Universität Stuttgart ITKE entwickelt aerogelhaltigen Leichtbeton in Stuttgart; Druckfestigkeit 2,5 N/mm2, Wärmeleitfähigkeit 0,09 W/mK
Entwicklung eines Leichtbetons mit tragenden und hoch dämmenden Eigenschaften als matrixoptimierter und gefügedichter Werkstoff aus zementgebundenem, hydrophobiertem Aerogelgranulat
Entwicklung eines Leichtbetons mit tragenden und hoch dämmenden Eigenschaften als matrixoptimierter und gefügedichter Werkstoff aus zementgebundenem, hydrophobiertem Aerogelgranulat Projektdurchführung Universität Stuttgart Zentrale Verwaltung Kanzlerin der Universität Stuttgart Keplerstr. 7 70174 Stuttgart Zielsetzung und Anlass des Vorhabens Um den energieeffizienten Betrieb eines Gebäudes nach heutigem Standard zu ermöglichen, ist der Einsatz von Wärmedämmung obligatorisch. Zu diesem Zweck werden die Außenwände lückenlos mit Dämmstoffen verkleidet. Als wichtigste Materialien kommen mit zusammen 80 % Marktanteil Mineralwolle und expandierter Polystyrol Hartschaum (EPS) in Form von Dämmplatten zum Einsatz. Nahezu alle Gebäude sind nach diesem Prinzip des mehrschaligen Wandaufbaus mit einer klaren Funktionstrennung der einzelnen Schichten konzipiert. Mit einem monolithisch einsetzbaren Leichtbetonwerkstoff ist der gesetzlich vorgeschriebene Wärmeschutz eines Gebäudes nicht mehr wirtschaftlich zu erreichen. Die Hersteller reagieren mit einer zusätzlichen Kerndämmung. Diese Vorgehensweise führt jedoch die Vorteile in Konstruktion und Fertigung ad absurdum. Das Forschungsprojekt befasste sich mit der Entwicklung einer Leichtbetonrezeptur auf der Basis von Aerogelen durch die Anwendung von Methoden aus der ultrahochfesten Betonentwicklung (UHPC). Dadurch sollte unter Beibehaltung einer ausreichenden Festigkeit eine außerordentlich reduzierte Wärmeleitfähigkeit erzielt werden. Anschließende Untersuchungen evaluierten die baupraktisch relevanten Materialparameter. Das ITKE konzipierte die baukonstruktive Anwendung des Werkstoffs für typische Detaillösungen. Die Verwendung von Betonfertigteil-Wandelementen beinhaltete eine Vereinfachung des Herstellungsprozesses und führte zu deutlichen Umweltentlastungseffekten. Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten Methoden Die maßgebliche Zeitachse des Projekts ergab sich durch die Arbeitsfelder B und C. Die Evaluation der Materialparameter wurde erst mit Beendung der Materialentwicklung aufgenommen. Feld A Ökobilanz Aerogelbeton - ITKE (11M projektbegleitend) Es wurde eine aussagekräftige ökologische Bewertung des neuen Werkstoffs geplant, indem als Funktionseinheit 1 m2 Außenwand mit definierter Dämmleistung in verschiedener Ausführung miteinander verglichen wurde. Dazu wurden die verwendeten Materialien und Rohstoffe in der Software GaBi bilanziert. Feld B Entwicklung aerogelhaltiger Leichtbetonwerkstoff - G.tecz (ca. 9M) Die Werkstoffentwicklung erfolgte auf Basis der Quantz®-Technologie der Firma G.tecz. Mit Hilfe von Versuchen und rechnerischen Algorithmen wurde die Rezeptur entwickelt. Feld C Ermittlung Materialparameter - ITKE, G.tecz, IBP, MPA (ca. 2,5M) Es wurde untersucht: Druck- und Biegezugfestigkeit; E-Modul; Wärmeleitfähigkeit ?; Abwitterung durch Frost-Tauwechsel; Schwinden und Kriechen, Bewehrungsverbundverhalten und Feuerwiderstand. Feld D Konstruktionskatalog - ITKE (1M projektbegleitend erstellbar) Der Konstruktionskatalog zeigte eine Reihe von Konstruktionsvorschlägen, um die vereinfachte bauliche Ausführung zu demonstrieren. Feld E Projektdokumentation - ITKE, G.tecz, IBP, MPA (1M) Die Ergebnisse der Arbeitsfelder A-D wurden in einem gemeinsamen Abschlussbericht auf Basis der Teildokumentationen zusammengestellt. Ergebnisse und Diskussion Im Rahmen dieses Projekts wurde die Entwicklung einer neuen Materialzusammensetzung, welche sich von bestehenden Patentlösungen unterscheidet, betrieben, die durch die Optimierung der Materialeigenschaften Festigkeit, Wärmeleitfähigkeit und Verarbeitbarkeit einen praxistauglichen Leichtbeton unter Verwendung eines Aerogelzuschlags zum Ziel hat. Das lufthärtende Material weist bei einer Trockenrohdichte von 520 kg
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