Wärmeleitfähigkeit von Beton
Zusammenspiel von dichte und wärmeleitfähiger
Die Wärmeleitfähigkeit von Beton beschreibt die Fähigkeit des Werkstoffs, Wärme zu übertragen und wird im Wesentlichen durch Rohdichte, Gefügedichte und Feuchtegehalt bestimmt. Dichtere und feuchtere Betone leiten Wärme stärker, während porenreichere, leichtere Betone geringere Leitwerte aufweisen. Diese Eigenschaft ist für die Planung von Bauteilen, das thermische Verhalten von Gebäuden und die Wärmeabfuhr in speziellen Anwendungen von zentraler Bedeutung.
Wo spielt die Wärmeleitfähigkeit von Beton im Alltag eine Rolle?
Die Wärmeleitfähigkeit von Beton beeinflusst zahlreiche praktische Aspekte im Bauwesen. Im Gebäude- und Hochbau trägt sie zur thermischen Behaglichkeit und Energieeffizienz bei, da Beton Wärme speichert und zeitversetzt wieder abgibt. Diese Speicherfähigkeit wirkt sich positiv auf das Raumklima aus – insbesondere bei massiven Bauteilen wie Decken, Wänden oder Bodenplatten.
In Kabel- und Leitungsbettungen hingegen ist eine gezielt hohe Wärmeleitfähigkeit gefragt. Hier sorgt der Beton oder Verfüllbaustoff dafür, dass die entstehende Wärme aus elektrischen Leitungen zuverlässig in das umgebende Erdreich abgeführt wird. Das schützt Kabelsysteme vor Überhitzung und erhöht deren Betriebssicherheit und Lebensdauer.
Bei massigen Bauteilen wie Fundamenten, Brückenpfeilern oder dicken Wandscheiben spielt die Wärmeleitfähigkeit zudem eine Rolle im Temperatur- und Rissmanagement. Während der Hydratation entsteht Wärme, die im Inneren nur langsam abgeführt wird. Eine angepasste Materialwahl und Temperaturüberwachung sind daher entscheidend, um Spannungen und Risse zu vermeiden.
Anwendungen
- Decken
- Wände
- Bodenplatten
- Kabel- und Leitungsbettungen
- massige Bauteile
- Fundamente
- Brückenpfeiler
- dicke Wandscheibe
Einflussfaktoren & schnelle Richtwerte
Die Wärmeleitfähigkeit von Beton hängt im Wesentlichen von seiner Rohdichte, der Feuchtigkeit und dem inneren Gefüge ab. Grundsätzlich gilt: Je dichter und feuchter ein Beton ist, desto besser leitet er Wärme. Porenreiche, trockene Betone hingegen wirken stärker wärmedämmend. Auch die Gesteinskörnung beeinflusst den Wärmestrom – dichte mineralische Zuschläge erhöhen ihn, leichte oder poröse Zuschläge senken ihn.
Als Orientierung dienen die Bemessungswerte für Leichtbeton nach DIN 4108-4:
- Rohdichteklasse D 1,0 → etwa 0,44 – 0,49 W/(m·K)
- Rohdichteklasse D 2,0 → etwa 1,35 W/(m·K)
Diese Werte verdeutlichen, wie stark sich das thermische Verhalten durch die Rohdichte verändert. Leichtbetone und Infraleichtbetone liegen im unteren Bereich dieser Skala und zeigen besonders geringe Wärmeleitfähigkeiten. Das ist ein Vorteil, wenn hohe Dämmwirkung oder energieeffiziente Wandkonstruktionen gefragt sind.
Die Wärmeleitfähigkeit von Beton wird in mehreren Normen beschrieben und über standardisierte Verfahren geprüft:
- DIN 4108-4 enthält Bemessungswerte der Wärmeleitfähigkeit für Leichtbetone, sortiert nach Rohdichteklassen (D 1,0 bis D 2,0). Diese Werte dienen als Planungsgrundlage für den Wärmeschutz von Gebäuden.
- DIN EN 12664 legt das Prüfverfahren für die Bestimmung der Wärmeleitfähigkeit und des Wärmedurchlasswiderstands fest. Dabei wird an Probekörpern gemessen, wie viel Wärme bei definiertem Temperaturgefälle übertragen wird.
- DIN EN 12524 bietet eine Übersicht tabellierter λ-Werte verschiedener Baustoffe – unter anderem für Normalbeton, Leichtbeton und andere mineralische Materialien.
Bei der Einordnung von Betonen sind die Rohdichteklassen ein zentraler Faktor:
Leichtbeton umfasst Werkstoffe mit Rohdichten zwischen etwa 800 und 2.000 kg/m³, während Normalbeton darüber liegt. Je niedriger die Rohdichte, desto geringer ist in der Regel die Wärmeleitfähigkeit.
Auch Randbedingungen wie Feuchte und Bauteilgröße spielen eine wichtige Rolle. Bei massigen Bauteilen, etwa Fundamenten oder Brückenpfeilern, kann der Wärmestau durch Hydratationswärme zu hohen Temperaturunterschieden führen. Eine angepasste Betonzusammensetzung und eine kontrollierte Temperaturführung sind daher entscheidend, um Spannungen und Risse zu vermeiden. Ebenso wirken sich Feuchteklassen auf die Bemessung der Wärmeleitfähigkeit aus, da nasse Bauteile Wärme besser leiten als trockene.
Materialklassen im Überblick
Je nach Zusammensetzung und Rohdichte unterscheidet sich das Wärmeleitverhalten von Beton deutlich. Die folgenden Hauptklassen zeigen, wie sich Bauweise und Einsatzgebiet auf die Wärmeleitfähigkeit auswirken.
Normalbeton / Stahlbeton
Normal- und Stahlbeton besitzen ein dichtes Gefüge und damit mittlere bis höhere Wärmeleitfähigkeiten. Sie leiten Wärme gleichmäßig durch das Material und speichern sie über längere Zeiträume.
Leichtbeton
Leichtbeton weist aufgrund seiner geringeren Rohdichte und des höheren Porenanteils eine niedrigere Wärmeleitfähigkeit auf. Er eignet sich besonders für tragende und nichttragende Außenwände, bei denen gute Wärmedämmung und geringes Gewicht gefragt sind. Die DIN 4108-4 liefert dafür Bemessungswerte, die von etwa 0,44 bis 1,35 W/(m·K) reichen, abhängig von der jeweiligen Rohdichteklasse. Damit lässt sich Leichtbeton gezielt zur Verbesserung des Wärmeschutzes einsetzen.
Infraleichtbeton
Der Infraleichtbeton stellt die konsequente Weiterentwicklung des Leichtbetons dar. Durch den Einsatz hochporöser Zuschläge und eine besonders geringe Rohdichte erreicht er sehr niedrige Wärmeleitfähigkeiten. Dadurch können monolithische Außenwände ohne zusätzliche Dämmschichten realisiert werden. Neben der vereinfachten Bauweise überzeugt Infraleichtbeton durch ein ausgeglichenes Raumklima und hohe Dauerhaftigkeit – ein Werkstoff, der konstruktive und energetische Anforderungen in einem Material vereint.
Lösungen für gezielt hohe Wärmeleitfähigkeit
Während bei Gebäudebauteilen häufig eine niedrige Wärmeleitfähigkeit gewünscht ist, gilt in bestimmten Anwendungen das Gegenteil: Hier soll Wärme möglichst schnell abgeführt werden. Das betrifft vor allem den Bereich der Energieinfrastruktur, etwa bei der Verfüllung von Kabel- und Leitungsgräben.
Spezielle wärmeleitfähige Verfüllbaustoffe sorgen dafür, dass die entstehende Wärme aus elektrischen Leitungen zuverlässig in das umliegende Erdreich abgeführt wird. Dadurch lassen sich Überhitzungen und Ausfälle vermeiden und die Betriebssicherheit erhöhen. Gleichzeitig ermöglichen solche Materialien eine hohlraumfreie Umhüllung der Kabel sowie flachere und schmalere Trassen, was Bauzeit und Kosten deutlich reduziert.
Wärmeleitfähige Betone von Holcim
Mit Holcim Thermaflow bietet Holcim eine speziell entwickelte Betonlösung für Anwendungen, bei denen eine gezielt hohe Wärmeleitfähigkeit gefordert ist, zum Beispiel bei der Einbettung von Stromkabeln oder Rohrleitungen. Die Produktvarianten Holcim Thermaflow Concrete und Holcim Thermaflow Fill (Verfüllbaustoff) erreichen eine extern verifizierte Wärmeleitfähigkeit von ≥ 1,5 W/(m·K).
Die Herstellung erfolgt im Mischwerk unter werkseigener Produktionskontrolle, wodurch das gewünschte Rezepturziel und eine gleichbleibend hohe Qualität dauerhaft sichergestellt werden. Die Betone besitzen eine fließfähige bis leichtverdichtende Konsistenz, füllen Gräben hohlraumfrei aus und erfordern keine zusätzliche Verdichtung. Das reduziert Bauzeit und Kosten und sorgt für einen sicheren, wirtschaftlichen Bauablauf.
Weitere Details zu anwendungsoptimierten Varianten finden Sie unter wärmeleitfähige Verfüllbaustoffe.
Kontaktieren Sie uns für weitere Informationen zu wärmeleitfähigen Betonen. Unsere Fachberater unterstützen Sie gerne bei der Auswahl der passenden Lösung für Ihr Projekt.
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FAQ
Häufige Fragen zur Wärmeleitfähigkeit von Beton
Vor allem Rohdichte, Feuchte und die Art der Zuschläge. Dichtere und feuchtere Betone leiten Wärme besser als leichte oder trockene.
Die DIN 4108-4 nennt für Leichtbeton Bemessungswerte von etwa 0,44 bis 1,35 W/(m·K), abhängig von der Rohdichteklasse.
Nach DIN EN 12664 wird die Wärmeübertragung an Prüfkörpern gemessen. So lassen sich reproduzierbare λ-Werte ermitteln.
Eine hohe Wärmeleitfähigkeit sorgt dafür, dass entstehende Wärme aus Stromleitungen sicher ins Erdreich abgeleitet wird und die Systeme zuverlässig arbeiten.
