Was leicht ist, fällt schwer
Neubauprojekt mit Dämmbeton, Ulm

Im Herzen von Ulm steht ein markanter Neubau, der moderne Architektur gekonnt mit der traditionellen Bauweise der Münster-Stadt verbindet. Das Erdgeschoss des Mehrzweckgebäudes wurde monolithisch aus leichtem Dämmbeton hochgezogen. Bei der Herstellung und Verarbeitung des innovativen und nachhaltigen, aber bislang wenig erforschten Materials galt es, große Herausforderungen zu meistern. Mit viel Know-how, Geduld, Experimentierfreude und den gemeinsamen Anstrengungen aller am Projekt Beteiligten verlief am Ende doch alles glatt.  

Moderne Architektur in historischer Umgebung stellt mancherorts ein Reizthema dar. Nicht so in Ulm: Im Zuge der Stadtreparatur ist um den Hans-und-Sophie-Scholl-Platz eine Neue Mitte entstanden, die große Anerkennung in Fachkreisen erfahren hat und sogar die Einwohner begeistert. Mehr noch: Die Ulmer sind richtig stolz auf das Münstertor, Stadthaus, Rathaus, Museum oder das neue Sparkassen-Gebäude – und das obwohl oder gerade weil ein Großteil davon aus Beton bzw. mit Sichtbetonfassaden gestaltet ist. 

Privates und öffentliches Nutzungskonzept belebt Stadtkern

Das Haus in der Karpfengasse 5 in der Nähe des Judenhofes hat Potenzial zur neuen Pilgerstätte von Liebhabern zeitgemäßer Baukunst aus Beton zu werden. Auf dem etwa 100 m2 großen Grundstück eines ehemaligen Parkplatzes steht heute ein Sichtbetonmonolith mit einer modernen Version des im mittelalterlichen Stadtkern von Ulm vorherrschenden Satteldachs. Der Fertigstellung im Herbst 2015 ging fünf Jahre zuvor ein Bewerbungsverfahren der Stadt Ulm voraus. Für ihren Entwurf wurden die Hochstrasser. Architekten mit dem 1. Platz ausgezeichnet. Das Planungskonzept des Ulmer Architekturbüros bezieht sich auf die historische Stadtbebauung, interpretiert diese aber behutsam neu: Das klare, einfache, ästhetische Gebäude fügt sich harmonisch in den Bestand ein und wertet den angrenzenden Stadtraum optisch und mit einer zusätzlichen öffentlichen Nutzung auf: Im Erdgeschoss gibt es eine Cafébar, im ersten sowie zweiten Obergeschoss liegen die Räume eines Architekturbüros, im dritten Stockwerk befindet sich eine Maisonettewohnung mit Dachterrasse inklusive Blick aufs Münster.

„Beton reizt uns kolossal, ganz einfach, weil man damit fast alles machen kann.“
Adrian Hochstrasser, Architekt BDA

Betonbauer aus Tradition und Leidenschaft

Architekt Adrian Hochstrasser und seine Mitarbeiter sind leidenschaftliche Betonbauer. „Das Material reizt uns kolossal, ganz einfach, weil man damit fast alles machen kann.“ Damit folgt er auch der Bau- und Gestaltungstradition seines Vaters Fred Hochstrasser. Der vielfach auch international ausgezeichnete Architekt war u.a. als Bauleiter an der Umsetzung der von Max Bill konzipierten HfG Hochschule für Gestaltung beteiligt und hat viele Architekturprojekte in Beton realisiert. „Ich habe eine große Affinität zu Beton. Ich bin in einem innengedämmten Sichtbetonhaus aufgewachsen“, so Hochstrasser. Diese frühe Prägung auf den Baustoff setzt sich im Werk des Architekten fort und deshalb sollte auch der Neubau in der Karpfengasse ursprünglich aus schlichtem Beton erstellt werden. 

Stein des Anstoßes: Dämmbeton

Doch während eines Aufenthaltes in der Schweiz stieß Hochstrasser bei einem Neubauprojekt zufällig auf Dämmbeton und war überrascht von der angenehmen, weichen und fast warmen Haptik dieses noch wenig verbreiteten Baumaterials. Laut Hersteller, der Schweizer Misapor AG, verfügt Dämmbeton u. a. wegen des beigemischten Glasschaumschotters über ideale Wärmedämmeigenschaften und ermöglicht  monolithisches Bauen aus einem Guss. „Er ist diffusionsoffen und sorgt somit für ein angenehmes Raumklima. Für mich ist das der Baustoff der Zukunft,“ schwärmt Hochstrasser. Also sollte beim Neubau in der Karpfengasse ebenfalls Dämmbeton eingesetzt werden, was sich in der Praxis schwieriger erwies als erwartet.

„Dämmbeton ist diffusionsoffen und schafft ein gutes Raumklima – ein innovativer Baustoff.“
Adrian Hochstrasser

Gutachten und Zulassungen im Einzelfall

Dämmbeton ist bislang nur wenig erprobt und fast nur in der Schweiz. Das erforderte zahlreiche Gutachten, Materialprüfungen sowie Zulassungen im Einzelfall (ZiE). Außerdem ließ sich die Haftungsfrage unter den Beteiligten – Lieferant, Betonwerk, Betontechnologe und Bauherr – nicht ohne weiteres klären. Auch die Suche nach einem Betonwerk, das bereit war, den Dämmbeton nach Zusammensetzung – also dem Rezept der MISAPOR AG – und in so geringer Menge herzustellen, war nicht einfach. Schließlich fand Adrian Hochstrasser in der Schwenk Zement KG einen innovativen Partner. Das Unternehmen mischt üblicherweise Betonchargen im drei- und vierstelligen Kubikmeterbereich an. Für die Karpfengasse wären es um die 80 Kubikmeter gewesen. „Im Vergleich zu einem gewaltigen Brückenpfeiler ist das ein Näpfchen voll, dennoch bleibt der Produktionsaufwand überschaubar“, verdeutlicht Hochstrasser. 

„Das alles entfachte nur unseren Ehrgeiz, zumal wir schon Erfahrung mit ähnlichen Materialen bei anderen Objekten hatten. Ein großer Reiz lag auch darin, ein Sichtbetongebäude in zentraler Lage in der Nähe des Münsters und unseres Firmensitzes zu erstellen“, erklärt Werner Rothenbacher, Leiter Anwendungstechnik Zement bei Schwenk Zement KG. Rothenbacher und seine Kollegen von Schwenk waren für die Herstellung und Lieferung des Dämmbetons vor Ort verantwortlich. Doch bevor überhaupt ein einziger Kubikmeter des Misapor-Dämmbetons verbaut werden konnte, mussten die Betontechnologen von Misapor und Schwenk die perfekte Mischung Dämmbeton aus Zement, Glasschaumschotter, Wasser, Fasern, Fließmitteln und Verzögerern erarbeiten. 

Was leicht ist, fällt schwer

Die Herstellung des Betons im Transportbetonwerk war anspruchsvoll: Die Fließeigenschaften waren weder über die Konsistenzmessung (Amperemeter) in der Betonmischanlage noch über optische Kontrolle abschätzbar. „Jede Charge musste beprobt und per Ausbreitmaß überprüft werden, um ggf. Korrekturmaßnahmen einzuleiten. Somit dauerte es mindestens eine Stunde, bis ein Mischfahrzeug befüllt war. Da die Misapor-Gesteinskörnung als eine Fraktion von 0-32 mm angeliefert wurde, bestand auch die Gefahr der Entmischung im Förderprozess. Der Dämmbeton ist schwer pumpbar und wurde per Kübel eingebaut. „Durch sein geringes Gewicht und dem hohen Bewehrungsanteil ist er auch schlecht geflossen“, erläutert Werner Rothenbacher. Und genau so verhielt sich das Material beim Betonieren der ersten Bauteile: Bei der Erstellung einer Probewand blieb ein Innenrüttler in der Bewehrung stecken. Optisch war diese aber in Ordnung. Doch bei der Herstellung der ersten Wand im Erdgeschoss sind ebenfalls Verarbeitungsprobleme aufgetreten. Also ließ Adrian Hochstrasser die Erdgeschosswand nach dem ersten Betonieren vollständig wieder abreißen: „Nach der Fehlbetonage der Erdgeschosswand waren die Mitarbeiter der Misapor AG bei jedem Betonierabschnitt vor Ort und haben mit hohem Einsatz und persönlicher Motivation die Qualität und die Verarbeitung sensibel nachjustiert“, so der Architekt. 

„Die erste Wand ließen wir komplett wieder abreißen.“
Adrian Hochstrasser

Beim zweiten Versuch hat es dann durch den massiven Einsatz von auf den Schalungswänden montierten Außenrüttlern funktioniert. Bei den Wänden der oberen Stockwerke setzte man direkt Innen- und Außenrüttler ein, was zu einer guten Verteilung und Verdichtung des Dämmbetons führte. Trotz Rüttelgassen waren einige Brüstungen sowie Aussparungen und Fensteröffnungen nicht vollständig verfüllt. Hier wurde der Dämmbeton nachträglich händisch eingebaut. 

Wandaufbau Erdgeschoss

Die Erdgeschosswände sind konzipiert als fugenlose Konstruktion aus monolithischem Dämmbeton (LC12/13 DIN EN 206-1) mit Glasschaumschotter aus Recyclingglas als Zuschlag (Sieblinie 0-32). In den oberen Geschossen wurden die Wände zweischalig mit Kerndämmung hergestellt. Die verwendete Dämmung besteht aus voll recyclingfähigem diffusionsoffenem EPS in WLG 0.029. Der monolithisch in einem Zuge gegossene Wandaufbau besteht aus einer inneren Tragschale mit 16 cm, einer diffusionsoffenen EPS-Dämmung mit 16cm und äußeren Vorsatzschale mit 12cm Stärke. Die Fixierung der Dämmung innerhalb der Schalung erfolgt über Abstandshalter aus Glasfaser, sogenannten „ThermoPins“, um den Wärmedurchgang zu minimieren. Der gesamte Aufbau mit  44cm Wanddicke hat einen U-wert unter 0,15 W/m²K und erreicht damit den Passivhausstandard.

 

 

Konventioneller Beton für die Zwischenwände und Geschossdecken

Da es insgesamt für den Einbau von Bauteilen im porösen Dämmbeton keine zugelassenen Verbindungsmittel gibt und damit eine rechtssichere Lastaufnahme  ausgeschlossen ist, wurden die Geschossdecken und die Wände im Aufzugschacht und im Treppenhaus konventionell betoniert. Auch die weiteren Lasten durch ein Dach aus Beton wären zu groß geworden. Deshalb wurde für das Satteldach eine eigens für dieses Projekt besandete Dachbahn auf einen klassischen Holzdachstuhl montiert. Durch das Sandungsmaterial ergibt sich ein homogenes Erscheinungsbild, das Haus wirkt wie ein gegossener Monolith.  

„Die offenporige, eher weiche Oberfläche funktioniert wie eine Klimaanlage und schluckt Schall.“ Adrian Hochstrasser

Nur nicht zu glatt

Die offenen Lunker im Dämmbeton lockern die Wandoberflächen auf und verleihen den Sichtfassaden einen lebendigen, geerdeten Charakter. Die unbehandelten Vollholzfenster aus goldbraunem Lärchenholz und die organische Eingangsfassade aus Metalllamellen bilden dazu einen schönen Farbkontrast. In den Büroräumen nimmt ein grauer Teppich die Farbwelt des Gebäudes auf und sorgt für ein einheitliches Bild. In der Wohnung im Obergeschoss sorgen Holzfußboden sowie der hölzerne Treppenaufgang und die Fensterverkleidungen aus Lärche mit Astlöchern in der Oberfläche für eine entspannte Atmosphäre. Im gesamten Gebäude ist eine Fußbodenheizung verlegt, doch groß genutzt wurde diese bislang nicht: „Die offenporige, eher weiche Oberfläche funktioniert wie eine Klimaanlage, wirklich kalt war es hier auch den Winter über noch nicht. Und die Wände absorbieren den Schall, so dass wir keine raumakkustischen Maßnahmen ergreifen mussten“, sagt Adrian Hochstrasser. Die Außenwände des Gebäudes wurden hydrophobiert und mit einer Opferschicht versehen, um unerwünschte Schmierereien ganz einfach zu entfernen. 

„Der hohe Bewehrungsanteil und das geringe Ausbreitmaß sind problematisch. Das System muss robuster werden.“
Werner Rothenbacher

Zukunftspotenzial mit Einschränkungen

Für den Architekten hat sich das Experiment gelohnt – auch wenn es rund fünf Jahre gedauert hat, bis das Gebäude bezugsfertig war und es bis dahin viele Abstimmungsphasen mit der Stadt Ulm nötig waren: „Der Bau ist innovativ und nachhaltig“. Inzwischen hat er sich längst mit seinem Büro in die erste und zweite Etage eingerichtet, der Rohbauunternehmer hat die 140 m2 große Maisonettewohnung bezogen. Auch Werner Rothenbacher bereut es nicht, seine Expertise in das herausfordernde Projekt eingebracht zu haben. Zumal sich Architekten mittlerweile verstärkt für Dämmbeton und der monolithischen Bauweise interessierten. Allerdings betont Rothenbacher: „Wegen der Anforderungen an den Anprallschutz musste das Erdgeschoss monolithisch ausgeführt werden. In den oberen Stockwerken konnte das System mit Kerndämmung umgesetzt werden.  Das System muss noch robuster werden. Da der Dämmbeton nur mit einem maximalen Ausbreitmaß von 45 cm eingebaut werden kann, ergeben sich daraus viele Probleme durch den hohen Bewehrungsanteil in den Wänden. Der Beton sollte im Konsistenzbereich F4/F5 verarbeitet werden können. Dann gäbe es beim Einbau sicher weniger Probleme.“

Projekt: Neubau Wohn- und Geschäftshaus, Karpfenstr. 5, Ulm

Auftraggeber:
Adrian Hochstrasser
Architekten (LPH 1-8 HOAI) hochstrasser.architekten BDA DWB
Karpfengasse 5, 89073 Ulm
www.hochstrasser.com

1. Platz Wettbewerb

Planung Metallfassade: Jess Maertterer mit Adrian Hochstrasser
3DE - Jess Maertterer
Ahauser Str. 59, 46325 Borken
www.de-de.de

Wettbewerbsauslober: Stadt Ulm

Tragwerksplanung:
Ingenieurbüro KIessling GmbH
Keplerstraße 18, 89073 Ulm

Bauunternehmen: BLAUTAL GmbH
Leubestraße 14, 89143 Blaubeuren
www.blautalbau.de

Technologieträger: MISAPOR AG
Dr. Michael Kompatscher
Löserstrasse 2, CH-7302 Landquart
www.misapor.ch

Gutachten: BORAPA Ingenieurgesellschaft mbH
Prof. Dr.-Ing. Jürgen Schnell
Luxemburger Straße 1-3, 67657 Kaiserslautern
www.borapa.de

Betonherstellung: Schwenk Beton Alb-Donau GmbH & Co. KG
Werk Pfuhl, Brumersweg 60, 89233 Neu-Ulm/Pfuhl
www.schwenk.de

Betonrezeptur: MISAPOR Dämmbeton (LC 12/13)
440 kg/m3 ?CEM II/A-M (V-LL) 42,5 R SCHWENK Zement
647 kg/ m3 Misapor 0/32 mm
185 kg/ m3 Wasser
0,9 kg/ m3 ?PP-Fasern Bekaert Duomix 20/32
0,2 M.-% v.Z. Verzögerer BASF 
1,3 M.-% v. Z. Fließmittel BASF Sky 683 ?
0,2 M.-% v. Z. Stabilisierer BASF Master Matrix SDC 100 
0,15 M.-% v.Z. Luftporenbildner BASF Master Cell 150

Frisch- u. Festbetondaten:
Ausbreitmaß ca. 35 – 45 cm; idealerweise F3;  
Entmischungsgefahr bei zu weicher Konsistenz
Frischbetonrohdichte 1200 – 1300 kg/ m3
Luftporengehalt 10-18 %
Druckfestigkeit nach 7 Tagen ca. 12 N/mm2
Druckfestigkeit nach 28 Tagen ca. 17 N/mm2
Bruttogeschossfläche: 370 m2
Nutzfläche Büro: 156 m2
Nutzfläche Cafébar: 78 m2
Wohnfläche: 136 m2
Bauzeit: 06/2014 bis 09/2015