_Beton

Die Baubranche trägt wesentlich zum weltweiten Energie- und Ressourcenverbrauch, zum Müllaufkommen und zur Erderwärmung bei. Um dem entgegenzuwirken, sind ein behutsamerer Umgang mit den uns zur Verfügung stehenden Mitteln ebenso notwendig wie die Entwicklung neuer Technologien und Werkstoffe. Ein Schritt in diese Richtung sind Bauteile aus funktional gradierten Werkstoffen. Bei ihnen werden die Materialeigenschaften im Bauteilinneren kontinuierlich geändert (gradiert) und dadurch optimal an die lokal auftretenden Beanspruchungen angepasst. Dies erfolgt entweder durch die Variation der Porosität eines Werkstoffes oder durch die Änderung des Mischungsverhältnisses verschiedener Werkstoffe. Als Folge kann unbeanspruchtes und damit überflüssiges Material vermieden werden.

Zahlreiche Materialeigenschaften wie beispielsweise die Festigkeit, die Wärmeleitfähigkeit und die Dichtigkeit können durch die Änderung der Porosität eines Materials (Beton, Metalle, Glas oder Kunststoffe) in einem weiten Spektrum variiert werden. Durch den gradierten Übergang von dichten und tragenden Deckschichten zu einem hochporösen Dämmkern (z.B. Aerogelbeton) können rein mineralische Außenwandbauteile realisiert werden, deren Wandstärke nur noch ein Viertel der Dicke vergleichbar leistungsfähiger Dämmbetone (siehe Leichtbeton) beträgt.

Die Erforschung funktional gradierter Werkstoffe (Gradientenbeton) und Bauteile erfolgt am Institut für Leichtbau Entwerfen und Konstruieren der Universität Stuttgart (ILEK) unter der Leitung von Werner Sobek. In ersten Versuchen mit Geschossdecken aus Beton konnte eine Massenersparnis von über 60 Prozent im Vergleich zu herkömmlichen Flachdecken (C30/37) nachgewiesen werden.  Einsparungen ergeben sich auch an im Bauteil gebundener Energie sowie an CO₂-Emissionen, die bei der Zementherstellung entstehen.

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