Forscher entwickeln wiederverwendbare Ziegelwände
Ziegelwände ohne Mörtel: Neue Bauteile lassen sich abbauen und erneut verbauen. Das könnte den Bau verändern.
Abriss ohne Abfall? Neue Ziegelwände lassen sich mehrfach nutzen und könnten CO₂-Emissionen deutlich senken.
Foto: IBPSC - TU Graz
Beim Abriss vieler Gebäude endet das Leben eines Ziegels meist als Bauschutt. Gerade Gebäude mit kurzer Nutzungsdauer verschlechtern die Umweltbilanz der Baubranche erheblich. Einkaufszentren, Bürogebäude oder Gewerbebauten werden oft schon nach wenigen Jahrzehnten umgebaut oder ersetzt. Die dabei anfallenden Abfälle verursachen hohe Kosten und zusätzliche CO₂-Emissionen.
Ein Forschungsteam der Technische Universität Graz arbeitet deshalb an einem anderen Ansatz. Gemeinsam mit dem Ziegelhersteller Wienerberger entstand im Projekt „Re-Use Ziegelwand“ ein System aus vorgefertigten Ziegelwandelementen, die sich nach der Nutzung wieder abbauen und erneut verbauen lassen.
Der entscheidende Unterschied liegt in den Verbindungen der Elemente. Statt klassischer Mörtelfugen kommen reversible Fugenlösungen zum Einsatz. Dadurch lassen sich die Wände zerstörungsfrei demontieren.
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Ziegel sollen deutlich länger genutzt werden
Bislang endet der Lebenszyklus vieler Ziegel mit dem Abriss eines Gebäudes. Zwar wird ein Teil des Materials recycelt, häufig allerdings nur als minderwertiger Füllstoff. Die Forschenden wollen deshalb erreichen, dass komplette Wandelemente mehrfach genutzt werden können.
„Ziegel sind sehr hochwertige Baustoffe, und ihre Herstellung ist sehr ressourcenintensiv. Es bietet daher enorme Vorteile, wenn sie nach der Nutzung eines Gebäudes zerstörungsfrei entfernt und an anderer Stelle wiederverwendet werden können“, sagt Projektleiter Hans Hafellner vom Institut für Bauphysik, Dienstleistungen und Bauwesen der TU Graz.
Nach Angaben des Forschungsteams lassen sich die CO₂-Emissionen über drei Nutzungszyklen hinweg gegenüber herkömmlichen Bauweisen um rund 60 % senken.
Der Ansatz folgt den Prinzipien der Kreislaufwirtschaft. Baustoffe sollen möglichst lange im Nutzungskreislauf bleiben, statt nach wenigen Jahrzehnten entsorgt zu werden.
Lösbare Verbindungen bringen neue Herausforderungen
Technisch ist das Konzept anspruchsvoll. Denn die Wände müssen trotz lösbarer Verbindungen dieselben Anforderungen erfüllen wie konventionelle Konstruktionen.
Dazu gehören unter anderem:
- ausreichende Tragfähigkeit
- hohe Stabilität
- Schutz gegen Feuchtigkeit und Luftundichtigkeiten
- zuverlässige Wärmedämmung
- präzise Fertigungstoleranzen
Die Forschenden setzen dafür auf 44 cm starke Ziegel mit integrierter Dämmwolle. Die Wandelemente werden bereits im Werk vorgefertigt und vorverputzt. Das reduziert den Aufwand auf der Baustelle und verkürzt die Bauzeit.
Auch die Stabilisierung der Konstruktion spielte eine wichtige Rolle. Entweder sorgt die Dachkonstruktion gemeinsam mit ihrem Eigengewicht für die notwendige Stabilisierung, oder vorgespannte Gewindestangen übernehmen diese Aufgabe. Sie verlaufen senkrecht durch die Wände und erhöhen die Stabilität des Gebäudes.
Demonstrationsgebäude erfolgreich wieder aufgebaut
Ob das System auch außerhalb des Labors funktioniert, testete das Team mit einem Demonstrationsgebäude. Die Forschenden bauten das Gebäude zunächst vollständig auf, anschließend wieder ab und danach an einem anderen Standort erneut zusammen.
Das Ergebnis fiel positiv aus. Auch nach dem Wiederaufbau erfüllte das Gebäude weiterhin alle Anforderungen.
„Der erfolgreiche großmaßstäbliche Aufbau, Abbau und Wiederaufbau des Demonstrators bestätigt die technische Machbarkeit und Robustheit des Systems unter realistischen Bedingungen“, sagt Andreas Trummer vom Institut für Tragwerksplanung der TU Graz.
Damit die Konstruktionen auch nach langer Nutzungsdauer sicher bewertet werden können, nutzt das Team zusätzlich sogenannte Modalanalysen. Dabei werden die Wände gezielt in Schwingung versetzt.
Verändert sich das Schwingungsverhalten der Konstruktion im Laufe der Zeit, können Rückschlüsse auf mögliche Schäden oder Veränderungen der Tragfähigkeit gezogen werden. Der Vorteil: Die Prüfung funktioniert ohne zerstörende Eingriffe in die Bauteile.
Gebäude könnten künftig als Materiallager dienen
Die Baubranche sucht seit Jahren nach Wegen, Rohstoffe länger zu nutzen und Emissionen zu senken. Wiederverwendbare Bauteile gelten dabei als wichtiger Ansatz. In der Praxis scheitert das bislang jedoch oft an dauerhaft verklebten oder vermörtelten Konstruktionen.
Genau hier setzt das Projekt aus Graz an. Es verbindet industrielle Vorfertigung mit einem modularen Bauansatz und dem Gedanken der Kreislaufwirtschaft.
Auch wirtschaftlich könnte das Konzept interessant werden. Wenn sich Bauteile nach Jahrzehnten erneut nutzen lassen, steigt der Restwert eines Gebäudes.
Noch handelt es sich um ein Forschungsprojekt. Sollte sich die Technik wirtschaftlich und praktisch im großen Maßstab umsetzen lassen, könnten Gebäude künftig stärker als Materiallager verstanden werden – und weniger als Bauwerke mit festem Enddatum.
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