes, selbstverdichtendes Fließverhalten. Der Baustoff wird gegossen oder gepumpt und darf niemals gerüttelt werden: Rütteln zerstört den Schaum und damit die Rohdichte.
- Begrenzte Festigkeit. Die 28-Tage-Druckfestigkeit reicht von unter 0,3 MPa bei den niedrigsten Rohdichten bis etwa 25 MPa bei 1600 kg/m3.
- Hohes Schwindmaß. Ohne grobe Gesteinskörnung, die den Zementstein behindert, sind Trocknungsschwindmaße von 0,1 bis 0,35 % normal — rund eine Größenordnung über Normalbeton.
Begriffe — und warum sie zählen
Derselbe Baustoff wird unter mehreren Namen gehandelt, und im deutschen Sprachraum ist eine Verwechslung besonders folgenreich.
| Begriff | Bedeutung |
|---|---|
| Schaumbeton | Zementgebundene Mischung, mit vorgefertigtem Schaum porosiert. Der auf dieser Website durchgängig verwendete Begriff. |
| Cellular Lightweight Concrete (CLC) | Derselbe Baustoff. International, besonders in Süd- und Südostasien sowie in der Anlagenvermarktung, gebräuchlich. |
| Porenbeton | Etwas anderes: im deutschen Sprachgebrauch der autoklavierte Porenbeton (AAC, etwa Ytong oder Hebel) — chemisch getrieben, im Autoklaven gehärtet, nur werksmäßig herstellbar. Siehe Vergleich. |
| Zellenbeton, Gasbeton | Ältere Sammelbegriffe, uneinheitlich verwendet; in einer Ausschreibung nicht brauchbar. |
| Schaummörtel | Fachlich meist die genaueste Bezeichnung, da keine grobe Gesteinskörnung enthalten ist. |
Schaumbeton ist nicht Porenbeton
Die häufigste Verwechslung im deutschsprachigen Raum. Porenbeton wird chemisch durch Aluminiumpulver getrieben und im Autoklaven bei rund 180 bis 190 °C gehärtet; Schaumbeton wird physikalisch mit vorgefertigtem Schaum porosiert und niemals autoklaviert. Datenblätter, Normverweise und Bemessungsansätze sind zwischen beiden nicht übertragbar.
Der Hinweis auf den Mörtel ist mehr als Pedanterie. Normen und Bemessungsgleichungen für Beton setzen ein tragendes Korngerüst voraus, das Lasten abträgt und das Schwinden behindert. Schaumbeton hat keines. Festigkeit, Steifigkeit, Kriechen und Schwinden verhalten sich anders — deshalb fällt Schaumbeton in aller Regel nicht in den Anwendungsbereich der DIN EN 206 und wird stattdessen über eigene Regelwerke und bauaufsichtliche Zulassungen geregelt.
Herstellung
Es gibt zwei Herstellungswege. Beim Vorschäumverfahren, das die industrielle Praxis beherrscht, wird die Grundmischung nach eigener Rezeptur hergestellt, und ein Schaumgenerator erzeugt Schaum bekannter und geprüfter Dichte, typisch 40 bis 80 g/l. Ein gemessenes Schaumvolumen wird anschließend scherarm eingemischt, bis die Frischrohdichte den Zielwert erreicht. Beim Mischschäumverfahren gelangt der Schaumbildner direkt in den Mischer, und die Luft wird durch intensives Rühren eingetragen. Das braucht weniger Technik, ergibt aber gröbere und ungleichmäßigere Poren sowie eine deutlich schlechtere Rohdichtekontrolle und bleibt deshalb weitgehend auf kleine Baustellenanwendungen beschränkt.
Die Qualitätssicherung ist entsprechend einfach und entsprechend unnachgiebig: ein Gefäß bekannten Volumens füllen, abziehen, wiegen und mit der Ziel-Frischrohdichte vergleichen. Weicht sie um 5 % ab, ist die Charge außerhalb der Spezifikation — und nach dem Einbringen gibt es keine Korrektur mehr. Siehe Mischungsentwurf und Berechnung.
Erstarren, Ausschalen und Nachbehandlung
Schaumbeton erhärtet durch gewöhnliche Zementhydratation. Die Luftporen beeinflussen die Chemie nicht, verringern aber den Anteil tragenden Zementsteins je Volumeneinheit, sodass die Frühfestigkeit absolut gesehen niedrig ist.
Unter Umgebungsbedingungen ist ein Schaumbetonbauteil in der Regel nach etwa 24 Stunden so weit erstarrt, dass es gehandhabt und ausgeschalt werden kann. Eine Dampfnachbehandlung bei erhöhter Temperatur — üblicherweise im Bereich von 50 bis 70 °C — beschleunigt die Hydratation so weit, dass dieser Zeitpunkt auf etwa 2 Stunden vorrückt. Das ist die Voraussetzung für eine wirtschaftliche Blockfertigung mit mehreren Zyklen je Tag.
Beide Zahlen sind Arbeitswerte, keine Zusicherungen. Maßgeblich sind:
- Rohdichte. Eine Mischung mit 1200 kg/m3 enthält rund das Vierfache an Zementstein einer Mischung mit 300 kg/m3 und erreicht die Handhabungsfestigkeit deutlich früher.
- Zementart und -gehalt. CEM I 52,5 R verhält sich völlig anders als ein CEM-III-Zement, der bei niedrigen Rohdichten 36 bis 48 Stunden bis zum Ausschalen brauchen kann.
- Umgebungstemperatur. Unter etwa 10 °C verlängert sich das Erstarren stark, und der Frischschaum wird instabiler.
- Beschleuniger und feine Zusatzstoffe. Calciumformiat, Silicastaub und feine Flugasche verschieben die Kurve; Flugasche verzögert allerdings die Frühfestigkeit, während sie die 28- und 90-Tage-Werte verbessert.
Warum die Dampfnachbehandlung bei etwa 70 °C endet
Die beschleunigte Nachbehandlung zementgebundener Systeme ist ein bekannter Zielkonflikt. Höhere Temperaturen beschleunigen die frühe Hydratation, erzeugen aber ein gröberes, ungleichmäßigeres C-S-H-Gefüge und begrenzen dadurch die Endfestigkeit — der aus der Fertigteilproduktion bekannte Kreuzungseffekt. Oberhalb von etwa 70 °C steigt zudem das Risiko einer verzögerten Ettringitbildung in sulfathaltigen Systemen. Beim Schaumbeton kommt ein zweiter Punkt hinzu: die eingeschlossene Luft dehnt sich mit der Temperatur aus, sodass eine zu frühe oder zu steile Aufheizung das Porengefüge verzerrt und die Bauteiloberfläche anhebt. Kontrollierte Aufheizraten, eine Vorlagerzeit vor dem Aufheizen und eine Obergrenze im Bereich 50 bis 70 °C sind daher Standard.
Das unterscheidet sich grundsätzlich von der Autoklavierung des Porenbetons, die bei rund 180 bis 190 °C und 10 bis 12 bar Sattdampf abläuft und das Bindemittel chemisch in Tobermorit umwandelt. Schaumbeton wird nie autoklaviert; weder die Nachbehandlung noch die Produkte sind vergleichbar.
Eigenschaften im Überblick
| Trockenrohdichte | Druckfestigkeit, 28 d | Wärmeleitfähigkeit | Typische Verwendung |
|---|---|---|---|
| 75–150 kg/m3 | < 0,3 MPa | 0,04–0,06 W/(m·K) | Dämmschüttung, Hohlraumverfüllung |
| 200–300 kg/m3 | 0,3–1,0 MPa | 0,06–0,09 W/(m·K) | Dämmplatten, Dachestriche |
| 400–600 kg/m3 | 0,8–3 MPa | 0,09–0,18 W/(m·K) | Nichttragende Steine, Bodenestriche |
| 800–1000 kg/m3 | 2–8 MPa | 0,18–0,33 W/(m·K) | Tragende Steine im niedrigen Geschossbau |
| 1200–1600 kg/m3 | 5–25 MPa | 0,32–0,70 W/(m·K) | Halbtragende Elemente und Fertigteile |
Die Seite zur Rohdichteklassifikation schlüsselt diese Bereiche weiter auf und ergänzt Schwinden, Wasseraufnahme und Brandverhalten.
Anlagentechnik
Vier Gerätekategorien decken praktisch die gesamte Produktion ab:
- Schaumgeneratoren. Die unverzichtbare Maschine. Druckluft und eine verdünnte Schaumbildnerlösung werden durch eine Engstelle oder eine gepackte Lanze gepresst und ergeben Trockenschaum kontrollierter Dichte.
- Mobile Kompaktanlagen. Mischer, Schaumgenerator und Pumpe auf Rahmen oder Anhänger für Ortbeton, Grabenverfüllung und Estriche.
- Halbautomatische Blockwerke. Silolagerung, Waagenchargierung, Mischen und Schaumdosierung, Formgebung oder Blockschnitt, Nachbehandlung und Verpackung mit manuellem Transport zwischen den Stationen.
- Vollautomatische Werke und Transportbetonintegration. Kontinuierliche Inline-Mischung mit automatischer Schaumdosierung oder Schaumeintrag in den Fahrmischer im Werk, sodass die übliche Transportbetonlogistik Schaumbeton liefern kann.
Die Seite zur Anlagentechnik behandelt Auslegung, Pumpenwahl und die typischen Fehlerbilder jeder Kategorie.
Einsatzgebiete
Schaumbeton wird gewählt, wenn geringes Gewicht, selbstnivellierender Einbau oder Wärmeschutz wichtiger sind als Druckfestigkeit. Wiederkehrend sind: Verfüllung von Leitungsgräben, Hohlraum- und Ringraumverfüllung, Boden- und Dachestriche, Leichtverfüllungen über weichem Untergrund, Verfüllung von Hohlblocksteinen, Fertigteilsteine, Platten und Dämmplatten sowie Notbremsbetten an Flughäfen. Die Anwendungsseite behandelt jeden Fall mit Rohdichtebereich und Begründung.
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