Dipl.-Ing. Toni Bakovic, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster, BSc, Dipl.-Ing.ⁱⁿ Dr.-Ing.ⁱⁿ Clémence Bos, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster, Dott.^ssa mag. Benedetta Costa, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster; alle: Institut für Werkstofftechnologie, Bauphysik und Bauökologie, Forschungsbereich Baustofflehre und Werkstofftechnologie
Dr. Andreas Kurka, Wienerberger AG, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster
Ing. Jürgen Silberknoll, Österreichische Bautechnik Vereinigung, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster
Ing. Johann Peneder, Umdasch Group Venture GmbH, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster
 Dipl.-Ing. Dr. Wolfgang Fiel, MArch, Fiber Elements GmbH, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster

Vom Abfall zum Baustoff: Tonhaltige Schlämme für gießfähigen Lehmbau (T. Bakovic)

Die Zementproduktion ist für rund 7 % der weltweiten anthropogenen CO₂-Emissionen verantwortlich. Dieser hohe Anteil resultiert weniger aus dem spezifischen CO₂-Fußabdruck von Zement (ca. 0,83 kg CO₂/kg), sondern vielmehr aus der enormen Jahresproduktion von rund 4,1 Milliarden Tonnen die zur Deckung des globalen Baustoffbedarfs erforderlich ist. Um diesen Trend entgegenzuwirken, braucht es alternative Baustoffe mit deutlich geringerem CO₂-Fußabdruck – insbesondere angesichts des steigenden weltweiten Bedarfs.
Ein vielversprechender Kandidat ist Lehm – ein Baustoff, den die Menschheit seit über 9000 Jahren nutzt und aktuell eine Renaissance erlebt. Dies liegt nicht nur an seinem äußerst geringen ökologischen Fußabdruck (ca. 0,023 kg CO₂/kg), sondern auch an seinen bauphysikalischen Vorteilen: Lehm reguliert Feuchtigkeit und Temperatur auf natürliche Weise, besonders vorteilhaft angesichts zunehmend extremer Klimabedingungen, speichert Wärme, ist vollständig rezyklierbar, verursacht kaum Transportaufwand und kann Schadstoffe binden. Ein weiterer Vorteil: Lehm ist weltweit in nahezu unbegrenzten Mengen verfügbar. Zudem fallen jährlich große Mengen potenziell geeigneter Materialien als Nebenprodukt an – etwa bei Keramikherstellung oder aus Aushubmaterial, aber auch bei der Gesteinskörnungserzeugung.
Im Rahmen eines laufenden Forschungsprojekts mit der Firma Umdasch Group Ventures GmbH wurden bereits vielversprechende gießfähige Lehmrezepturen mit hoher Festigkeit entwickelt. In Fortsetzung dieser Arbeiten wird untersucht, ob auch tonreiche Waschschlämme – derzeit noch als Abfallprodukt betrachtet – als Baumaterialien einsetzbar sind. Allein in Mitteleuropa fallen jährlich etwa 15 Millionen Tonnen dieser schluffigen, tonhaltigen Rückstände aus der Gesteinskörnungserzeugung an – zum Vergleich: In Österreich werden jährlich ca. 4,4 Mio. Tonnen Zement produziert.
In dieser Studie wurden drei industrielle Waschschlämme untersucht: zwei kalkreiche (aus Österreich und Frankreich) sowie ein silikatreicher aus Österreich. Ergänzend wurde ein vierter Schlamm künstlich hergestellt, um gezielt gewünschte Eigenschaften einzustellen. Die rheologischen und mechanischen Untersuchungen zeigten vielversprechende Ergebnisse mit Druckfestigkeiten von bis zu 3,5 MPa – ausreichend für tragende und nichttragende Wände im Leicht- und Niedrigbau.

AlgoLoam (C. Bos)

Rohe, tonhaltige Erde, bzw. Lehm, wurde seit tausenden von Jahren für den Hausbau verwendet, oft in Kombination mit pflanzlichen Zuschlägen (Stroh, Holzspäne, Kurzfaser) oder sogar mit einem pflanzlichen Gerüst (zum Beispiel aus Holz oder Schilf). Wegen der Nachhaltigkeit und breiten Verfügbarkeit dieser Materialien wird im EU-Horizon Projekt AlgoLoam seit Herbst 2024 versucht, gips-, zement- oder kalkhaltige Baumaterialien für den Innenausbau zu ersetzen.
Genauer widmen wir uns der Entwicklung leichter, selbsttragender und vollständiger abbaubaren Innenwänden aus Lehm, verstärkt durch ein algorithmisch entwickeltes 3D Textil aus natürlichen Fasern. Aufgrund der hohen selbst gesteckten Nachhaltigkeitsziele werden lokal verfügbare Materialien ausgewählt, und auf ihre Einsetzbarkeit, ihr Zusammenwirken, ihre Optimierungsmöglichkeiten und potenziellen Herstellungsmethoden untersucht, die die vorgegebene sehr geringe Dichte ermöglichen. An der TU Wien werden neben pflanzlichen Garnen, Wolle und Seilen für die Textilherstellung, auch verstärkende steifere Materialien für die Wandstabilität, sowie deren Interaktionen und Kompatibilität mit unterschiedlichen Lehmarten für die späteren Verbundstoffe untersucht.

A Novel Mineral-Based Consolidation Agent for Gründerzeit buildings (B. Costa)

Gründerzeit buildings (1848-1918) are still one of the main important historical symbols of the Habsburg monarchy in Austria, still representing the 46,5% of the total buildings in Vienna1. Due to the aging process and the current norms in terms of seismicity, thermal,
and acoustic insulation, as well as to satisfy the growing demand for livable space, these buildings may undergo maintenance, restoration and consolidation.
With their charming façade and their historical value, several restrictive laws aim to preserve and keep their appearance unchanged; thus, dealing with these mansions can be challenging. Currently, the most used material involved in the consolidation is epoxy, which is effective but lacks sustainability and compatibility with the real nature (chemistry and physics) of these buildings. For a lasting preservation aimed at prolonging the lifespan, the compatibility between the heritage and the consolidation/restoration agent is crucial.
For this reason, the main purpose of our study was to design a novel eco-sustainable binder able to consolidate the building while respecting preservation guidelines. After a detailed characterization of the ancient mortar, we developed a rich Ca2+ ions slurry that, coupled with sodium silicate (waterglass), can quickly react, creating a mineral bonding agent (Calcium Silicate Hydrate C-S-H). C-S-H, already well known as the main responsible for the strength development in Ordinary Portland Cement (OPC)2, and that presents a close
chemical and mineralogical composition to the ancient mortar.
Natural Hydrate Lime 3.5 (NHL) has been used to mimic the old mortar, owing to its comparable chemical composition and mechanical properties, and solving sourcing difficulties. This enabled a more detailed investigation into the efficiency of the reaction between waterglass and the Ca²-rich slurry.
What sets our binder apart is not only its sustainability, but its mineralogical compatibility, which enables a widespread application across all the buildings presenting similar features, also outside Austria.

Projektwebsite Tonhaltige Schlämme (folgt)

Projektwebsite AlgoLoam, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster

Projektwebsite Mineral-Based Consolidation Agent (folgt)

Präsentation (folgt)

Poster (folgt)

Ass.Prof. Dipl.-Ing. Dr. Alireza Fadai, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster, Institut für Architekturwissenschaften, Forschungsbereich Tragwerksplanung und Ingenieurholzbau, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster
DI(FH) MEng Nils Jansen, Weissenseer Holz-System-Bau GmbH, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster

Circular Timber

Um die Klimaziele des Green Deal zu erreichen, ist eine umfassende Transformation notwendig. Ein Paradigmenwechsel weg vom Neubau mit primären Rohstoffen hin zu kreislauffähigen Gebäuden, Bauteilen und Materialien ist entscheidend. Dabei ist es wichtig, den Einsatz sekundärer Baustoffe und Bauteile zu skalieren.
In der ersten Phase dieses transdisziplinären Forschungsprojekts werden in einer Meta-Studie Kriterien und Methoden analysiert, die für eine nachhaltige und ressourceneffiziente Nutzung und Wiederverwendung von Holzbauteilen im Sinne der EU-Vorgaben notwendig sind. Es wird ein Überblick über rechtliche und technische Lösungsansätze im Holzbau erarbeitet.
Darauf aufbauend werden in der zweiten Projektphase Vorschläge für eine kreislauforientierte Nutzung für unterschiedliche Typologien vorgestellt. Dabei werden primär (erst-)verwendete und sekundär (wieder-)verwendete Holzbauteile und -baustoffe gemeinsam eingesetzt.
Dies fördert das Arbeiten mit Holz, etabliert vielseitige Wiederverwendungs- und Umnutzungsmöglichkeiten und stärkt die Verwendung von Holz als nachhaltigen und zukunftsorientierten Werkstoff.

Systemoptimierung im österreichischen Holzbau (Sys.Wood)

Der Anteil von Holzbauten im Hochbau in Österreich wächst kontinuierlich. Die Komplexität der Anforderungen und die Möglichkeiten der Digitalisierung und Automatisierung entwickeln sich rasant weiter. Im Forschungsprojekt wird der rote Faden von Planung, Vorfertigung, Bauausführung und Nutzung der Gebäude aufgenommen, um neue Schnittstellen, Methoden und Prinzipien für die Systemoptimierung im österreichischen Holzbau zu generieren.
Die Projektziele beinhalten die Optimierung im Holzbau durch verbesserte personelle und digitale Abläufe und neue Ansätze in den Verknüpfungen der Planungs-, Fertigungs- und Montageprozesse. Auf Grundlage der Lebenszyklusbetrachtung werden für eine nachhaltige und innovative Wertschöpfungskette der Zukunft neue Planungsansätze auf Basis des 3R-Prinzips der Ökologie – Repair, ReUse, Recycle – erarbeitet, um damit neue und innovative Geschäftsfelder für den Holzbau in Österreich zu initiieren und einen Beitrag zur Ressourcenschonung zu leisten. Die Phasen der Vorfertigung und Montage werden ökologisch bewertet und abhängig vom Automatisierungsgrad verglichen.
Zur Erhöhung der Qualität werden innovative Wege in der Vermittlung zentraler Methoden aus dem Lean Management in Bezugnahme auf den Holzbau und die in Österreich klein strukturierten Unternehmen beschritten. Die Einflüsse der Digitalisierung und Automatisierung werden in das Qualitätsmanagement aufgenommen.
Die Ergebnisse des Projekts stellen die Basis für die Entwicklung einer nachhaltigen Wertschöpfungskette dar und werden für österreichische Unternehmen im Holzbau in Form von Veröffentlichungen und einer kooperativen Online-Wissensplattform zur Verfügung gestellt.

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Präsentation (folgt)

Poster (folgt)

Univ.Ass. Dipl.-Ing. Simon Leitner, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster, BSc, Institut für Tragkonstruktionen, Forschungsbereich Stahlbeton- und Massivbau
Dipl.-Ing. Dr. Wolfgang Fiel, MArch, Fiber Elements GmbH, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster

Dippelbaumdecken (DBD) sind ein weit verbreitetes Deckensystem im Gründerzeit- und Nachkriegswohnbau, wie er insbesondere im städtischen Raum Wiens häufig anzutreffen ist. Im Zuge von Dachgeschoßausbauten, sowie Bestandssanierungen müssen solche Deckensysteme regelmäßig ertüchtigt werden, um den gestiegenen Anforderungen an die Gebrauchstauglichkeit (SLS), speziell hinsichtlich Schwingungsverhalten und Schallschutz, gerecht zu werden. Im Gegensatz dazu sind die normativen Anforderungen an die Tragfähigkeit (ULS) dieser Deckensysteme zum Teil bereits vor der Sanierung erfüllt. Die herkömmliche Verstärkungsmethode über Stahlbewehrte Aufbetonschichten mit einer Dicke von 5 bis 7 cm führt allerdings zu erheblichem Zusatzgewicht und somit zu konstruktiv aufwendigen und kostenintensiven Verstärkungsmaßnahmen im Bestand – ein wesentlicher Nachteil bei Projekten im dicht verbautem städtischen Kontext, wo Eingriffe in tragende Bauteile sowie Bauzeit und -logistik entscheidende wirtschaftliche Faktoren sind. Auch im Bauzustand führt die hohe Auflast des Frischbetons zur Notwendigkeit von temporären Unterstellungen, was die Wohnqualität oder gar Benutzbarkeit angrenzender Wohneinheiten einschränken kann. Vor diesem Hintergrund wurde im Rahmen einer Kooperation der TU Wien Institut für Tragkonstruktionen - Forschungsbereich Stahlbeton und Massivbau und dem Industriepartner Fiber Elements GmbH der Einsatz von dünnen Basalt-Textil-bewehrten Aufbetonschichten (TRC) auf DBD untersucht, um sowohl das zusätzliche Eigengewicht, als auch die Bauhöhe deutlich zu reduzieren. Dazu wurden experimentelle Untersuchungen an zwei großmaßstäblichen Holz-Beton-Verbunddecken (Länge 4,7 m) durchgeführt: einer konventionellen DBD-Stahlbetondecke mit 7 cm Aufbeton sowie einer innovativen DBD-TRC-Verbunddecke mit einer nur 3 cm dicken Basalttextilbetonlage. Ergänzend wurden numerische Analysen (FEM) für größere Spannweiten durchgeführt, wie sie in typischen Wiener Dachgeschoßausbauten häufig vorkommen. Die Ergebnisse zeigen, dass die leichtere TRC-Lösung trotz des reduzierten Materialeinsatzes eine hervorragende Tragfähigkeit aufweist. Zudem können die für Wohngebäude geforderten Verformungsnachweise, sowie das Eigenfrequenzkriterium sicher eingehalten und somit ein schwingungstechnisch günstiges Verhalten nachgewiesen werden. Trotz der Verringerung der Biegesteifigkeit durch die geringere Höhe der Aufbetonschicht können somit die maßgebenden Nachweise erfüllt werden. Insgesamt eröffnet die hier untersuchte TRC-Lösung der Bauwirtschaft – insbesondere im Wiener Dachgeschoßausbau – neue Möglichkeiten für eine materialsparende, leichte und wirtschaftliche Sanierung und Aufwertung von Bestandsdecken. Durch die Reduktion von Eigenlasten sowie den verringerten baulichen Eingriff können Bauzeiten verkürzt, Bestandsstrukturen geschont und somit sowohl ökologische als auch ökonomische Vorteile realisiert werden. Weitere Vorteile bietet die einfache Manipulation der Textilbewehrung bei oft erschwerten Platzverhältnissen auf der Baustelle, sowie der einfache Zuschnitt mit handelsüblichem Handwerkzeug.

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Poster (folgt)

Assoc.Prof. Dipl.-Ing. Dr.techn. Heinz Pettermann, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster,
Univ.Ass. Dipl.-Ing. Michael Kofler, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster, beide Institut für Leichtbau und Struktur-Biomechanik, Forschungsbereich Leichtbau, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster
DI Dr. Mathias Luxner und DI Lukas Peyker, Luxner Engineering ZT GmbH, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster

KI-basierte Materialmodellierung für Holz als Konstruktionswerkstoff gewinnt zunehmend an Bedeutung in klassischen maschinenbaulichen Anwendungsfeldern aufgrund der ökologisch vorteilhaften Eigenschaften. Um den Ressourceneinsatz effektiver zu gestalten, sind computergestützte Bauteilberechnungen stand der Technik. Besondere Herausforderungen sind dabei die stark richtungsabhängigen Eigenschaften von Holz hinsichtlich des Bruchverhaltens. Ziel des Projektes ist die Weiterentwicklung der Materialmodelle von Holz-Furnieren und Sperrholzverbunden. Dabei wird das komplexe Verhalten mittels KI und maschinellem Lernen dargestellt. Die Verfügbarkeit solcher Modelle im Rahmen nichtlinearer FEM-Simulationen ermöglichen Bauteilberechnungen bis hin zum Bauteilbruch. Mit verbesserten, genaueren Bauteilberechnungen lassen sich die Sicherheitsmargen verringern. Eine Überdimensionierung kann vermieden und leichtere, (Kraftstoff-)effiziente Konstruktionen können realisiert werden.

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Präsentation (folgt)

Poster (folgt)

Alwin Koodaly, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster, Institut für Verfahrenstechnik, Umwelttechnik und technische Biowissenschaften, Forschungsbereich Systemverfahrenstechnik für Bioressourcen und Nachhaltigkeit
n.n., Unternehmenspartner (angefragt)

Ausgangssituation/Motivation

Im Zuge der Verarbeitung von Rundholz durch die Sägeindustrie fallen diverse Nebenprodukte wie Äste, Hackgut, Sägemehl, Rinde an; der überwiegende Teil sind Sägespäne, welche nicht unmittelbar genutzt werden können Über 90 % davon bestehen aus Fichten- und Tannenholz, mit geringem Anteil an Tanne (<10 %). Einige Sägespäne werden an die Plattenindustrie zur Herstellung von Spanplatten verkauft; der Großteil wird zu Pellets verarbeitet oder direkt im Werk verbrannt. Dies stellt jedoch keine klimafreundliche Verwertung im Sinne einer möglichst geringen CO_2-Bilanz dar und entspricht auch nicht dem Ziel einer bioökonomischen Kreislaufwirtschaft. Daher sind nachhaltige Nutzungsszenarien, in denen die Sägespäne verwertet werden können, von großem Interesse für die Sägeindustrie. Biogene Reststoffpartikel, die durch Pilzmyzel zu einem festen “Mycomaterial” gebunden werden, haben das Potential zu einer nachhaltigen Alternative zu Dämm- und Verpackungsmaterialien auf Basis fossiler Rohstoffe, indem sie in einem bioökonomischen Kreislauf geführt werden können. Wichtig sind hierbei eine lokale Herkunft und leichte Verfügbarkeit dieser Reststoffe. Der in Österreich mit am besten verfügbare biogene Reststoff - Sägespäne aus Nadelholz - ist aufgrund der pilzhemmenden natürlichen Inhaltsstoffe bisher jedoch noch nicht geeignet, um effizient Mycomaterialien damit herzustellen.

Inhalte und Zielsetzungen

Das Projekt “MycoSoft” beschäftigt sich mit der Erforschung und Optimierung der Rohstoff-Vorbehandlung und der Wachstumsbedingungen, um die effiziente Herstellung von Mycomaterialien auf Basis von Nadelholz-(Softwood)-spänen aus dem UPM Sägewerk Steyrermühl zu ermöglichen. Die Eignung der resultierenden Materialien wird in zwei prototypischen Anwendungen von entsprechenden Verwertungspartnern verifiziert:

• als Verpackungsmaterial für Formverpackungen von PV-Wechselrichter (Firma Fronius)
• als Granulat für Einblasdämmung im Holzwohnbau (Firma Reisecker-Holzbau)

Die Anwendung als Einblasdämmung wird hierbei erstmals untersucht. Durch die kaskadische Nutzung von Reststoffen der Sägeindustrie als Rohstoff für die Herstellung von pilzgebundenen Verpackungs- und Dämmmaterialien, soll eine vollständige Verwertung von anfallenden Sägereststoffen im Sinne einer geschlossenen Kreislaufwirtschaft möglich gemacht werden.

Methodische Vorgehensweise

Anfallende nadelholzbasierte Sägespäne sollen mittels thermischer, biotechnologischer oder chemischer Vorbehandlung soweit aufgeschlossen werden, dass mögliche pilzhemmende Inhaltstoffe abgebaut werden, damit die Späne als geeignetes Substrat für das Wachstum von Mycomaterialien herangezogen werden können. Gleichzeitig müssen jedoch wichtige Inhaltstoffe, welche den Zielpilzen als Nahrungsquelle dienen, noch in ausreichender Menge vorhanden sein. Hier bedarf es eines ausgewogenen Abbau-Verhältnisses und exakter Definition der Aufschluss- bzw. Wachstumsparameter.

Erwartete Ergebnisse

Die Projektergebnisse sollen die Basis für ein branchenübergreifendes (Bau/Verpackung) Nutzungskonzept von pflanzlichen Reststoffen der Sägeindustrie schaffen und die notwendigen Grundlagen und Erkenntnisse für die Entwicklung von nachhaltigen, pilzbasierten Verpackungsmaterialien und Einblasdämmstoffen im Sinne der Kreislaufwirtschaft und Bioökonomie liefern. Durch das Projekt soll in Österreich ein wichtiger Teilbereich einer zukunftsfähigen Bioökonomie etabliert werden, welche lokale Reststoffe in sinnvollen Kreisläufen führt. Dadurch ergibt sich eine drastische Erhöhung der Wertschöpfung von lignozellulosischem Restmaterial durch eine branchenübergreifende Doppelverwendung als Verpackungs- und Dämmmaterial.

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