Anwendungen
Schaumbeton wird ausgeschrieben, wenn geringes Gewicht, selbstnivellierender Einbau oder Wärmeschutz wichtiger sind als Druckfestigkeit. Das grenzt das Feld deutlich ein — und innerhalb dieser Grenzen ist der Baustoff oft nicht nur eine Alternative, sondern die einzige praktikable Lösung.
Grabenverfüllung und Leitungsbau
Typische Rohdichte: 400 bis 800 kg/m3
Volumenmäßig ist das die größte Einzelanwendung von Schaumbeton in Europa. Ein mit körnigem Material verfüllter Leitungsgraben muss lagenweise eingebaut und verdichtet werden, und jede schlecht verdichtete Lage zeigt sich Monate später als Setzung in der Fahrbahn. Schaumbeton wird gegossen, füllt den Graben vollständig aus — auch unter und um die Leitungen —, und braucht keinerlei Verdichtung, also auch kein Rüttelgerät neben einer in Betrieb befindlichen Gas- oder Wasserleitung.
Entscheidend ist die Wiederaushubfähigkeit. Bei 400 bis 800 kg/m3 lässt sich das Material später mit einer gewöhnlichen Baggerschaufel aufbrechen, der Graben bleibt also zugänglich. Oberhalb von etwa 1000 kg/m3 gilt das nicht mehr, und es braucht einen Meißel — womit der Vorteil entfällt.
In Deutschland ist dieser Materialtyp als zeitweise fließfähiger, selbstverdichtender Verfüllbaustoff über FGSV-Regelwerke und die ZTV A-StB für Aufgrabungen in Verkehrsflächen erfasst. Andere Länder haben entsprechende Regelungen; die örtliche Wiederherstellungsvorschrift ist vor jeder Rohdichtefestlegung zu prüfen.
Hohlraum- und Ringraumverfüllung
Typische Rohdichte: 300 bis 600 kg/m3
Etwas zu verfüllen, das weder erreichbar noch einsehbar noch verdichtbar ist, kann Schaumbeton besser als jede Alternative. Er fließt in den gesamten Hohlraum, übt kaum Druck auf die Umgebung aus und belastet die darüberliegende Konstruktion nur wenig.
- Aufgelassene Stollen, Durchlässe, Schächte und Grubenbaue. Von der Oberfläche über Bohrlöcher eingepumpt.
- Ringraumverpressung bei Rohrleitungen und Tunneln. Der Spalt zwischen Auskleidung und umgebendem Boden oder Wirtsrohr.
- Stillgelegte Tanks und Behälter. An Ort und Stelle verfüllt statt ausgebaut.
- Hohlräume unter bestehenden Platten. Wo Auswaschung oder Setzung einen Spalt hinterlassen hat.
Die Förderweite ist die praktische Grenze. Lange Leitungen bedeuten Druckwechsel, und die kosten Rohdichte; bei langen Wegen ist es besser, den Schaum am Zielort zu erzeugen, statt fertiges Material zu pumpen — siehe Anlagentechnik.
Boden- und Dachestriche
Typische Rohdichte: 300 bis 800 kg/m3
Ein Schaumbetonestrich erfüllt drei Aufgaben zugleich: Er gleicht die Rohdecke aus, erhöht den Wärmedurchlasswiderstand und tut dies ohne die Eigenlast, die ein Zementestrich gleicher Dicke einbrächte. Im Bestand, wo die vorhandene Konstruktion keine Reserven hat, macht diese Kombination die Lösung überhaupt erst möglich.
Praktische Punkte:
- Das Material nivelliert sich selbst; Lehren dienen der Höhenfestlegung, nicht der Verdichtung.
- Die Oberflächenhärte ist gering. Ein Schaumbetonestrich braucht fast immer eine Nutzschicht oder einen dichteren Überzug — üblich sind 30 bis 50 mm Zementestrich oder Ausgleichsmasse — bevor ein Bodenbelag verlegt wird.
- Das Trocknungsschwinden ist hoch; Bewegungsfugen sind für das tatsächliche Maß zu bemessen und nicht aus der konventionellen Estrichpraxis zu übernehmen.
- Fußbodenheizungsrohre können eingebettet werden, aber die thermische Auslegung ist zu prüfen: Dieselbe geringe Leitfähigkeit, die den Estrich attraktiv macht, verzögert auch die Wärmeabgabe in den Raum.
Ein durchgerechnetes Beispiel zur Massenermittlung samt Gefällezuschlag steht unter Mischungsentwurf und Berechnung.
Leichtverfüllung über weichem Untergrund
Typische Rohdichte: 400 bis 800 kg/m3
Als Damm- oder Widerlagerverfüllung wiegt Schaumbeton rund ein Viertel einer verdichteten Kiesschüttung. Auf weichem alluvialem oder torfigem Untergrund kann diese Lastminderung Baugrundverbesserung, Überschüttung und lange Konsolidierungszeiten überflüssig machen — weshalb der Baustoff regelmäßig bei Dammschüttungen im Straßenbau und bei Widerlagerhinterfüllungen auftaucht.
Nebeneffekte: Als gebundenes Material mit echter Kohäsion übt er weit geringeren Erddruck auf Widerlagerwände aus als eine Kiesschüttung und kann ohne Stützkonstruktion nahezu senkrecht abgeböscht werden.
Bemessungsrelevant sind hier der Auftrieb — eine Verfüllung mit 400 kg/m3 schwimmt auf, sodass der Grundwasserstand zu bewerten und die Verfüllung gegebenenfalls zu ballastieren ist — und die Dauerhaftigkeit unter dauernder Wassersättigung, wo die Rohdichteklasse auf die Exposition abzustimmen ist.
Steine, Platten und Hohlblockverfüllung
Typische Rohdichte: 500 bis 1200 kg/m3
In Formen gegossen oder als Großblock gegossen und grün mit Draht geschnitten, konkurrieren Schaumbetonsteine direkt mit autoklaviertem Porenbeton. Der Zielkonflikt lautet Investition gegen Produkteigenschaften: Ein Schaumbetonwerk kostet einen Bruchteil einer Porenbetonlinie und braucht keinen Autoklaven, während Porenbeton bei gleicher Rohdichte höhere Festigkeiten und ein weit geringeres Schwindmaß erreicht. Das ganze Bild steht auf der Vergleichsseite.
Zwei verwandte Anwendungen:
- Verfüllung von Hohlblocksteinen und Hochlochziegeln. Schaumbeton niedriger Rohdichte in die Kammern von Standardsteinen gegossen verbessert den Wärmeschutz, ohne Stein, Mörtel oder Verlegepraxis zu ändern.
- Fertigteil-Wand- und Sandwichplatten. Ein Schaumbetonkern zwischen dichteren Deckschichten ergibt ein Element, das trägt und dämmt.
Dämmplatten und Dämmschichten
Typische Rohdichte: 100 bis 300 kg/m3
Bei sehr niedrigen Rohdichten wird Schaumbeton zu einem Dämmstoff, der zufällig mineralisch ist: nichtbrennbar, formstabil, dampfdurchlässig und frei von den Brand- und Entsorgungsfragen organischer Dämmplatten. Eine Wärmeleitfähigkeit von rund 0,04 bis 0,09 W/(m·K) über dieses Band erreicht kein Polyurethan, liegt aber nahe an Mineralwolle bei gleichzeitig starrer, zementgebundener Struktur.
Der schwierige Teil ist die gleichmäßige Herstellung, und das ist eine Frage des Schaumbildners: Bei 150 kg/m3 besteht das Material zu über 90 Prozent aus Luft, und nur ein sehr stabiler Schaum überdauert die Ruhephase.
Notbremsbetten an Flughäfen
Typische Rohdichte: 200 bis 400 kg/m3
Ein Notbremsbett am Ende einer Start- und Landebahn besteht aus einem gezielt zerdrückbaren Material, das unter den Rädern eines über die Bahn hinausrollenden Flugzeugs fortschreitend versagt und es ohne strukturelle Schäden zum Stehen bringt. Zellenbeton ist dafür der etablierte Baustoff, weil sein Bruchverhalten über die Rohdichte präzise eingestellt werden kann: Das Bett muss stark genug sein, um sein Eigengewicht zu tragen und der Witterung zu widerstehen, und schwach genug, um unter einer festgelegten Radlast vorhersagbar zu versagen. Wenig anderes bietet diese Kombination in dauerhafter, witterungsbeständiger und nichtbrennbarer Form.
3D-Druck und aktuelle Forschung
Für die additive Fertigung im Bauwesen ist Schaumbeton naheliegend: Er ist pumpfähig, braucht keine Verdichtung, und seine Rohdichte lässt sich während der Herstellung verstellen, sodass ein gedrucktes Bauteil seine Dichte grundsätzlich der örtlichen Beanspruchung anpassen könnte. Die Hindernisse sind ebenso deutlich — gedrucktes Material muss unmittelbar nach dem Austrag formstabil sein, was schnelles Ansteifen erfordert, während die Schaumstabilität eine langsame, ungestörte Ruhephase verlangt. Beides in Einklang zu bringen ist ein offenes Problem, und die veröffentlichten Arbeiten bewegen sich im Labormaßstab.
Das weitere Forschungsbild, einschließlich Faserbewehrung, Optimierung des Porengefüges und Dauerhaftigkeit, steht auf der Forschungsseite.
Wo Schaumbeton nicht hingehört
Die Grenzen klar zu benennen ist nützlicher als eine weitere Erfolgsgeschichte.
- Bewehrte tragende Bauteile. Geringe alkalische Reserve, schnelle Karbonatisierung und hohes Schwindmaß machen Schaumbeton ohne zusätzlichen Schutz zu einer schlechten Umgebung für einbetonierten Stahl. Bewehrte Schaumbetonbauteile gibt es, sie erfordern jedoch eine ausdrücklich geplante Korrosionsschutzlösung.
- Freiliegende Nutzflächen. Oberflächenhärte und Abriebwiderstand sind gering. Es braucht einen Überzug.
- Dauerhaft wassergesättigte Exposition ohne Dauerhaftigkeitsnachweis. Ist das Porensystem einmal durch Risse geöffnet, dringt Wasser ein und bleibt.
- Überall dort, wo die Festigkeit die maßgebende Anforderung ist. Wenn die Ausschreibung von der Druckfestigkeit und nicht von Gewicht, Wärmeschutz oder Einbauverfahren bestimmt wird, leisten konventioneller Beton oder Leichtbeton mit leichter Gesteinskörnung dasselbe besser und günstiger.
- Trennwände mit Schalldämmanforderung. Die Luftschalldämmung folgt der Masse. Eine leichte Wand ist ein schlechterer Schallschutz, ungeachtet aller Absorptionswerte.
Zuletzt geprüft: