Baumaterial : Baustoffe im Faktencheck

Laut Beton Dialog Österreich ist Beton der der meistverbaute Werkstoff der Welt. Doch wie entsteht Beton? Beton ist ein äußerst vielseitiger und flexibler Baustoff, der in entsprechend vielen Zusammensetzungen auftaucht. Beton ist formbar – ein Gemisch aus Zement, Gesteinskörnung und Anmachwasser. Es handelt sich also um ein System aus zwei Komponenten, die dauerhaft durch ein Bindemittel verbunden werden. Um die Flexibilität zu erweitern, kann Beton außerdem Zusatzstoffe und -mittel enthalten.

Der normale Zementbeton, also die häufigste Art dieses Baustoffs, besteht aus Zement, Wasser und Gesteinskörnungen sowie eventuell Zusätzen zur Beeinflussung bestimmter Eigenschaften. Die Gesteinskörnungen – früher „Zuschlag“ genannt – bestehen normalerweise aus Kies oder Sand. Das Bindemittel, das die Zuschlagteilchen miteinander verkittet, ist der aus Wasser und Zement gebildete Zementleim.

Frischbeton wird an Ort und Stelle produziert oder als Transportbeton angeliefert und in eine vorgefertigte Form eingebracht – die Schalung. Ist der Beton erhärtet, wird die Schalung entfernt. Die zweite Möglichkeit ergibt sich durch die Herstellung von Fertigteilen, die zum Bauwerk transportiert werden und dort am entsprechenden Ort eingebaut werden.

Dauerhafter Kalkmörtel wurde bereits vor Jahrtausenden als Bindemittel genutzt. In der heutigen Türkei konnte diese Bauweise an Bauwerksresten nachgewiesen werden, die mindestens 10.000 Jahre alt sind. Die Ägypter verwendeten für ihre Pyramiden gebrannten Kalk. Die Römer entwickelten das opus caementitium, was so viel heißt wie „Werk aus Bruchstein“ und woraus auch das Wort Zement abgeleitet wurde. Dieser Baustoff, auch bekannt als „römischer Beton“ oder Kalkbeton, bestand aus gebranntem Kalk, Wasser und Sand, gemischt mit Ziegelmehl. Gebaut wurden mit ihm unter anderem Aquädukte und Katakomben.

Die Bezeichnung Beton kommt aus dem Altfranzösischen: Bethyn hieß Mauerwerk, und diese war abgeleitet vom lateinischen Wort Bitumen, was “schlammiger Sand” oder “Bergteer” bedeutete.
Die Wortschöpfung Beton geht auf Bernard de Bélidor zurück, einen französischen Architekten und Ingenieur, der den Begriff 1753 in seinem Werk Architecture hydrauliqueals Synonym für ein Mörtelgemisch benutzte. Der Rest ist Geschichte …

Bei der zukunftsweisende Wohnhausanlage „Viertel hoch Zwei“ der gemeinnützige Wohnungsgesellschaft Arthur Krupp Ges.m.b.H., einer Tochter der Wien-Süd, in Theresienfeld wurde ein ausgeklügeltes Energiesystem mit Bauteilaktivierung verwirklicht. Vor zwei Jahren, als der Rohbau des Wohnbaus bereits stand, meinte Christof Anderle, Geschäftsführer des Bauträgers Arthur Krupp GmbH: „Die Zukunft des Heizens ist das Kühlen im Sommer“. Er sollte recht bekommen. Die Kühlung wird immer mehr an Bedeutung gewinnen. Hier stellt die Bauteilaktivierung eine wirtschaftliche Lösung dar, die in Zusammenarbeit mit der Energiewirtschaft eine Win-win-Situation für alle Beteiligten schafft.

Das unterstreicht man auch bei VÖZ, der Vereinigung der österreichischen Zementindustrie: „Die Bauteilaktivierung etabliert sich im mehrgeschoßigen Wohnbau wie auch bei Bürobauten und hat angesichts der aktuellen Hitzewelle ihr Potenzial gezeigt. Die innovative Technologie wird als Klimaschutzmaßnahme bereits in einigen Bundesländern wie auch vom Klima- und Energiefonds gefördert “, so Sebastian Spaun, Geschäftsführer VÖZ, in seinem Resümee über das Jahr 2021.

Gebäude aus Beton können mit dem System der Bauteilaktivierung ausgestattet werden, das die Speicherfähigkeit des Baustoffs nutzt. Wenn die Energie dafür aus Erneuerbaren kommt, ist der fossilfreie Kreislauf perfekt. Die ersten großvolumigen Praxisbeispiele wie der Marina Tower, der Wohnbau MGG22 vom Bauträger Neues Leben und der M2plus Immobilien GmbH oder die Wohnhausanlage des Bauträgers in Theresienfeld, bestätigen die Funktionsfähigkeit der Technologie. Die Räume sind angenehm temperiert, ohne Zugluft, ohne Geräusch – eine Klimaanlage ist nicht erforderlich.

Beton kann mehr: Der neu gestaltete Petersplatz im Herzen von Wien ist ein Beispiel für eine klimafitte Sanierung eines historischen Platzes. Der erste Teil der neuen Gestaltung wurde mit Pflastersteinen aus Beton fertiggestellt. Die hellen Betonsteine sorgen dafür, dass sich die Oberfläche in den Sommermonaten nicht so stark erhitzt und dass Regenwasser versickern kann. Durch den Wasserrückhalt auf der Fläche wird die Kanalisation entlastet und das Mikroklima verbessert, da die Verdunstung besonders in der wärmeren Jahreszeit zu einer Temperaturreduktion führt.
Insgesamt werden über 7.000 m² rund um die Peterskirche angepasst an den Klimawandel gestaltet. Das Projekt wurde auf Initiative der Stadt Wien gemeinsam mit privaten Unterstützern realisiert.

2021 erwirtschaftete die österreichische Zementindustrie einen Umsatz von 517,5 Millionen Euro – um 12,5 Prozent mehr als 2020. Insgesamt produzierten die acht Zementwerke 2021 an die 5,6 Millionen Tonnen Zement – das sind 6,5 Prozent mehr als im Jahr 2020.

Das Umsatzplus ist vor allem auf den Hochbau, insbesondere den Wohnungshochbau zurückzuführen – im Tiefbau zeigt sich die Auftragslage abgesehen von Großprojekten wie U-Bahn- und anderen Tunnelbauten eher rückläufig.

Die Kennzahlen 2021 belegen die Bemühungen der österreichischen Zementindustrie.

Lesen Sie hier unser SOLID-Interview mit dem neuen VÖZ-Präsident Berthold Kren.

Die Zementproduktion reduziert ihren CO₂-Ausstoß laufend und zukünftig werden Treibhausgase zu neuen Werkstoffen – Stichwort Carbon-to-Product – weiterverarbeitet werden können, womit die Zementindustrie in puncto Kreislaufwirtschaft eine steile Vorgabe für andere Industriebranchen liefert.

Zement und Beton können zu 100 Prozent wiederverwendet werden. Pro Tonne Zement wurden bereits 447 Kilogramm an alternativen Materialien einer neuerlichen Verwertung zugeführt. Verbesserungen gab es zudem bei der Emission von Luftschadstoffen, beispielsweise wurde bei Staub eine Reduktion um 12 Prozent im Vergleich zu 2020 erzielt.

Wenn Kinder ein Haus bauen, dann setzen sie dabei meist einen Spielstein auf den anderen. Banal verglichen ist dies auch auf den realen Baustellen so - oder war lange so. Doch im Zeitalter von BIM, Digitalisierung und der Verfügbarkeit von vielen anderen Baustoffen hat sich auch dieses traditionellen Bauen verändert. So ist das Thema Vorfertigung auch bei Gebäuden aus Ziegeln möglich. Erst unlängst übernahm Wienerberger ein Fertigteil-Werk. Bausteine müssen nicht mehr unbedingt von Menschen, Mauern, aufeinander gesetzt werden. In Australien macht das schon ein Ziegel-Roboter.

Es sind einige Gründe, die das Bauen mit Ziegeln attraktiv machen (siehe auch Kasten) - begonnen bei der Wertbeständigkeit über die Formbeständigkeit bis hin zur Ökologie. Ziegel weisen eine hohe Recyclingfähigkeit auf – mineralische Baustoffe wie der Ziegel lassen sich problemlos wiederverwenden, z. B. als Zuschlag bei der Herstellung neuer Baustoffe, als Unterbaumaterial im Straßenbau, für Lärmschutzwände, als Tennismehl etc. Mehr dazu lesen Sie weiter unten.

Erfahren Sie, warum in Oberösterreich manche Ziegelwerke im Winter still stehen.

Ein wichtiger Aspekt in Zeiten der Energiekrise und des bevorstehenden Winters ist die Wärmespeicherfähigkeit von Ziegeln. Dadurch erfüllen sie je nach Wandsystem auch die Anforderungen des Niedrigenergiehaus- und Passivhaus-Standards. Durch die rasche Austrocknung und die niedrige Gleichgewichtsfeuchte erreichen Ziegelbauten besonders rasch den optimalen Wärmeschutz und es werden Heizkosten gespart. Zudem wird die passive Sonnenenergie durch Erwärmung, Speicherung und spätere Abgabe der Wärme genutzt.

So können Heizkosteneinsparungen erzielt werden. Temperaturschwankungen werden durch die Auf- oder Abgabe von Wärme und Feuchtigkeit ausgeglichen – im Winter bleibt das Haus warm, im Sommer angenehm kühl.

In Österreich gewann der Objekt-Holzbau im Jahr 2021 Marktanteil. Speziell im Wohnbau war Holz besonders beliebt, zeigen aktuelle Daten einer Marktstudie. In den kommenden Jahren ist mit der Fertigstellung von mehr als 180 neuen Mehrfamilienhäusern in Holzbauweise zu rechnen. Die Errichtung von Gebäuden aus Holz verursacht weniger CO₂ als die Errichtung von Gebäuden aus mineralischen Baustoffen. Am Beispiel eines 6-geschossigen Wohnbaus mit 53 Wohnungen (Lorystraße, 1110 Wien) zeigt sich, dass der Holzbau um 93 Prozent weniger CO₂ verursacht. Beim Holzbau sind im Unterschied zum mineralischen Massivbau Wände, Decken und das Dach aus Holz.

Der Holzbau ist in den Bereich des großvolumigen und mehrgeschossigen Bauens also vorgedrungen wie man auch bei pro:holz Austria unterstreicht. Bauen mit dem Baustoff Holz erfordert aber andere Herangehensweisen beim Planen und Bauen als bisher gewohnt. Grundvoraussetzung zur Nutzung der wirtschaftlichen Vorteile des Holzbaus ist, dass das entsprechende Know-how bei den technischen Fachplaner:innen und ausführenden Unternehmen sowie auch im Bereich des Entwurfs, der Ausschreibung, der Vergabe, der Vertragsstruktur und der Finanzierung vorhanden ist.

o Holzbau muss von Anfang an als Bauweise in der Planung und in den Prozessen vorgesehen werden. Eine integrale Vorgehensweise bei der Planung ist eine wichtige Voraussetzung zum Erfolg.

o Die spezifischen Anforderungen des Holzbaus müssen allen Projektbeteiligten bekannt sein.

o Die Vorteile der Vorfertigung gehören genutzt, um daraus eine deutlich kürzere Bauzeit zu erreichen.

o Schnelles und präzises Bauen durch Vorfertigung: Das neue Bauen mit Holz zeichnet sich durch einen hohen Vorfertigungsgrad aus. Bauteile und Module (Wände, Decken, ganze Zimmer aus Holz) werden präzise und witterungsunabhängig im Werk vorgefertigt und auf der Baustelle nur mehr zusammengefügt. Das bringt viele Vorteile: Kurze Bauzeiten, lärm- und störungsarme Baustellen, hohe Passgenauigkeit.

o Geringes Gewicht: Holz hat eine hohe Tragfähigkeit bei geringem Eigengewicht. Das bedeutet, dass Bauteile aus Holz leichter sind als gleichwertige aus Beton, Stahl oder Ziegel. Holzbauten brauchen dadurch kleinere Fundamente, was Platz und Kosten spart. Gebäudeaufstockungen sind aus statischen Gründen oft nur mit dem leichten Baustoff Holz möglich. Holz eignet sich besonders zur Nachverdichtung in Städten und trägt damit zur Bodenschonung bei.

o Im Brandfall berechenbar: Holz kann brennen, dennoch sind Holzhäuser mindestens so sicher wie Häuser aus anderen Materialien. Wie alle anderen Bauten müssen Holzbauten die behördlichen Sicherheitsbestimmungen erfüllen. Wenn es zu einem Brand kommt, ist das Brandverhalten von Holz im Gegensatz zu anderen Baustoffen gut berechenbar und kontrollierbar. Holz brennt langsam ab. Unter der verkohlten Schicht bleibt es unbeschädigt, die Tragfähigkeit bleibt lange erhalten.

Bezogen auf die errichteten Nutzflächen hat sich der Holzbau zwischen 1998 und 2018 von 14 auf 24 Prozent gesteigert, das heißt rund ein Viertel des Bauaufkommens im Hochbau ist aus Holz. Der Holzbauanteil verteilt sich dabei zu 53 Prozent auf Wohnbau (neu errichtete Ein- und Mehrfamilienhäuser sowie Zu- und Umbauten) und zu 47 Prozent auf Nicht-Wohnbau (Öffentliche Bauten, Gewerbe- und Industriebauten, landwirtschaftliche Zweckbauten).

Steigerungen besonders im Wohnbau

Betrachtet man nur das Segment Wohnbau, ist die Steigerung noch deutlicher. Hier hat der Holzbauanteil mit einem Anstieg von 10 auf 23 Prozent besonders kräftig zugelegt. 44 Prozent der in Holz errichteten Wohnnutzflächen sind Zu- und Umbauten, 37 Prozent Einfamilienhäuser und 19 Prozent Mehrfamilienhäuser.

Potenziale im Mehrgeschossigen Wohnbau und im Öffentlichen Bau

Generell zeigt sich auf dem erreichten hohen Niveau eine Verflachung der Wachstumskurve in den letzten Jahren. Allerdings entwickeln sich einzelne Gebäudekategorien - insbesondere im Bereich großvolumigen Bauens - deutlich entgegen diesem Trend: Im Segment Mehrfamilienhäuser, zu dem neben Doppel- und Reihenhäusern auch größere, mehrgeschossige Wohnbauten zählen, startete der Holzbau 1998 mit gerade einmal 1 Prozent Holzbauanteil, schaffte bis 2008 einen Zuwachs auf 4 Prozent und liegt 2018 schon bei 11 Prozent. Eine ähnliche Entwicklung vollzieht sich im Öffentlichen Bau. Auch hier bewegte sich der Holzbau von nur 1 Prozent Holzbauanteil 1998 auf 5 Prozent 2008 und 19 Prozent 2018 (alle Anteile wiederum bezogen auf die Nutzfläche).

Aufgrund der Entwicklungen in den vergangenen Jahren kann davon ausgegangen werden, dass der Holzbau in diesen Segmenten weiter Marktanteile gewinnen wird und hier seine größten Zukunftspotentiale liegen. Sowohl bei Mehrfamilienhäusern als auch bei Öffentlichen Bauten kommen fast nur mehr vorgefertigte Holzelemente zum Einsatz, insbesondere die Massivholzbauweise mit Brettsperrholzplatten hat stark zugenommen. Gerade beim großvolumigen Bauen kann Holz seine Vorteile eines hohen Vorfertigungsgrads, der präzises und effizientes Bauen erlaubt, voll ausspielen. Hinzu kommen die ökologischen Vorzüge als nachwachsendes Baumaterial, die angesichts von Klimaschutz und Ressourcenschonung vor allem im urbanen Raum immer wichtiger werden.

Die vier „R“ des Stahlbaus – Reuse, Reduce, Remanufacture und Recycle – sind laut Arno Sorger, Präsident des Österreichischen Stahlbauverbandes, überzeugende Argumente, bei denen Ökonomie und Ökologie jHand in Hand gehen. Man müssen diese Themen Umnutzung, Materialeinsparung, Wiederverwendbarkeit und Rezyklierbarkeit im Stahlbau noch besser darstellen. Stahlbau punkte sowohl im Neubau als auch in der Erhaltung. Das langfristige Ziel ist, Stahl als das nachhaltiges Baumaterial zu positionieren, bei welchem Ökonomie und Ökologie Hand in Hand gehen.

Schon 2003 hat Baustoffexperte Peter Maydl eine Studie mit dem Thema „Stahl im Hochbau – ein nachhaltiger Werkstoff?“ verfasst, dazu sagt er heute: „An den Möglichkeiten der Bewertung hat sich viel, an der grundsätzlichen Aussage nicht allzu viel geändert. Diese ist, dass sich der Stahlbau weit unter seinem Potenzial verkauft. Stahlbau hat ein Kreislaufpotenzial wie kein anderer Werkstoff – mit Ausnahme von Aluminium, dort aber auch nur beim Recycling und nicht bei der Herstellung von Primär- aluminium.“

Der Grund: Beim Stahlbau gibt es wie beim Holzbau eine Montagebauweise. Er kann daher auf engem Raum in kürzester Zeit errichtet werden. Durch die Montagebauweise können Stahlbauwerke relativ einfach de- und neu montiert werden – abhängig davon, ob man Steck-, Schraub- oder Schweißverbindungen verwendet. Schraubverbindungen zu öffnen, ist ebenfalls zerstörungsfrei möglich und man kann den Träger weiter verwenden.

Stahl punkte also, so Maydl, beim Thema der Wiederverwendung („Reuse“). Und beim zweiten großen „R“, dem „Recycling“, gebe es beim Stahl auch „sicher kein Downcycling“ wie bei anderen Baustoffen.

Laut Maydl könnte man den Stahlbau als ein "Gesamtkunstwerk" betrachten, das ökonomische und technisch-funktionale Vorteile mit einem gar nicht so großen ökologischen Rucksack kombiniert, bezogen auf den Lebenszyklus. Den mit den aktuellen Herstellungstechnologien verbundenen, energetischen CO₂-Rucksack des Werkstoffs Stahl kann und soll man nicht kleinreden. Aber der Stahlbau als Bauweise ist ökologisch sicher besser, als allgemein angenommen wird – insbesondere im Rahmen einer konsequenten Kreislaufwirtschaft, wie sie von der Europäischen Kommission als Bestandteil des Green Deal und im Rahmen der New European Bauhaus-Initiative stark forciert wird.

Damit bietet sich Architekten und Ingenieuren eine bisher nicht dagewesene Möglichkeit, ein neues Denken in Entwurf und Konst- ruktion auf Basis einer nachhaltigen Entwicklung in der Baupraxis umzusetzen, ohne den Umgang mit dem Gebäudebestand zu vergessen.

Bauprodukte wieder dem Bauprozess zuzuführen gewinnt in Zeiten von Teuerung und Materialknappheit immer mehr an Bedeutung. SOLID besuchte unlängst das Recycling Center Himberg der Porr in Himberg. Lesen Sie hier, was die neue Aufbereitungsanlage für Mineralwolle kann.

Überarbeitet wurde aber auch die ÖNORM 3151. Sie soll die besten Voraussetzungen schaffen, um aus alten Gebäuden „neue“ Recycling-Baustoffe zu gewinnen. Es gilt, die Guten zu nutzen und die Schadstoffe auszusortieren. Die Norm liefert dafür viele Werkzeuge. SOLID sprach darüber mit Martin Car. Der Geschäftsführer des Österreichischen Baustoff-Recycling Verbandes arbeitete an der aktualisierten Abbruchnorm B 3151 als Vorsitzender im Komitee 157.09 (Abfallwirtschaft) maßgeblich mit. Hier erfahren Sie die Details.

Kreislaufwirschaft ist mittlerweile bei allen Baustoffen angekommen. Es gibt sogar ambitionierte Ansätze, Städte als Bergwerke zu nutzen. Damit könnte der Ressourcenknappheit entgegen gewirkt werden. Das deutsche Heidelberg setzt mit dem Pilotprojekt "Circular City - Gebäude-Materialkataster für die Stadt Heidelberg" als erste Stadt Europas auf das Urban Mining-Prinzip. Mit dem Pilot-Vorhaben will Heidelberg als Pionier der Kreislaufwirtschaft in der Stadtentwicklung und im Städtebau vorangehen.