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21. Januar 2021

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Die Wissenschaft des baugemeinen Ziegels

Die Wissenschaft des baugemeinen Ziegels© TU Wien

Der diesjährige Resselpreis der TU Wien geht an Thomas Kiefer. Der Forscher hat mit neuen Technologien und mathematischen Modellen die Einsatzmöglichkeiten für den Ziegel erweitert.

(red/cc) Ziegel sind ein Baumaterial mit vielen Vorteilen: Sie sind stabil und lange haltbar, haben gute Wärmeleitungseigenschaften und im Gegensatz zur Betonproduktion sind sie über ihre Lebensdauer betrachtet emissionsarm. Trotzdem spielen sie im Wohnbau heute eine untergeordnete Rolle – mehrgeschossige Häuser werden meist aus Stahl und Beton errichtet.

Thomas Kiefer möchte das ändern und forscht am Institut für Mechanik der Werkstoffe und Strukturen daran, die Eigenschaften von Ziegeln zu analysieren, zu erklären und zu verbessern. Sein Ansatz basiert auf unterschiedlichen Größenskalen – von einer mikroskopischen Betrachtungsweise bis zur Analyse einer ganzen Ziegelwand. Für seine Dissertation wurde Thomas Kiefer nun mit dem Resselpreis der TU Wien ausgezeichnet.

Ziegel können mehr
„Was die Beständigkeit betrifft, sind Ziegel dem Beton eigentlich überlegen“, sagt Thomas Kiefer. „Doch wenn man moderne Wohnbauten errichten will, mit fünf oder sechs Stockwerken, dann kommen Ziegel an ihre Belastungsgrenze. Das liegt allerdings auch daran, dass Ziegel in den letzten Jahrzehnten kaum weiterentwickelt wurden. Man gab sich mit Beton zufrieden, obwohl im Ziegelmaterial eigentlich noch viel mehr Potenzial steckt.“

Um bessere Ziegel zu entwickeln, muss man ihre physikalischen Eigenschaften genau verstehen. Dazu war es nötig, aufwändige Messmethoden weiterzuentwickeln, etwa für die Bestimmung der Wärmeleitfähigkeit im Rasterkraftmikroskop. Ebenso braucht es mathematische Modelle, mit denen auf die Eigenschaften des Ziegelmaterials geschlossen werden kann. Und aufbauend darauf entwickelte Zieger schließlich ein Computermodell, mit dem man die Eigenschaften ganzer Ziegel oder Ziegelwände berechnen kann.

Zur CO2-Reduktion zukünftig Ziegel statt Beton
Nicht nur die verwendete Tonerde bestimmt die Eigenschaften des Ziegels, sondern auch die Verarbeitung: Man kann etwa Sägespäne beimischen, die dann beim Brennen des Ziegels kleine Poren entstehen lassen. „Mit unseren Modellen kann man genau sagen, welche Tonmischung und welche Formgebung bei der Ziegelproduktion die beste ist, um die gewünschten Eigenschaften zu erzielen“, sagt Thomas Kiefer. 

Er hofft, damit dem Ziegel als Baumaterial zu neuen Einsatzmöglichkeiten zu verhelfen: „Ich bin sicher, dass Ziegel in Zukunft eine viel größere Rolle spielen können, auch für Bauvorhaben, bei denen heute nur Beton in Frage kommt.“ Nicht zuletzt pro Klimaschutz: Bei der Produktion von Zement werden große Mengen an CO2 freigesetzt. Thomas Kiefer arbeitete mit dem Ziegelhersteller Wienerberger zusammen. Für die Bestimmung der Materialeigenschaften und bei der Charakterisierung der Tonerden kooperierte er mit Boku und Universität Wien. 

Thomas Kiefer
Thomas Kiefer stammt aus dem schwäbischen Ulm, für sein Studium kam er 2008 an die TU Wien, wo er Bauingenieurwesen und Infrastrukturmanagement studierte. Nach seinem Master begann er seine Dissertation im Rahmen des FFG-Forschungsprojektes „Innovative Brick“, das durch den Klima- und Energiefonds des Bundes gefördert wurde. Betreut wird die „Diss“ von Josef Füssl. Der Resselpreis der TU Wien wird jährlich an herausragende junge WissenschaftlerInnen vergeben und ist mit € 13.000 dotiert – zweckgebunden für die wissenschaftliche Forschung.

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red/cc, Economy Ausgabe Webartikel, 30.10.2020