Aufgrund der Anforderungen an den Wärmeschutz ist die Ausführung einschaliger Außenwände aus Normalbeton bereits seit einigen Jahrzehnten nicht mehr praktikabel. Um den bauphysikalischen Anforderungen gerecht zu werden, sind in der Regel zusätzliche Maßnahmen wie die Anbringung von Wärmedämmverbundsystemen oder die Ausführung als zweischalige Wandkonstruktion mit Kerndämmung erforderlich, aus denen gestalterische, konstruktive oder wirtschaftliche Nachteile resultieren können. Bisherige Versuche, einschalige Außenwände aus Leichtbetonen herzustellen, erfordern wegen der verhältnismäßig geringen Druckfestigkeiten oder der im Vergleich zu anderen Außenwandkonstruktionen noch immer höheren Wärmeleitfähigkeiten stets sehr große Wanddicken. Das Institut für Massivbau (IfM) der Universität Duisburg‐Essen hat in Zusammenarbeit mit dem Institut für Werkstoff‐Forschung des Deutschen Zentrums für Luft und Raumfahrt (DLR) durch Einbettung von Quarzglas‐Aerogelgranulat in UHPC‐Matrizen einen Hochleistungsaerogelbeton entwickelt, der ein sehr günstiges Verhältnis zwischen Druckfestigkeit und Wärmeleitfähigkeit aufweist [1]. Nachfolgend werden die mechanischen und bauphysikalischen Eigenschaften des neuen Werkstoffs vorgestellt.

In [1] wurde über die Entwicklung eines neuartigen Konstruktionsleichtbetons auf der Basis von Silica‐Aerogelen, dem sogenannten Hochleistungsaerogelbeton (High Performance Aerogel Concrete, HPAC) berichtet. Neben hervorragenden Eigenschaften bezüglich des Brand‐ und Schallschutzes verfügt HPAC über eine sehr geringe Wärmeleitfähigkeit bei relativ hoher Druckfestigkeit und ist daher für die Herstellung monolithischer Außenbauteile ohne zusätzliche Wärmedämmung geeignet. Um die Einsatzmöglichkeiten des neuen Werkstoffs in der Baupraxis zu erweitern, wurde dieser seit seiner Vorstellung im Jahr 2016 am Institut für Massivbau der Universität Duisburg‐Essen kontinuierlich weiterentwickelt. Dies betrifft zum einen die Optimierung des Werkstoffs hinsichtlich seines Schwindverhaltens und zum anderen die Beschreibung des Tragverhaltens unter Druck‐ und Zugbeanspruchung sowie die statistische Auswertung der Druckfestigkeit. Während der erste Aspekt insbesondere für die Herstellung bewehrter HPAC‐Bauteile relevant ist, bilden die Untersuchungen zum Tragverhalten und die statistische Auswertung die Grundlage für wirklichkeitsnahe Berechnungen mithilfe der Finite‐Elemente‐Methode und die Ermittlung charakteristischer Festigkeiten. Nachfolgend wird über die Ergebnisse dieser Untersuchungen berichtet.

The Institute for Structural Concrete (ISC) at the University of Duisburg-Essen and the Institute of Materials Research of the German Aerospace Center (DLR) developed a new lightweight concrete, called “High Performance Aerogel Concrete” (HPAC). HPAC is made by embedding of silica aerogel granules in a high strength cement matrix. It exhibits a remarkable relation between compressive strength and thermal conductivity. HPAC for the load bearing layer of double-leaf external walls contains approx. 50 vol% aerogel and has a compressive strength in the range of normal concrete (20 MPa – 30 MPa). Up to now, the compressive strength of each mixture was determined on three to six cubes or cylinders. The scattering of the results has not been investigated yet. For this reason, 30 test specimens of a 50 vol%-mixture have been produced in two batches. The results of the compressive strength tests were then statistically evaluated. The underlying statistical distribution was determined by the Anderson-Darling-Test. Subsequently the 5 % fractile values of the mixtures, which represent the characteristic concrete compressive strength, were determined.