Verbesserte Schalldämmung von Kalksandsteinen über das E-Modul

Überblick

Neben der flächenbezogenen Masse bestimmt die Materialsteifigkeit die Schalldämmung von Mauerwerk. In der aktuellen DIN 4109 – „Schallschutz im Hochbau“ wird die Schalldämmung anhand der flächenbezogenen Masse berechnet. Mit diesem Forschungsvorhaben soll nun für den Baustoff Kalksandstein bei gleicher flächenbezogener Masse durch eine gezielte und kostengünstige Optimierung der Herstellparameter die Steifigkeit des Materials und damit die Schalldämmung des Mauerwerks aus Kalksandsteinen erhöht werden.

Fragestellung

Kann der E-Modul des Kalksandsteins beispielsweise durch entsprechende Rohstoffauswahl, eine Verringerung des Hohlraumvolumens mittels Packungsdichteberechnung und/oder eine Erhöhung der Verdichtung gesteigert werden?

Vorgehensweise

Das Projekt ist in insgesamt fünf Arbeitsschritte aufgeteilt:

In Untersuchungsabschnitt A werden Messdaten der akustisch relevanten Parameter (dynamisches E-Modul, Longitudinalwellengeschwindigkeit cL, Verlustfaktor η und Rohdichte ρ) von Kalksandsteinen gesammelt und ein Zusammenhang mit den Herstellparametern ermittelt.

Anschließend werden in Untersuchungsabschnitt B Mauersteine in Kleinstserie mit traditioneller und theoretisch optimierter Rezeptur hergestellt und im Labor hinsichtlich der Packungsdichte untersucht, chemisch-mineralogisch charakterisiert sowie die akustisch relevanten Parameter ermittelt.

In Untersuchungsabschnitt C werden Produktionsversuche der optimierten Steine in zwei Kalksandsteinwerken durchgeführt. Die Kalksandsteinmuster werden ebenfalls akustisch und baustofftechnisch untersucht.

Für Untersuchungsabschnitt D werden Wände in den Wandprüfstand der HFT Stuttgart eingebaut und Messungen zur Schalldämmung sowie weitere akustische Untersuchungen durchgeführt.

Zuletzt soll in Untersuchungsabschnitt E ein praxisnahes Ingenieurmodell zur Prognose der Schalldämm-Werte aus den Rohstoffparametern erstellt werden.

Ergebnisse

Im Forschungsvorhaben wurden für eine Vielzahl von Kalksandsteinproben bezüglich des Zusammenhangs Herstellparameter und E-Modul untersucht. Dabei konnten Proben mit einem erheblich höheren E-Modul hergestellt werden. Mit diesen Ergebnissen wurden in verschiedenen Kalksandsteinwerken Versuchssteine großproduktionstechnisch für eine Prüfung der Schalldämmung in ausreichender Zahl hergestellt, so dass insgesamt acht Mauerwerkswände im Wandprüfstand bei annähernd gleicher flächenbezogener Masse geprüft werden konnten. Hierbei zeigte sich zum einen, dass die in den KS-Werken hergestellten Steine teilweise nicht die angestrebten Steifigkeiten aufwiesen, zum anderen, dass die Steifigkeit in der Wand aufgrund der unvermörtelten Stoßfugen deutlich vermindert wird. Obwohl mit den untersuchten Wänden im Prüfstand nicht ganz die erwarteten Verbesserungen erreicht wurden, konnten mit den durchgeführten Untersuchungen wichtige Erkenntnisse zur Schalldämmung von Kalksandsteinen gewonnen werden:

  • unterschiedliche Steifigkeiten in horizontaler und vertikaler Richtung bei KS-Mauerwerk aufgrund der Vermörtelung und damit verbunden zwei Grenzfrequenzen bzw. ein breiter Bereich oder nahezu kein Dämmungseinbruch in der Schalldämmkurve,
  • gute Reproduzierbarkeit der Messungen im Wandprüfstand,
  • geringer Einfluss der Feuchte auf den E-Modul und damit auf die Schalldämmung
LeitungProf. Dr.-Ing. Berndt Zeitler
Partner Forschungsvereinigung Kalk-Sand e.V.
FördergeberAIF
Laufzeit01.01.2018 – 31.12.2020

Team

Name und Position Bereich E-Mail und Telefon Raum
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Akademische Mitarbeiterin | Akustikgruppe Zentrum für akustische und thermische Bauphysik (ZfB) | Fakultät B | BA Bauphysik | MA Gebäudephysik +49 711 8926 2756 7/113
Akademischer Mitarbeiter / Akustikgruppe Zentrum für akustische und thermische Bauphysik (ZfB) / Fakultät B / BA Bauphysik / MA Gebäudephysik +49 711 8926 2881 7/115
Akademischer Mitarbeiter / Akustikgruppe Zentrum für akustische und thermische Bauphysik (ZfB) / Fakultät B / BA Bauphysik / MA Gebäudephysik +49 711 8926 2836 7/115