Innovative Brick Mehrskalenmodell für Ziegel als Basis für innovative Produktentwicklung hins. thermischer u. mechanischer Eigenschaften

Mehr als 40 % des EU-weiten Energieverbrauchs und CO2 Ausstoßes werden durch den Gebäudebereich verursacht. Der Baustoffeintrag beträgt alleine in Österreich bis zu 10 Tonnen pro Einwohner und Jahr. Ein erheblicher Teil dieser Energie wird durch Ziegelaußenwände abgegeben bzw. im Produktionsprozess benötigt. Trotz der bereits hohen Ressourceneffizienz des Baustoffs Ziegel, aufgrund des natürlichen anorganischen Materials und einer Lebensdauer von mehr als 100 Jahren, muss er folglich als ressourcenverbrauchsrelevantes Produkt angesehen werden. Die Verbesserung der Ziegeleigenschaften mit derzeitig verfügbaren Verfahren und Entwicklungsstrategien ist jedoch kaum mehr möglich. Versuchstechnisch identifiziertes Potential zur Erhöhung der Festigkeit durch spezielle Mikroporenstrukturen von bis zu 40 % bei gleichbleibender Bruttodichte kann somit nicht ausgeschöpft werden. Ziel dieses Projektes ist es daher ein physikalisch fundiertes Modell zur Bestimmung der effektiven thermischen als auch mechanischen Eigenschaften in Abhängigkeit der Ziegelkomposition zu entwickeln. Dabei soll ein Mehrskalenmodell basierend auf der Kontinuums-Mikromechanik es ermöglichen die Ziegelscherbeneigenschaften von der Mikrostruktur bis hin zur Makroebene zu beschreiben. Für die letzte Betrachtungsebene hin zum ganzen Ziegel kommt ein numerisches Simulationstool basierend auf modernen Finite-Elemente Methoden zur Anwendung. Diese Modelle sollen letztendlich Optimierungsparameter für Ziegel identifizieren und die Grundlage für eine innovative Ziegelentwicklung darstellen. Durch die Erhöhung der Festigkeit bei gleichbleibender Dichte, kann einerseits der Materialeinsatz verringert und andererseits durch schlankere Wandkonstruktionen die Wohnnutzfläche nachhaltig erhöht werden. Die Größe der möglichen Reduktion der Treibhausgasemissionen wurde mit 31 % für Wohnflächen abgeschätzt.