Rohdichte

Was ist die Rohdichte eines Baustoffs, und was sagt sie über seine akustische Wirkung aus?

Die Rohdichte ρ ist die Masse eines Materials bezogen auf sein Volumen im eingebauten Zustand — also einschließlich aller Poren, Kanäle und Lufteinschlüsse, die dazugehören. Sie wird in Kilogramm je Kubikmeter angegeben und ist eine Materialeigenschaft, die nichts über die Dicke eines konkreten Bauteils aussagt.

Rohdichte heißt schlicht: Wie schwer ist ein Kubikmeter von diesem Zeug? Beton ist schwer, Holz mittel, Dämmwolle fast nichts. Die Zahl ist nützlich, wenn Du wissen willst, wie viel Gewicht eine Wand mitbringt — denn Gewicht hält Lärm auf. Sie ist dagegen die falsche Zahl, wenn Du Dämmmaterial für die Akustik im Raum kaufst. Dort geht es nicht ums Gewicht, sondern darum, wie schwer die Luft durch das Material hindurchkommt, und das sind zwei verschiedene Dinge, auch wenn sie oft zusammen auftreten.

Ausführliche Erklärung

Der Name trennt die Größe von zwei Nachbarn, mit denen sie ständig vermischt wird. Die Reindichte ist die Dichte des Feststoffs selbst, ohne jede Pore — sie beschreibt das Material auf Kornebene und wird gebraucht, wo es um Porosität geht, für die Bauakustik dagegen nicht. Die Schüttdichte gilt für lose Schüttgüter und rechnet die Hohlräume zwischen den Körnern mit, weshalb sie vom Verdichtungsgrad abhängt. Die Rohdichte liegt dazwischen: Sie nimmt das Material so, wie es verbaut wird, mit seinen eigenen Poren, aber ohne Fugen und Hohlräume der Konstruktion.

Rolle 1 — der Faktor vor der Dicke

Bei massiven Bauteilen ist die Rohdichte die Größe, aus der mit einer Multiplikation die akustisch maßgebliche Kenngröße wird:

text m'' = ρ · d

m'' = flächenbezogene Masse in kg/m² ρ = Rohdichte in kg/m³ d = Dicke der Schicht in m

Damit steht sie am Anfang jeder Schalldämmrechnung. Das Massegesetz rechnet mit m'', nicht mit ρ, und das ist mehr als eine Formalie: Eine schwere, dünne Platte und eine leichte, dicke Platte können dieselbe flächenbezogene Masse haben und dämmen dann im Grundsatz gleich gut, obwohl ihre Rohdichten weit auseinanderliegen. Wer Materialien allein nach ρ vergleicht, vergleicht sie ohne die Dicke und damit ohne die halbe Information. Die flächenbezogene Masse ist deshalb die Größe, in der Bauteile beschrieben werden, und die Rohdichte nur ihre Zutat.

Für das Bauteilverhalten kommt eine zweite Zutat dazu, die mit der Rohdichte nicht zusammenhängt: die Steifigkeit. Zwei Platten gleicher Rohdichte und Dicke können sich völlig verschieden verhalten, wenn die eine biegeweich und die andere steif ist — nachzulesen bei den Biegewellen.

Rolle 2 — die Zahl auf dem Sack

Bei porösen Dämmstoffen dreht sich die Bedeutung um. Ihre Masse ist so gering, dass sie zur Schalldämmung eines Aufbaus praktisch nichts beiträgt: Mineralwolle im Hohlraum einer Trennwand verbessert diese Wand auf einem anderen Weg, nämlich über die Luftschicht statt über das Gewicht — warum, steht bei der flächenbezogenen Masse.

Was ein poröser Absorber leistet, hängt an seinem Strömungswiderstand — daran also, wie schwer sich die Luftbewegung durch das Fasergefüge hindurchquält. Die Rohdichte korreliert damit, weil dichter gepresstes Material in der Regel engere Kanäle hat, aber der Zusammenhang ist lose und nicht eindeutig: Zwei Produkte mit derselben Rohdichte können sich in Faserdurchmesser, Faserlänge und Bindemittel unterscheiden und dadurch deutlich verschiedene Strömungswiderstände haben. Dazu kommt, dass es für den Strömungswiderstand ein Optimum gibt und kein „je mehr, desto besser": Jenseits dieses Punkts kehrt sich die Wirkung um, weil das Material so dicht wird, dass die Schallwelle schon an der Oberfläche zurückgeworfen wird, statt einzudringen.

Praktisch bleibt die Rohdichte trotzdem der Wert, mit dem eingekauft wird — weil sie auf jedem Datenblatt steht und der Strömungswiderstand meistens nicht. Sie taugt als Anhaltspunkt und als Sortiermerkmal innerhalb einer Produktfamilie desselben Herstellers, nicht als Kennwert für den Vergleich über Produktfamilien hinweg.

Häufiges Missverständnis

„Schwerere Dämmwolle dämmt besser" ist der am weitesten verbreitete Satz zum Thema, und schon die Begriffe darin gehen durcheinander. Dämmen heißt, Schall am Durchgang zu hindern — das leistet Masse, und dafür sind alle Dämmstoffe zu leicht. Absorbieren heißt, Schall im Raum in Wärme umzuwandeln, und das leistet das Fasergefüge, nicht das Gewicht. Was schwerere Wolle also bestenfalls besser kann, ist etwas anderes als das, was der Satz behauptet — und ob sie es besser kann, hängt am Strömungswiderstand und nicht am Gewicht.

Das andere Missverständnis ist die Verwechslung mit der flächenbezogenen Masse. Beide heißen umgangssprachlich „das Gewicht" des Materials, aber die Rohdichte hat die Einheit kg/m³ und beschreibt den Stoff, die flächenbezogene Masse hat die Einheit kg/m² und beschreibt ein Bauteil bestimmter Dicke. Wer die Einheiten nicht mitliest, setzt eine Rohdichte in eine Schalldämmrechnung ein und rechnet dann mit einer Masse, die um den Kehrwert der Plattendicke zu groß ist — bei 12,5 mm um den Faktor 80. Der Fehler fällt nicht auf, weil das Ergebnis plausibel aussieht: Es sagt nur eine Wand voraus, die es so nicht gibt.

Nicht zu verwechseln mit

Flächenbezogene Masse m'': Kilogramm je Quadratmeter. Sie entsteht erst aus Rohdichte mal Dicke und ist die Größe, mit der Bauakustik rechnet.
Reindichte: Die Dichte des Feststoffs ohne Poren. Bei porösen Baustoffen liegt sie deutlich über der Rohdichte; gebraucht wird sie dort, wo die Porosität interessiert, in der Bauakustik nicht.
Schüttdichte: Für lose Schüttgüter wie Sand, Splitt oder Schüttdämmung. Sie enthält die Hohlräume zwischen den Körnern und hängt davon ab, wie verdichtet geschüttet wurde.
Strömungswiderstand: Der Kennwert, an dem die Wirkung poröser Absorber tatsächlich hängt. Die Rohdichte korreliert mit ihm, ersetzt ihn aber nicht.
Wichte: In der Statik die Gewichtskraft je Volumen, in kN/m³ — also Rohdichte mal Fallbeschleunigung. Dieselbe Frage aus Sicht der Tragwerksplanung, aber eine andere Größe und nicht nur eine andere Einheit.

Beim Einkauf

Für die Akustikvorwand eines Heimkinos liegen zwei Angebote für die Hohlraumfüllung vor: einmal ein Dämmstoff mit einer hohen Rohdichte, einmal ein deutlich leichteres Produkt zum halben Preis. Die Frage ist, ob der Aufpreis akustisch etwas bringt.

Vorab ist festzulegen, was die Fläche leisten soll — breitbandig absorbieren, gezielt im Tiefton arbeiten oder vor allem Technik verbergen. Erst daraus ergibt sich, welcher Kennwert überhaupt zählt. Geht es um Absorption, ist die Verfahrensfrage nicht „welche Rohdichte", sondern „welcher längenbezogene Strömungswiderstand" — und die richtige Reaktion auf das Angebot ist, ihn beim Hersteller zu erfragen. Kommt er nicht, bleibt die Rohdichte als grober Anhaltspunkt, mit dem man innerhalb derselben Produktfamilie vergleichen kann und zwischen Produktfamilien besser nicht.

Erst danach kommt das Produkt selbst, und dort tauchen Kriterien auf, die mit Akustik nichts zu tun haben, aber über die Eignung mitentscheiden: Brandverhalten, Formstabilität über die Jahre und die Frage, ob sich das Material im eingebauten Zustand setzt. Ein Dämmstoff, der nach Jahren im Hohlraum zusammensackt, hat oben einen Luftspalt und unten verdichtetes Material, und beides verändert die Wirkung gegenüber der Planung.

Verknüpfte Inhalte

Was aus Rohdichte und Dicke wird und warum Bauakustik mit dieser zweiten Größe rechnet, steht bei der flächenbezogenen Masse. Der Kennwert, der bei porösen Materialien tatsächlich über die Wirkung entscheidet, ist der Strömungswiderstand; wie die Wirkung beziffert wird, sagt der Absorptionsgrad. Wofür die flächenbezogene Masse gebraucht wird, zeigen das Massegesetz und der Plattenschwinger. Warum die Steifigkeit eines Bauteils unabhängig von seiner Rohdichte mitentscheidet, erklären die Biegewellen. In der Größe ρ·c für die Schallkennimpedanz steht dieselbe Dichte, dort allerdings die des Mediums Luft.

Quellen

Definition und Bestimmung der Rohdichte folgen DIN EN ISO 10456 und DIN EN 1602; die Rolle als Faktor der flächenbezogenen Masse und die Abgrenzung zum Strömungswiderstand folgen der bauakustischen Standardliteratur.