Een nieuwe generatie hoogwaardige bouwmaterialen en -elementen met integratie van aerogels en textiel verstevigde cementcomposieten

De hedendaagse regelgeving dwingt de bouwsector te voldoen aan de ambitieuze wereldwijde doelstellingen van een duurzame samenleving, zoals energiebesparing, verminderde CO2-uitstoot en gebruik van hulpbronnen en efficiënt bouwen. Bouwmaterialen en -systemen met hoge prestaties die mechanische en thermische eigenschappen combineren, kunnen aan deze behoefte voldoen. Op mechanisch niveau heeft met textiel versterkt cement (TRC) zijn grote concurrentiekracht bewezen bij het verminderen van materiaalgebruik en gewicht in vergelijking met traditionele bouwmaterialen zoals met staal versterkt beton. Om aan de thermische eisen te voldoen, is aerogel een veelbelovend isolatiemateriaal. In vergelijking met traditionele isolatiematerialen (zoals PUR/PIR of EPS) is aerogel een onbrandbaar, ultra-isolerend en ultralicht materiaal, dat de thermische isolatie en de dunheid van bouwelementen aanzienlijk kan verbeteren. Terwijl aerogel wordt onderzocht als puur isolatiemateriaal, of in de vorm van een pleister, is het potentieel ervan in constructie-elementen echter nog niet benut. Het doel van dit onderzoek is om een multi-schaal integratie van aerogel in constructie-elementen te onderzoeken, waarbij toepassingen worden overwogen waar de eisen van ultra-performante materialen (thermisch en mechanisch) opwegen tegen de hogere materiaalkosten. De integratie op verschillende schaalniveaus zal op drie niveaus plaatsvinden; op microschaal zullen aerogelgranulaten aan cementmengsels worden toegevoegd om thermisch isolerende mortels met de gewenste mechanische capaciteit te verkrijgen. Op mesoschaal zullen de aerogelmortels gecombineerd worden met textielwapening om buigprestaties te verkrijgen. Tenslotte zal op macro-schaal onderzoek worden gedaan naar meerlaagse structuurelementen waarin aerogels en TRC's worden gecombineerd. Om de structurele integriteit bij hoge temperaturen te verzekeren, zullen basaltvezels (als alternatief voor glasvezels) onderzocht worden, geweven in nieuwe en zeer efficiënte 3D-textielen. Alle onderzochte ontwikkelingen zullen worden getoetst aan bestaande materialen en elementen. Om in te spelen op de huidige trends in de bouw, beoogt dit project de ontwikkeling van meerlagige structuurelementen die aerogels en TRC's combineren. Terwijl in de literatuur de nadruk ligt op het bereiken van optimale thermische eigenschappen, is de belangrijkste focus van het huidige project het ontwikkelen van structurele elementen met een voldoende hoog mechanisch vermogen en evenwichtige thermische en brandwerende eigenschappen door het combineren van TRCs en aerogels. De meer specifieke doelstellingen van het project zijn: A. Onderzoek naar de functionalisering van aerogelgranulaat en basaltvezeloppervlakken voor een geoptimaliseerde integratie in de cementgebonden matrix. B. Onderzoek naar de incorporatie van aerogel granulaten in cementgebonden matrices, met het oog op een evenwicht tussen thermische isolatie-eigenschappen en mechanische capaciteit. C. Onderzoek naar de versterking van aërodynamische structuren met nieuwe 3D basalttextielen, rekening houdend met de kennis verkregen in de vorige onderzoeksdoelstellingen. D. Onderzoek naar de integratie van aerogels in TRC's met het oog op de ontwikkeling van meerlagige sandwichpanelen.