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Beton, der die Wärme hält

Beton ist als Baustoff unersetzlich.  Ein gewaltiger Nachteil: Er leitet Wärme. Eine Entwicklung aus den Beton-Laboratorien der Uni Duisburg-Essen könnte jetzt die Welt des Betons revolutionieren.

Foto: © pryzmat/123RF
Außenwände von Industriebauten, Einfamilien- und mittelgroßen Mehrfamilienhäusern sollen sich mit dem neuen Beton herstellen lassen – ohne eine zusätzliche Wärmedämmung. Foto: © pryzmat/123RF

Schwer und kalt, so kennt man Beton. Klingt nicht sympathisch, aber das Gemisch aus Sand oder Kies, Zement und Wasser macht Hochhäuser, Tunnel, Brücken oder Stützwände erst möglich. "Doch Häuser aus Beton müssen im Zuge der immer strenger werdenden Energieeinsparverordnung gedämmt werden, denn Beton lässt die Kälte durch", weiß Prof. Dr.-Ing Martina Schnellenbach-Held, Leiterin des Instituts für Massivbau der Universität Duisburg-Essen. "Wir haben daher in Kooperation mit dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt einen neuen wärmedämmenden Beton entwickelt ".

Dieser als Hochleistungsaerogelbeton bezeichnete Werkstoff vereint die dem Beton zueigene hohe Druckfestigkeit mit geringer Wärmeleitfähigkeit. "Außenwände werden in Zukunft damit einschalig ohne zusätzliche Wärmedämmung herstellbar sein", so die Bauingenierin. Das Land NRW und die EU fördern mit 200.000 Euro die Weiterentwicklung des neuartigen Materials. So schnell wie möglich soll der Aerogelbeton bis zur Marktreife entwickelt werden.

Was zeichnet das Material aus?

"Wir mischen in klassischen Beton als Zuschlag Aero-gel (siehe Kasten), das bereits als Dämmstoff in der Luft- und Raumfahrt erprobt wurde", erklärt Schnellenbach-Held. Prof. Dr. Lorenz Ratke vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt in Köln hatte bereits vor Jahren die Idee, die Dämmeigenschaften von Aerogel im Beton zu nutzen – nur litt die Tragfähigkeit so sehr, dass das Material sich nicht mehr als Baustoff eignete. "Genau das ist uns jetzt gemeinsam gelungen", freut sich Schnellenbach-Held.

"Wir haben die richtige Mischung hergestellt, und dafür gesorgt, dass sich Zement, Sand, Wasser und Aerogel in der richtigen Weise verbinden." Wie genau, das haben die Wissenschaftler gerade patentieren lassen, das mögen sie nicht verraten. Um ihren neuen Beton auch zugfest zu machen, verwenden sie eine klassische Bewehrung aus Glasfaserkunststoff, der ebenfalls weder die Wärme leitet noch korrodiert.

Hervorragende Eigenschaften

Weitere gute Eigenschaften zeichnen den Hochleistungsaerogelbeton aus, so dämmt er durch den Einschluss von Luft auch gegen Schall. Sein Brandschutzverhalten ist ebenfalls hervorragend – der Einsatz im SpaceShuttle lieferte den Beweis. Sein geringes Gewicht erleichtert das Verarbeiten – es ist so gering, dass Aerogelbeton sogar schwimmen kann – eine lustige Vorstellung.

Wiederverwerten lässt er sich ebenfalls, die Bewehrung ließe sich leicht he-rausnehmen und der Rest schreddern, da das Aerogel auch mineralisch ist, versichert die Professorin. "In den kommenden vom Land NRW und der EU geförderten zwei Jahren werden wir vieles weitere auf den Prüfstand stellen", plant sie. Im Team arbeiten neben Ingenieuren auch Handwerker mit, "denn im Labor gießen und zerstören wir laufend Beton". Baustoffprüfer, Maurer und Betonbauer sind da gefragt.

Unter realen Bedingungen testen

Allein die Herstellung bleibe genauso energieintensiv wie diejenige von klassischem Beton, bedauert die Expertin. Denn Zement sei ja hier wie da notwendig.
Gern möchte das Beton-Team um Professor Schellenbach-Held ein Versuchsgebäude aus Aerogelbeton bauen, um den Baustoff dann unter realen Bedingungen zu testen.

Dafür suchen die Forscher im Moment Sponsoren. Für Industriebauten und mittelgroße Mehrfamilienhäuser sowie Einfamilienhäuser wird sich Aerogelbeton eignen, "die erforderliche Druckfestigkeit für Hochhäuser werden wir nicht erreichen", schätzt Martina Schnellenbach-Held.

Text: Dr. Bettina Heimsoeth
Foto: © pryzmat/123RF

Aerogele:

Aerogele sind hochporöse, federleichte Festkörper, bei denen bis zu 99,98 % des Volumens aus Poren bestehen. Ursprünglich wurden sie für die Raumfahrt entwickelt und dort zur Isolation von Raumanzügen verwandt.
Es gibt verschiedene Arten von Aerogelen, die auf Silicatbasis sind am meisten verbreitet. Sie werden aus Kieselsäure hergestellt, indem ein Gel aus diesem gallertartigen Stoff unter extremen Bedingungen getrocknet wird. Silicat-Aerogele zeigen eine sehr geringe Wärmeleitfähigkeit und werden daher gerne als Dämmstoff verwendet.
So gibt es inzwischen einen Dämmputz und ein Wärmedämmverbundsystem, in denen Aerogel zum Einsatz kommt. Seine Umweltverträglichkeit wurde bereits für den Einsatz in der Raumfahrt geprüft.

Text: / handwerksblatt.de

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