Untersuchung zum Abtrag von Wärmedämmverbundsystem mit spanender Bürste

Seit den 1970er Jahren werden in Deutschland verstärkt Wärmedämmverbundsysteme (WDVS) zur außenseitigen Dämmung von Gebäuden eingesetzt und sind auch in Zukunft nicht mehr wegzudenken. So lassen sich aus dem Weltklimagipfel sowie dem EU-Klima- und Energierahmen nationale Ziele ableiten, den Primärenergiebedarf von Gebäuden bis 2050 um rund 80 Prozent gegenüber 2008 zu senken. Die „Energieeffizienzstrategie Gebäude“ der Bundesregierung soll deshalb einen klimaneutralen Gebäudebestand hervorbringen. Richtlinien für Neubauten sind hierfür nicht ausreichend. Eine Erhöhung der Sanierungsrate von Wohn- und Nichtwohngebäuden soll Abhilfe schaffen, die Wärmedämmung ist dabei Mittel zum Zweck. ... mehrAktuell bestehen bereits etwa 5,5 Millionen Wohngebäude mit insgesamt 1.121 Quadratkilometern gedämmter Außenwandfläche, von denen in den nächsten 20 Jahren über 50 Prozent der WDVS ihre mittlere Lebensdauer überschreiten und abgebrochen werden müssen.
Jährlich fallen im Bausektor große Mengen an unterschiedlichen Abbruch- und Bauabfällen an. Diese stellen mit über 55 Prozent den größten Anteil am Gesamtaufkommen aller Abfälle in Deutschland dar, Tendenz steigend. Im Sinne der Ressourcenschonung hat es höchste Priorität, die Abbruchabfälle am besten bereits am Ort ihrer Entstehung voneinander zu trennen. Nur so kann eine kreislaufwirtschaftsgerechte Verwertung erfolgen. Doch der Abbruch von WDVS ist aufwändig und kostspielig. Durch den innigen Verbund der Systembestandteile fallen stark gemischte Abfälle an. Aufgrund der in der Vergangenheit verbauten Mengen an WDVS ist ein Anstieg der Problematik sicher. Für einen effizienten Abbruch wird daher nach ökonomisch rentablen Methoden verlangt. Genau in diesem Punkt liegt das Potential eines rückstandslosen Abtrags des WDVS von der mineralischen Außenfassade.
Im Rahmen dieser Arbeit werden Untersuchungen durchgeführt, um ein neues Verfahren für diesen Zweck zu qualifizieren. Experimentell untersucht werden Bürsten für den Einsatz in einem Baggeranbaugerät mit gleichzeitiger Abförderung anfallender WDVS-Späne. Die Anforderungen an dieses Verfahrens resultieren aus den Nachteilen der gängigen Abbruchemethoden für WDVS. Unter anderem sind dies die Vermischung brennbarer und mineralischer Bestandteile bei maschinellen Methoden, des Weiteren die geringe Leistungsfähigkeit sowie der Mehraufwand des manuellen Abbruchs. Ebenso erfolgen die Arbeitsschritte Trennen und Sammeln in der gängigen Praxis separat. Das Freisetzen von Emissionen wird begünstigt.
Bisher existieren keine wissenschaftlichen Untersuchungen zum Abtrag von WDVS unter Verwendung von Bürstenwerkzeugen. Bürstenhersteller und deren Vertriebseinheiten können lediglich aufgrund von Erfahrungen üblicher Anwendungsbereiche Empfehlungen zur Werkzeugauswahl sowie den Maschinenparametern aussprechen. Die grundsätzliche Eignung ist allerdings nicht nachgewiesen. Eine wissenschaftliche Untersuchung zur Werkzeugwahl sowie den Maschinenparametern ist daher erforderlich und Schwerpunkt der vorliegenden Arbeit. Eine Untersuchung des Einflusses unterschiedlicher Aufbauten von WDVS auf das Abtragsergebnis sowie den Werkzeugverschleiß ist infolge der enormen Anzahl an Kombinationsmöglichkeiten einzelner Systembestandteile ebenso notwendig. Neben der grundsätzlichen Untersuchung des Einsatzes von Bürstenwerkzeugen für den Abtrag von WDVS ist es Zielsetzung der Forschungsarbeit, eine Werkzeugempfehlung inkl. optimaler Maschinenparameter für die kontinuierliche Bearbeitung eines Standard WDVS-Aufbaus auszusprechen. Experimentelle Versuche sowie Literaturrecherchen und Erhebungen bilden die Bewertungsgrundlage.

Since the 1970s, thermal insulation systems have increasingly been used to insulate facades and will continue to play a vital part in the building industry. National goals have been derived from both the world climate summit as well as the EU’s Framework Convention on Climate Change and Energy to reduce the primary energy demand of buildings by 2050 by approx. 80% compared to 2008. The German Federal Government has launched the “Energy Efficiency Strategy for Buildings” initiative to create a stock of climate-neutral buildings. However, the standard regulations for new construction projects do not sufficiently heed these requirements. ... mehrThe remedy is to increase the restructuring rate of residential and non-residential buildings with the use of external thermal insulation composite systems as a means to this end. Currently, approx. 5,5 million residential buildings account for 1.121 sq km of insulated facades of which over 50% will have exceeded their mean lifetime within the next 20 years and will be subject to demolition.
Every year, the building industry is faced with large quantities of various demolition and construction waste types. With over 55% and rising, this waste type represents the largest share of Germany's total waste volume. To save resources, it is vital to separate the different waste types at their place of origin. In this way only, correct and economic recycling can be guaranteed. However, the demolition of external thermal insulation composite systems is costly and complex. Due to the composite materials’ nature, the waste is heavily mixed. An increase of this issue is certain because of the extensive use of external thermal insulation composite systems (ETICS) in the past. For this reason, efficient demolition requires economically feasible procedures. Here lies the potential of a residue-free removal of ETICS from mineral facades.
This work provides research to qualify a new procedure for exactly this purpose. Brush tools are used as attachments for excavators which can also transport the resulting chips. The brush tool requirements result from the many disadvantages of common demolition procedures for ETICS: E.g. automated methods mix flammable and mineral constituents, common procedures are inefficient and still require additional manual demolition, to name a few only. In standard practice, the work steps of waste separation and collection are separated from another. Unfortunately, this concept fosters the release of emissions.
To date, no scientific research is available on the removal of external thermal insulation composite systems with brush tools. Brush manufacturers and their sales force can only provide recommendations for tool selection and suitable operation parameter based on their experience in common application areas. However, this does not prove general suitability of the tools in question. For this reason, this work focuses on the scientific analysis required to define suitable tools and machine parameter for the optimum removal of ETICS. Due to the vast number of combinations available for the individual parts that make up external thermal insulation composite systems it is indispensable to analyse the impact those different combinations have on the system’s demolition properties as well as the tool wear. It is the aim of this work to provide basic research for the use of brush tools for the demolition of ETICS as well as to give a recommendation for tools and operating parameters suitable for the continuous machining of a standard set-up of an external thermal insulation composite system. The evaluation is based on experiments, literature research, and surveys.