Welchen Einfluss hat der Temperaturwechsel auf die Eigenschaften der Baustoffe

Bei konstanter und gleichmäßiger Temperaturverteilung sind die Werkstücke bzw. Bauteile spannungsfrei. Bei größerem Temperaturwechsel können spröde Werkstoffe durch innere Spannung brechen, z. B. Glas, Keramik u. a.
Bauteile aus unterschiedlichen Baustoffen haben einen unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten, es kommt daher zu Rissen in den Baustoffen. Besonders bei Verbundwerkstoffen können sich die unterschiedlichen Baustoffe voneinander lösen.

Z. B. bei einer stark von der Sonne beschienenen Thermohaut kann sich bei unsachgemäßer Ausführung die stark erwärmte kunststoffmodifizierte Putzschicht von den Wärmedämmplatten lösen und große Blasen bilden. Die Wärme wird nicht gleichmäßig in die Folgeschichten der Außenwand abgeleitet. Die Blasenbildung entsteht durch die unterschiedliche Wärmeausdehnung.

Die Wärmeausdehnung auf einer sonnenbestrahlten Fassade

Eine analoge Situation bei unterschiedlicher Wärmeausdehnung tritt auf, wenn eine sonnenbestrahlte Außenwand aus Gasbetonwand und einem Zementputz besteht. Der Zementputz hat eine wesentlich höhere Festigkeit als der Gasbeton. Die Steine werden regelrecht zerrissen.
Bsp.: Bei einer Temperaturerhöhung von 20 °C und einer Wandfläche von 5 m Breite dehnt sich der Zementputz zwischen 1 und 1,3 mm und der Porenbeton 0,8 mm aus.

Wegen der unterschiedlichen Wärmeausdehnung werden zwischen der obersten Betonplatte (Flachdach) und dem Mauerwerk Gleitfolien eingelegt. Damit gibt es keine starre Verbindung zum Mauerwerk. Brücken sind auf einer Seite verankert und auf der anderen Seite ist ein Lager, welches die Längsausdehnung ausgleicht, daher auch auf der Fahrbahn der Brücke die Querfugen.

Bei dieser Brücke über die Isa wurde die Dehnfuge nicht korrekt ausgeführt und instandgehalten.

Beton und Stahl haben eine annähernd gleiche Wärmeausdehnung, daher bildet die Kombination dieser beiden Baustoffe einen idealen Baustoff mit hoher Druck- und Zugfestigkeit, ohne dass Risse durch Spannungen entstehen.

Wärmeausdehnungskoeffizient (a)

(Bei einer Temperaturerhöhung von ein K, dehnt sich ein Meter Baustoff, z. B. Beton um 0,01 mm aus.)

Beton im Mittel bei 0,010 bis 0,012 mm/m K
Stahl bei ca. 0,012 mm/m K
Zementputz 0,010 bis 0,013 mm/m K
Porenbeton 0,008 mm/m K
Kalksandstein 0,008 bis 0,010 mm/m K in der Praxis 0,007 bis 0,012 mm/m K

Festigkeit und Eigenschaften von Werkstoffen bei unterschiedlichen Temperaturen

Zu beachten ist auch die unterschiedliche Festigkeit von Werkstoffen bei den jeweiligen Temperaturen. Bei den modernen Bauausführungen kommen auch unterschiedliche Werk- bzw. Baustoffe zum Einsatz, wie Glas, keramische Erzeugnisse, Metalle, Plastiker, usw. Einige die Baustoffe verändern bei sehr hohen oder niedrigen Temperaturen ihre vorgesehenen Eigenschaften, werden weich oder verspröden.

Bei konventionellen Baustoffen, wie Ziegel, Kalksandstein, Beton, Kalk usw. erfolgen unter normalen Nutzungsbedingungen keine Festigkeitsveränderungen. Bei sehr hohen Temperaturen, wie beim Brand, verliert z. B. Beton stark seine Festigkeit. Kann z. B. eine brennende Holztreppe bedingt noch betreten werden, so ist dagegen eine Betontreppe einsturzgefährdet.

Folien und Dichtungsbahnen werden mit Klebebändern oder spezielle Kleber miteinander verklebt. Die Lösungsmittel in diesen Klebstoffen entweichen im Verlauf der Zeit und die Kleber verspröden und die Verbindungen lösen sich. Hohe Temperaturen begünstigen diesen Ausgasungsprozess.
Analog trifft dies auch für einige Folien und Planen zu, welche im Verlauf ihrer Nutzung zerfallen, auch wenn Sie nicht dem UV-Zersetzungseinfluss ausgesetzt sind, wie z. B. die Gitternetzfolie, welche früher als Unterspannfolie bei der Dacheindeckung verwendet wurden.