Der Holzbeton. Versuche und Vorschläge für seine Verwendung. Von Dr.-Ing. Fritz Emperger, Oberbaurat, Wien.(Abdruck aus der Festschrift zum hundertjährigen Bestehen der Zeitschrift.) EMPERGER: Der Holzbeton. Die Geschichte der Technik lehrt, wie nachteilig die Herrschaft von Schlagworten dem technischen Fortschritt ist Der Eisenbeton wäre bereits im Jahre 1835 aus Grund der Vorschläge von M. G. Brunel in Erscheinung getreten, wenn man damals seine armierten Reservoire und BalkenBeton und Eisen 1913, S. 169. vorurteilsfrei beurteilt hätte. Es galt aber in Fachkreisen für ausgemacht, daß das Eisen in Beton rostet und daher blieben diese Vorschläge ein halbes Jahrhundert unbeachtet. Wenn wir heute über die Rückständigkeit der englischen Fachleute von damals im Stillen lächeln, so dürfen wir den Beweis nicht schuldig bleiben, daß wir auch tatsächlich vorurteilsfreiere Fachleute sind. Dies scheint mir nötig einleitend vorauszuschieben, wenn wir den wiederholt aufgetauchten Vorschlag erörtern wollen, Beton mit Holz anstatt mit Eisen zu armieren. Der Durchschnittsfachmann wird diesen Vorschlag damit erledigen, indem er sagt, daß das Holz im Beton fault und daß selbst das Holz im trockenen Beton bei Luftabschluß „stockt“ jedenfalls aber „arbeitet“ und so den Beton, welcher das Holz umschließt entweder zerstört, sofern es selbst nicht zerstört wird. Damit gilt diese Frage als abgetan und doch sind diese Behauptungen nur bedingungsweise richtig, wie jene, daß das Eisen im Beton rostet, was keinesfalls unrichtig ist. Wir werden in der Folge die Mittel und Wege angeben, unter welchen das Zusammenarbeiten beider Materialien, Holz und Beton, möglich ist. Ehe wir darauf näher eingehen, sei noch eines anderen Umstandes gedacht, welcher ein wesentliches Bedenken gegen die Verwendung solcher Tragwerke im Hochbau beinhaltet und um so wichtiger ist, als heute, nachdem uns Eisen wieder im höheren Ausmaß zur Verfügung steht, ein Ersatz dafür doch nur dann in Frage kommen könnte, wenn er ein gleichwertiges Produkt liefert. Es ist dies die Frage der Feuersicherheit des Holzbeton verglichen mit Eisenbeton. Zur richtigen Beurteilung dieser Frage ist es nötig, die Behauptung, in wieweit der Eisenbetonträger eine feuersichere Konstruktion darstellt auf seine Berechtigung zu prüfen. Trotz der großen Empfindlichkeit des Eisens gegen Temperatureinflusse ist es bekanntlich möglich, die Armaturen des Eisenbetonträgers mit einer so dicken Betonschichte zu umgeben, daß das Eindringen der Temperatur bis zum Eisen mit dem umgebenden Beton Schritt hält. Dies setzt natürlich eine vollständige Rißfreiheit in der Betonhülle voraus. Kann die Temperatur durch die Lücke eines Risses zum Eisen, so eilen die Dehnungen des eingeschlossenen Eisens der Umgebung so rasch voraus, daß dieselbe binnen Kurzem gesprengt wird. Nähere Angaben finden sich diesbezüglich in dem ausgezeichneten Kapitel des Handbuches für Eisen-Betonbau (2. Auflage, Band VIII) von Professor Henne-Aachen. Im allgemeinen kann gesagt werden, daß der Eisenbetonbalken eine für größere Hitze notwendige Schutzschicht nicht besitzt und seine „Feuersicherheit“ verglichen mit dem Eisenträger darin zu suchen ist, daß er bei einem Brand denselben überdauert und so den Abschluß gegen Nachbarräume aufrecht erhält. Selbst wenn örtliche Beschädigungen eintreten, welche einen späteren Umbau nötig machen, so bleibt doch der Rest des Gebäudes unberührt. Der Wert der Eisenbetondecke bei Bränden liegt also nicht darin, daß sie den Brand unbeschädigt überdauert, sondern darin, daß sie das Uebergreifen des Feuers verhindert, eine Aufgabe, welcher das Eisentragwerk gar nicht, ein Holzwerk wegen der Zwischenkonstruktion nur unvollkommen gewachsen erscheint. Von dem Standpunkt der Feuersicherheit ist also eine entsprechend umhüllte Eisenkonstruktion oder ein Holzboden mit massiver Zwischenkonstruktion als gleichwertig mit einer Eisenbetondecke anzusehen. Das Holz selbst besitzt bekanntlich eine Widerstandsfähigkeit gegen die Zerstörung durch Feuer, die man insbesondere bei Holztreppen wohl zu würdigen weiß. Da der Holzbeton diesen Bedingungen genügt, so können wir die Bedenken wegen seiner Feuergefährlichkeit als beseitigt ansehen. Auf die Frage der Ausbesserung und Verstärkung der Holzbetonträger wollen wir am Schluß zu sprechen kommen. Wir wollen uns nunmehr mit dem statischen Zusammenarbeiten und den dabei in Betracht kommenden praktischen Formen von Decken aus Holzbeton beschäftigen und dies an der Hand von Versuchen tun, welche von dem Schreiber dieses zunächst allein, späterhin im Auftrage des Oesterr. Eisenbeton-Ausschusses ausgeführt worden sind und über welche ein ausführlicher Bericht noch aussteht. Hier sei nur der Gedankengang dieser Untersuchung wiedergegeben, und wegen der Einzelheiten auf die in Aussicht stehende Veröffentlichung des Oesterr. Eisenbeton-Ausschusses verwiesen. Holzquerschnitt cm2 Bruchlast kg Zuginanspruchnahme kg/cm2 Haftinanspruchnahme kg/cm2 Zunächst wurden Hand in Hand mit der Bestimmung der Materialfestigkeiten beider Stoffe eine Reihe von Balkenversuchen ausgeführt, welche Aufschluß über die Bruchursachen und die davon abhängigen Lasten und zulässigen Spannungen geben. Sie dienten dazu, den Rechnungsgang zu überprüfen und die Verhältniszahl der Elastizität von Holz und Beton zu bestimmen. Zu diesem Zwecke wurde mit einigen der untersuchten Balken eine ausführliche Untersuchung über die „wahre, Größe“ ihres Trägheitsmomentes angestellt. Es geschah dies auf Grund der vom Verfasser angegebenen und wesentlich vereinfachten MethodeBeton und Eisen 1916, S. 58–131., aus den federnden Durchbiegungen die letztgenannten Zahlen abzuleiten. Unter der üblichen Annahme der Geradheit des Biegungsquerschnittes und der Gleichheit des Trägheitsmomentes für die ganze Balkenlänge, also unter jenen Näherungen, wie sie unsere Rechnung immer einführt, ergab die Unterstsuchung mit derselben Betonsorte bei Eisen n=\frac{E\,e}{E\,b} ansteigend von n –  1 = 0 bis 10 beim Bruch und bei Holz m=\frac{E\,h}{E\,b} ansteigend von m – 1 = 0 bis 1 beim Bruch. Wir sehen also, daß der Genauigkeit der Rechnung hinreichend Genüge geleistet ist, wenn wir neben dem üblichen n = 15 bei Eisen in der Rechnung m = 1 bei Holz für das Stadium II der Ausschaltung des Beton-Zugquerschnittes einführen. Als Bruchursachen kommen die Zugfestigkeit des Holzes und der Verbund zwischen beiden Baustoffen in Frage. Zur Sicherstellung der letzteren besteht bei Holz nicht die Möglichkeit einer Abbiegung der Armaturen wie bei Eisen. Man muß sich auf tunlichst gerade, durchlaufende Querschnitte beschränken. Die ausgeführten Versuche mit anderen Hilfsmitteln, so insbesondere mit Bügeln haben ergeben, daß dieselben nur als eine Rückversicherung in Frage kommen und die innige Verbindung an der Berührungsstelle zwischen Holz und Beton das Wichtigste ist. Aus diesem Grunde dürfen beim Holzbeton keine durch die Bearbeitung geglätteten Hölzer Verwendung finden und ist eine rauhe Oberfläche das Beste. Textabbildung Bd. 335, S. 110 Zementbetonen; Magnesiabeton. Zur Feststellung der erwähnten Eigenschaften dienen die folgenden Versuche mit und ohne Bügel. Das verwendete Holz hatte eine durch einzelne Stäbe nachgewiesene Zugfestigkeit von 500–600 kg/cm2. Bei dem Balken Abb. 1. ist der. Armierungsstab bei dort nachgewiesener Zugspannung tatsächlich gerissen und sehen wir beim Balken Abb. 2 ein hinreichend genaues proportionales Ansteigen der Last und- Erreichen derselben Zugspannung. Mit Rücksicht auf die sonstigen Verhältnisse ergäbe sich für diese Anordnung eine zulässige Inanspruchnahme von 100 kg/cm2, welche Zahl bereits durch eine höhere Sicherheit der geringeren Zuverlässigkeit des Holzes Rechnung trägt. Bei der weiteren Erhöhung der Holzmenge in Abb. 3 war es nicht mehr möglich, seine Zugfestigkeit vollständig auszunutzen. Der maßgebende Einfluß war in diesem Fall die Haftfestigkeit, deren Höhe bei Abb. 3 und 4a mit etwa 4,5 ermittelt wurde. Diese niedere Ziffer erklärt sich damit, weil der bei Holz eingeschlagene Vorgang der Vereinigung beider Materialien eine abweichende Handhabung als bei Eisen fordert. Während man das Eisen einfach in den Beton hinein verlegt und auf diese Weise die gewünschte Haftfestigkeit erzielt, so bedarf das Holz einer gewissen Vorbereitung seiner Oberfläche, damit der Zement seine Poren entsprechend durchdringt. Bei Holzbeton ist es nötig, die Zementoberfläche mit einem Zementbrei vorher zu bestreichen, ehe man den Beton aufbringt, weil sonst die Sand- und Kieselkörner sich unmittelbar an das Holz anlegen und auf diese Weise die Verbundwirkung, herabsetzen. Bei Einschaltung dieses Vorganges kann man die Haftfestigkeit wesentlich vermehren. Dieselbe erfährt jedoch eine andere Begrenzung dadurch, daß die Scherfestigkeit des Holzes selbst keine große ist, so daß bei den weicheren, für diese Aufgabe am besten geeigneten Holzsorten kaum mehr wie 12–15 kg/cm2 zu erreichen sein wird. Um diese und die folgende Aufgabe der Imprägnierung des Holzes am einfachsten zu erreichen, bedient man- sich eines Breies von Magnesia-Zement und wurden aus diesem Grunde die weiteren Versuche (Abb. 4b und 5) mit diesen fortgesetzt und hiebei von der Einbettung der Holzstäbe nach dem Muster des Eisenbetons abgesehen, nachdem die Haftung an der oberen Brettseite genügt hat, um ein einheitliches Zusammenarbeiten sicher zu stellen. Damit war auch die Frage des Werfens bzw. des „Arbeitens“ des Holzes leichter zu erledigen als bei den ganz in Beton eingeschlossenen größeren Querschnitten, wie sie bei Tragwerken notwendig sind. Wir ersehen daraus, daß nur verhältnismäßig kleine Holzstäbe in Beton eingebettet Verwendung finden können und sich diese Art des Holzbetons nur für leichte Lasten eignet. Textabbildung Bd. 335, S. 111 Abb. 6. Mit Rücksicht auf die Wirtschaftlichkeit erscheint es daher vorteilhaft die Armatur in Form von Brettern anzubringen, welche zugleich die untere Schalung des Betonbalkens abgeben. Durch diese Anordnung wird aber die dem Verbund dienende Berührungsfläche weiteren herabgesetzt und scheint es daher doppelt nötig, zu Anordnungen zu greifen, welche eine höhere Haftfestigkeit besitzen. Während as bei den eingangs gezeigten Versuchen mit gewöhnlichem Beton, welcher unmittelbar auf das Holz aufgebracht wurde, nur möglich war eine Holzarmatur von 10 v. H. auszunutzen, so gelang es auf diese Weise, eine Holzarmatur bestehend aus Brettern von über 20 v. H. Querschnitt mit ihrer Zugfestigkeit nutzbar zu machen. Sobald die Versuche bis zu dieser Erkenntnis gediehen waren, ergab sich der Vergleich mit dem Holzbalken von gleichem Querschnitt von selbst Durch Versuch und Rechnung wurde nachgewiesen, daß ein Holzbalken und Holzbetonbalken, sonst gleicher Abmessung, sobald der letztere ein Brett von 20 v. H. Querschnitt als Armatur besitzt, nahezu dieselbe Bruchlast besitzen. Die Versuche, welche ursprünglich als Ersatz für den Eisenbetonbalken gedacht waren, führen uns also zu einer Ersatzkonstruktion für den Holzbalken, was eine Lösung von der gleichen volkswirtschaftlichen Bedeutung darstellt, und einer Art Kreislauf, da der Eisenbetonbalken bisher vergeblichversuchte, die Bedeutung des Holzbalkens im Hochbau zu erreichen, was ihm bisher aus einer ganzen Reihe. von Gründen nicht möglich war. Hand in Hand mit diesen statischen Untersuchungen wurden besondere Versuche ausgeführt, welche den Zweck hatten nachzuweisen, inwieweit es möglich ist, Holz mit Eigenschaften auszustatten, welche es ihm gestatten im Beton zu verbleiben, ohne durch Fäulnis oder Verlust an Zugfestigkeit seine Aufabe als Armatur einzubüßen. Die diesbezüglichen Vorarbeiten erstrecken steh nach drei Richtungen. Zunächst mußte ermittelt werden, ob die verschiedenen Imprägnierungsmittel, welche die organischen Bestandteile des Holzes unschädlich machen sollen, dasselbe nicht auch zerstören oder doch wenigstens seiner Zugfestigkeit berauben. Zweitens müßte versucht werden, ob das so imprägnierte Holz sich mit dem später aufgebrachten Zement verträgt, und schließlich müßten die Haftfestigkeiten bestimmt werden, welche sich zwischen dem so behandelten Holz und den verschiedenen Zementmörteln ergeben. Auch dieser umfangreichen Aufgabe gegenüber können die Arbeiten des Oesterr. Eisenbeton-Ausschusses nur den Charakter einer Voruntersuchung haben, deren Wiedergabe hier um so leichter unterbleiben kann, weil eines der untersuchten Mittel, das in Magnesia-Zement enthaltene Chlor-Magnesium, allen den gestellten Anforderungen entsprochen hat. Es wurden noch vier weitere Tränkungsverfahren, wie sie aus dem Eisenbahnbau bekannt geworden sind, untersucht und sei diesbezüglich auf den Ausschußbericht verwiesen. Der Hinweis auf den Magnesia-Zement ist umso weittragender, weil umfangreiche Bauausführungen mit diesem Verbundstoff vorliegen und somit auch der Beweis erbracht ist, daß das Zusammenleben von mit Chlor-Magnesium imprägnierten Holz und Beton auf längere Zeiträume hinaus gesichert erscheint. Ohne mit diesem Hinweis die historische Seite der Frage zu erschöpfen, da der erste Gedanke, Holz und Beton zu vereinen, viel weiter zurückliegt, sei hervorgehoben, daß das deutsche Reichspatent von Baurat K. Hengerer, Stuttgart, 1908, diese Frage zum Gegenstand hat, mit folgendem Patentanspruch: „Kunstholzbauteile mit in der Zugzone liegenden Naturholzeinlagen dadurch gekennzeichnet, daß die letzteren durch ein kittartiges Bindemittel in der Kunstholzmasse festgehalten sind.“ Der Text läßt ersehen, daß sich der Erfinder schon damals bewußt war, daß die Herstellung eines den Verbund sichernden Zwischenmittels wegen der Haftfestigkeit zwischen Holz und Beton wichtig ist. Textabbildung Bd. 335, S. 111 Abb. 7. Textabbildung Bd. 335, S. 111 Abb. 8. Nach diesem kurzen Ueberblick über den Stand der Frage wollen wir nun einen Ueberblick über die bisherigen Anwendungen des Holzbetons im Bauwesen geben und daran anknüpfend auch die neuesten Vorschläge aus diesem Gebiete anführen, soweit sie bekannt geworden sind. In erster Linie wäre neuerlich die vorerwähnte Bauweise von Hengerer anzuführen, deren Patentinhaber die „Deutschen Stemholzwerke“ in Berlin sind, welche sie unter dem Namen Teckton in den Handel bringen (Abb. 6). Die Tecktonfliesen sind von den verschiedenen Ausstellungen durch die dort ausgeführten Brand-Belastungen und Dauerproben hinreichend bekannt und als Dachdeckungsmaterial erst in jüngster Zeit im größeren Maßstabe in Anwendung gekommen. Eine weitere Firma, die sich mit diesem Material im großen Maßstabe befaßt hat, ist Rudolf Grimm-Wien, welche damit hauptsächlich kleine Wartehäuschen erbaut, jedoch bereits auch eine Reihe von größeren Bauten, wie Wartehallen und Autogaragen, ausgeführt hat.Beton und Eisen 1919, S. 46. Diese Bauten bilden insbesondere einen Beweis für die Wetterbeständigkeit des Verbundes. Wir wollen schließlich noch des in Schweden erbauten Schiffes „Linea“Beton und Eisen 1819, S. 132. Erwähnung tun und hervorheben, daß dort die Imprägnierung des Holzes mit Chlormagnesium in einfachster Weise so durchgeführt wurde, daß man das Bauholz längere Zeit im Meerwasser belassen hat. Von den bekannt gewordenen Vorschlägen, Holz in Verbindung mit Beton zu verwenden, sei zunächst eine Deckenkonstruktion von Paul Müller angeführt. Derselbe verwendet schwächere, jedoch selbsttragende Holzbalken (Abb. 7) und verstärkt dieselben durch eine aufbetonierte Platte. Bezüglich weiterer Einzelheiten sei auf die von ihm veranlaßte Veröffentlichung verwiesen.Zement 1919, S. 243. Eine zweite Deckenkonstruktion aus Holzbeton zeigt die Abb. 8, bei welcher auf den auf ein Brett a aufgebrachten Zementbrei b anstatt des in den älteren Versuchen benutzten Betons ein fertiger Hohlstein c beliebiger Form, wie er gerade in dem Bau Anwendung findet, aufgesetzt wird, welcher der Rückversicherung wegen mit einem das Ganze umschnürenden Eisenbügel d nach Bedarf angeschnürt wird. In Abb. 8 ist die Verwendung dieses Systems in einem Bauwerk, aus sog. n-Steinen, dargestellt. Es wurde demnach auch der Balken aus einem solchen halben Hohlstein erzeugt. Die so hergestellten Balken können vorher fertiggestellt als Rippen einer Decke benutzt werden oder es kann auch auf dem Holzbrett der Aufbau der Balkenkonstruktion an Ort und Stelle durchgeführt werden. Schließlich sei noch ein Vorschlag der Firma Kell & Löser (Abb. 9) angeführt, welcher bei der Wohnungsausstellung in Dresden vorgeführt worden ist und bei welcher das Holz zur Verstärkung des Druckgurtes dient. Die Vorteile des Vorschlages liegen darin, daß dieser hölzerne Druckgurt gleichzeitig als Polsterholz für den Fußboden nutzbar gemacht werden kann, wählend bei der erstgenannten Methode das nach unten zu gelegene Holz die Schalung spart und die Anbringung einer einfach wagerechten Untersicht ermöglicht. Allen diesen Formen ist im Vergleich mit Eisenbeton das eine gemeinsam, daß sie auf jenes innige Durcheinander, wie es mittels der abgebogenen Grundeisen erzielt werden kann, Verzicht leisten und ein Nebeneinander darstellen, bei welchem die beiden Bauteile nur an einer Berührungsfläche zusammenhängen. Es ergibt dies einen wichtigen Vorteil. Die leichte Möglichkeit, Verstärkungen anzubringen und Rekonstruktionen durch Auswechslung der Holzteile aufzuführen, sowie auch die Rückgewinnung beim Abbruch. Textabbildung Bd. 335, S. 112 Abb. 9. Der Holzbeton muß, wie jede Aenderung unserer Baumethoden, seine Anwendung durch Wirtschaftlichkeit begründen. Die Schwierigkeiten unseres jetzigen Wirtschaftslebens liegen nicht nur in der Teuerung und in dem Mangel an Eisen, sondern hauptsächlich in der riesigen Preissteigerung des Schalungholzes, welches der Eisenbeton bei Deckenherstellung benötigt. Wollen wir daher wirtschaftlich bei der Herstellung von Decken verfahren, so müssen wir trachten, durch Gebrauch von fertigen Konstruktionen oder solchen, welche wenig oder gar keiner Schalung bedürfen, uns von diesen Kosten unabhängig machen und das Holz, welches wir verwenden, doppelt auszunutzen, gleichzeitig als Schalung und Armatur bzw. als Armatur und Polsterholz. Diese wirtschaftlichen Motive greifen in das jetzt so wichtige Gebiet der Kleinstadtwohnungen ein. Sie fordern nur dann Beachtung, wenn das Gebotene etwas Gleichwertiges oder etwas Besseres darstellt, als unsere bisherigen Baumethoden. So traurig unsere wirtschaftlichen Verhältnisse sind, so tief herabsinken kann ein Volk nie, daß es nicht bei seinen Wohnbedürfnissen gewisse Ansprüche an Wohnlichkeit stellt, welche man nicht als einen Luxus bezeichnen darf, weil sie ein dem Menschen unserer heutigen Kulturepoche innewohnendes Bedürfnis sind. Innerhalb dieser Forderungen kann der Holzbeton Platz finden, ohne zu jenen kläglichen Ersatzstoffen gezählt zu werden, die den Namen „Ersatz“ in Verruf gebracht haben.