Entwicklung von hybriden Mauersteinen mit verbesserten wärmedämmenden Eigenschaften

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Entwicklung von hybriden Mauersteinen

mit verbesserten wärmedämmenden Eigenschaften

UNIVERSITÉ DU LUXEMBOURG

Faculté des Sciences, de la Technologie et de la Communication

Leibniz Universität Hannover

Universität von Luxemburg

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Gliederung

2

UNIVERSITÉ DU LUXEMBOURG



Einleitung



Ziel des Forschungsprojektes



Bauphysikalische Grundlagen



Leichtbeton - Lightweight Aggregate

Concrete (LAC) & Wärmedämm-Materialien



Experimentelle Untersuchungen



FEM-Berechnungen

(3)

Einleitung

3 Beschreibung des Projektes

 Einleitung



Entwicklung neuer Leichtbetonrezepturen



Anwendung von neuartigen Verbundwerkstoffen



Entwurf neuer Steingeometrien bei Beachtung der

mechanischen & thermischen Anforderungen,

Marktstudie an existierenden Mauersteinen

(4)

Ziel des Projektes

4 Ziel

 Einleitung



Anvisierter Wärmedurchgangskoeffizient

U < 0,25 [ W/m

2 _K];

entsprechend einer Verbesserung von 20% bis

35 % der zur Zeit in Luxemburg hergestellten

Mauersteine



Festgelegte Wandstärke beträgt 30 cm



Ziel soll ohne zusätzliche

Wärmedämmmaterialien oder

Fassadenelementen erreicht werden

(5)

Grundlagen

5 Bauphysik- Wärmeübertragungsmechanismen



Einflussfaktoren auf

Wärmeübertragungs-mechanismen:

Die Wärmeübertragungseigenschaften von

können

Variieren auf Grund der Variation der

Materialzusammensetzung

durch Feuchtigkeit beeinflusst werden

sich zeitabhängig verändern

verändern sich mit der Mitteltemperatur

Wärmeleitung

Konvektion

Strahlung

the rm al c on du c ti v ity [W /m K ]

Moisture content [Vol-%]

(6)

LAC & Wärmedämmmaterial

6 Leichtbeton / Lightweight Aggregate Concrete (LAC)

Vorteil

:

niedrige



- Werte [W/mK],

wegen geringer Rohdichten



< 2,0 [kg/dm

3 _]

 Einleitung  Ziel  Grundlagen  LAC &

Dämm-Materialien LAC with expanded clay

0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 oven dry density [kg/m3]

cu b e co mp ressive str en g th [ N/mm 2] 0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12 0,14 0,16 0,18 0,2 0,22 0,24 0,26 0,28 0,3 0,32 0,34 0,36 T h er mal C o n d u cti vi ty l [W /mK ] Relation strength-Lambda Relation Lambda-density Linear (Relation Lambda-density) Expon. (Relation strength-Lambda)

Nachteil:

weniger dichte Struktur

 geringere Festigkeit, geringerer

E- Modul

 Anforderungen an Voll- und

(7)

LAC & Insulating Materials

7

(8)

Experimente

8

(9)

Experimente

9 Mechanische Laborversuche



Ermittlung von Materialparametern für die FE-Analyse

- für jeden Leichtbeton, der getestet wurde &

- für jeden Mauerstein aus der Marktstudie

(10)

Finite Element Modellierung

10 Vollblock SW aus Leichtbeton

(11)

Finite Elemente Analyse

11 Vollblock SW aus Leichtbeton

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Finite Elemente Analyse

12 Skandinavischer Sandwich Block – Thermische Resultate

 Einleitung  Ziel  Grundlagen  LAC & Wärme- dämm-Materialien  Experiments  Finite Elemente Analyse 1 X Y Z FEB 14 2007 11:01:23 VOLUMES TYPE NUM 1 X Y Z FEB 14 2007 11:51:11 ELEMENTS MAT NUM 1 MN MX X Y Z 5 6.111 7.222 8.333 9.444 10.55611.66712.77813.88915 MAR 30 2007 09:47:06 NODAL SOLUTION STEP=1 SUB =1 TIME=1 TEMP (AVG) RSYS=0 SMN =5 SMX =15 1 X Y Z A=5.556 B=6.667C=7.778D=8.889E=10 F=11.111G=12.222H=13.333I=14.444 MAR 30 2007 09:45:44 NODAL SOLUTION STEP=1 SUB =1 TIME=1 TEMP (AVG) RSYS=0 SMN =5 SMX =15

Thermische Analyse eines

Vollblocks hergestellt in Finnland

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Finite Elemente Analyse

13 Skandinavischer Sandwich Block – Statische Resultate

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Schlussfolgerung

14 Zusammenfassung & Fazit

 Einleitung  Ziel  Grundlagen  LAC & Wärme- dämm-Materialien  Experiments  Finite Elemente Analyse  Fazit

Die gemessene Wärmeleitfähigkeit ist untrennbar verbunden mit:

Materialrohdichte, Feuchtegehalt, Messtemperatur & speziell für Mauersteine

verbunden mit der Geometrie der inneren Luftkammern im Stein

Relation zwischen gemessenen Rohdichten, Wärmeleitfähigkeiten und der

Druckfestigkeiten  Mathematisches Model zur Verwendung in einer

FEM-Berechnung

Die Finite Element Methode (FEM) stellt eine angemessene Methode zur

Modellierung und Analyse von einzelnen Strukturen für therm. u. stat.

Berechnungen dar.

Die numerischen Ergebnisse die anhand 2D-Berechnungen und

Experimenten überprüft wurden, zeigen eine gute Übereinstimmung

Akkurate Resultate in einer geringen Zeitspanne, erlauben die schnelle

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