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Wärmeausdehnung von Materialien und Bewegungsbereich von Fugen

Wärmeausdehnung – was ist das? 

Die Wärmeausdehnung von Materialien bezeichnet die im Allgemeinen nicht wahrnehmbare Volumenvergrösserung eines Körpers, wenn seine Temperatur bei konstantem Druck ansteigt. Diese Ausdehnung ist auf die erhöhte Wärmebewegung seiner Partikel zurückzuführen. Wenn der Körper lang ist, macht sich seine Dehnung besonders in der Länge bemerkbar: Dies wird als lineare Ausdehnung bezeichnet. Obwohl die Wärmeausdehnung sehr gering ist, besitzt dennoch eine sehr grosse Kraft, die deshalb z. B. bei der Gebäudekonstruktionen berücksichtigt werden muss:

  • Eisenbahnschienen sind nicht miteinander verschweisst und an ihren Enden schräg abgeschnitten.
  • Die Enden einer Brücke sind nicht im Mauerwerk verankert, sondern ruhen auf Laufrollen.
  • Zwischen Gebäuden gibt es Dehnungsfugen.

Alle Materialien dehnen sich bei steigenden Temperaturen mehr oder weniger aus. Jedes bei der Gebäudekonstruktion verwendete Material hat seinen eigenen Ausdehnungskoeffizienten, weshalb: 

  • die Verbindung von zwei Materialien mit unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten hohe mechanische Anforderungen erfüllen muss, was im Allgemeinen einen Kompromiss zwischen Leistung und Flexibilität zur Folge hat.
  • Bei grossen Gebäuden sind alle 25 ml Dehnungsfugen vorhanden. 
  • Abdichtungsprodukte müssen trotz unterschiedlicher Ausdehnung der zu verfugenden Stützelemente, z. B. zwischen Rahmen und Beton, dicht sein. 
  • Beton: 10 x 10 -6  °C -1
  • Stahl: 12 x 10 -6   °C -1
  • Aluminium: 23 x 10 -6  °C -1
  • PVC: 80 x 10 -6  °C -1
  • Holz: 35 bis 55 x 10 -6  °C -1
  • PMMA: 80 x 10 -6  °C -1

Im Holzbau gilt zu beachten: PVC und PMMA dehnen sich 3,5 Mal mehr aus als Aluminium und 6 bis 7 Mal mehr als Stahl. Stahlbeton, Stahl und Beton haben einen ziemlich niedrigen Ausdehnungskoeffizient. 

Die Bemessung einer mit Dichtstoff oder imprägniertem Schaumstoff abgedichteten Fuge hängt zum Teil von der Ausdehnung des verwendeten Materials sowie von der Grösse der zu verfugenden Elemente ab. Dies ist einer der Faktoren, der die minimale/maximale Grösse der Fugen bestimmt: 

  • Im Holzbau: 5 bis maximal 20 mm, Fugen über 20 mm sind unnütz, um die Ausdehnung im Holzbau auszugleichen
  • Bei Leichfassaden: 5 bis maximal 30 mm, es handelt sich um grössere Elemente als im Holzbau. 
  • Bei Betonfassaden: 8 mm bis 40 mm, alle 25 ml ist eine Dehnungsfuge erforderlich. 

Wie berechnet man den Bewegungsbereich einer Fuge?

ΔL =  α . L₀ . ΔT 

Mit anderen Worten: Der Bewegungsbereich der Fuge (in m) ist gleich dem Ausdehnungskoeffizienten des Materials α (in °C-1) multipliziert mit der Ausgangsgrösse der Fuge (in m) und mit der Differenz zwischen der Maximal- und Minimaltemperatur (in °C). 

Die Gesamtbewegungskapazität der Fuge wird berechnet, indem der Bewegungsbereich der Fuge durch die Breite der Fuge (in %) geteilt wird. Das Abdichtprodukt, das zur Abdichtung dieser Fuge verwendet wird, muss diesem Bewegungsprozentsatz standhalten können. 

illbruck Produkte sind so konzipiert, dass sie der Wärmeausdehnung standhalten:  

  • Breiter Anwendungsbereich für unsere imprägnierten Schaumstoffe: Der Anwendungsbereich des Schaumstoffs wird entsprechend der Größe der abzudichtenden Fuge gewählt; idealerweise entspricht die Breite der gemessenen Fuge dem mittleren Wert des Anwendungsbereichs des Schaumstoffs. Der Bewegungsbereich der Fuge entspricht dem gesamten Anwendungsbereich des imprägnierten Schaumstoffs.  Beispiel: Zur Verdichtung einer 10 mm breiten Fuge wählen Sie einen imprägnierten Schaumstoff mit einem Anwendungsbereich von 7 bis 14 mm (mit einem Spielraum von etwa +/- 4 mm). 
  • 12,5 % Gesamtbewegungskapazität für unsere 12.5P-Dichtstoffe („P“ als Kunststoff, in der Regel Acryl-Dichtstoffe). Beispiel: Eine 10 mm breite Fuge lässt einen Bewegungsbereich von 1,25 mm zu. 
  • 25 % Gesamtbewegungskapazität für die meisten unserer Dichtstoffe mit 25E-Klassifizierung („E“ als Elastomer: Silikon, Hybrid, Polyurethan). Beispiel: Eine 10 mm breite Fuge lässt einen Bewegungsbereich von 2,5 mm zu.