Grundlagen
Massive Bauteile aus Beton weisen in ihrem Inneren unter den verschiedenen Belastungsszenarien stets sehr inhomogene Beanspruchungsverteilungen auf. Teilweise sind einzelne Bereiche nur wenig bis gar nicht beansprucht sind. Das dort vorhandene Material ist somit eigentlich überflüssig.
Mit der Technologie des Gradientenbeton® wird erstmals eine Optimierung des Bauteilinnenraums möglich. Eigenschaften wie Festigkeit, Dichte oder auch Wärmeleitfähigkeit werden durch Variation der Mörtel- und Betonzusammensetzung und durch die in das Bauteil eingebrachten Leichtzuschläge, Poren und Hohlräume an das tatsächlich erforderliche Materialniveau angepasst. Beton wird im Bauteilinneren nur noch dort eingesetzt, wo er tatsächlich benötigt wird. Das Ergebnis sind Bauteile mit einer gegenüber massiv ausgeführten Bauteilen signifikanten Massen- und damit Gewichtsreduktion – bei gleicher Funktions- und Leistungsfähigkeit.
Die Änderung der Betonzusammensetzung entlang mindestens einer Raumachse des Bauteils wird als Gradierung bezeichnet. Der Gesamtverlauf aller Gradierungen innerhalb eines Bauteils wird als Gradientenlayout bezeichnet.
Die Gradierung von Bauteilen aus Beton kann durch das Einbringen von porösen Leichtzuschlägen in die Betonmatrix, durch die gezielte Verteilung von mineralischen Hohlkörpern im Bauteil, durch die Herstellung einer räumlichen und her- auslösbaren Schalung oder durch die Kombination der genannten Maßnahmen erreicht werden. Alle Methoden basieren auf einer Monomaterial-Gradierung, sodass eine sortenreine Rezyklierbarkeit der Bauteile gewährleistet ist.
Mikrogradierung von Betonbauteilen
Das Konzept der Mikrogradierung sieht vor, die Dichteverteilung des Betons während des Betoniervorgangs durch eine kontinuierliche Variation von eingetragenen schaumbildenden Zusatzmitteln und/oder durch eine kontinuierliche Variation in der Zugabe von mineralischen Leichtzuschläge (Blähton, Blähglas etc.) zu gestalten.
Bei Porengrößen bis zu 10 mm spricht man von mikrogradiertem Beton.
Mesogradierung
Das Einbringen von Hohlräumen in Betonbauteile zur Reduktion des Eigengewichts ist als Bautechnik seit längerem bekannt und verbreitet. Die Gemeinsamkeit aller bekannten Techniken besteht darin, dass die überwiegend kugelförmigen Hohlkörper alle den gleichen Durchmesser besitzen und einlagig und berührungslos in das Bauteil einbetoniert werden. Dies schöpft das Potential der möglichen Massenreduktion allerdings nicht voll aus. Zudem verhindern die eingebrachten, nicht-mineralischen Hohlkörpern die sortenreine Rezyklierbarkeit.
Mit der von Werner Sobek entwickelten Mesogradierung lassen sich die beschriebenen Probleme umgehen.
Bei Porengrößen von mehr als 10 mm spricht man von einer Mesogradierung.
Innerhalb eines Bauteils können Mikro- und Mesogradierung kombiniert werden.