DE19542593B4

DE19542593B4 - Verfahren zum Aufbereiten von Lehm zur Herstellung von Lehmbaukacheln und Lehmbauelementen und nach dem Verfahren hergestellte Lehmbaukacheln und Lehmbauelemente

Info

Publication number: DE19542593B4
Application number: DE19542593A
Authority: DE
Inventors: Marius Bierig
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-11-15
Filing date: 1995-11-15
Publication date: 2006-10-19
Anticipated expiration: 2015-11-16
Also published as: DE19542593A1

Abstract

Verfahren zum Aufbereiten von Lehm zur Herstellung von Lehmbaukacheln oder sonstigen Lehmbauelementen, wobei nach dem Vermischen des Lehms mit Wasser und organischen Bestandteilen ein ein- bis mehrtätiges Fermentieren erfolgt, bei dem die organischen Bestandteile die Fermentation starten, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Mischen des Lehms mit dem Wasser eine vierwöchige feuchte Lagerung des Lehms bei wechselnden Temperaturen erfolgt.

Description

Lehmbau war für die vergangenen fünfzehntausend Jahre den Menschen stets als angenehmer Baustoff bekannt. Erst mit Einsetzen der Industrialisierung wurde auch mehr Wert darauf gelegt, die Baumaterialien witterungsbeständig transportieren und schnell verarbeiten zu können, so dass zunächst Ziegel, später Beton den Lehmbau verdrängten. Dennoch gibt es noch ca. 2,2 Millionen Lehmhäuser in Deutschland, die, wie auch in anderen Ländern, leicht 6 Stockwerke und mehr groß sein können.

Erst in neuerer Zeit ist man dem strukturellen Aufbau von Lehm und seinen ganz speziellen Bindungs- und plastischen Eigenschaften wissenschaftlich nähergetreten. Lehm und insbesondere Tonbestandteile bestehen aus Teilen, die um ein Vielfaches kleiner als Sand mit einer wesentlich höheren spezifischen Oberfläche versehen sind und deren Bindekraft durch elektro-chemische Oberflächenkräfte, die durch eine Plättchenstruktur des Lehms unterstützt werden, wesentlich höher ist. Diese Plättchenstruktur wird jedoch zur Zeit bei der Aufbearbeitung von Lehm in keiner Weise beachtet. Vielmehr werden aus dem Betonbau übliche Bearbeitungsverfahren auch auf Lehmsteine übertragen, wobei jedoch die speziellen Materialeigenschaften des Lehms kaum genutzt werden können.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Aufbereitungsverfahren für Lehm zu schaffen, bei dem das Wasser bzw. Wasserdampf in den Lehm eindringen kann und so diesen auflockert.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Hauptanspruches, die Unteransprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung an. Gegenstand der Ansprüche 5 und 6 ist eine nach einem derartigen Verfahren hergestellte Lehmkachel oder ein entsprechendes Lehmbauelement.

Da organische Zusatzstoffe, wie beispielsweise Stroh, stark in ihrer Fermentationsfähigkeit schwanken, wird weiter vorgeschlagen, ähnlich wie bei Joghurtkulturen, aus der jeweils letzten fermentierten Charge ein Teil des Lehms zu entnehmen und einer neuen Charge als Fermentationsstarter zuzusetzen. Weiter wird vorgeschlagen, parallel zu der Produktion in speziellen Fermentationsbehältern über einen längeren Fermentationszeitraum Impfsubstrat zu „züchten". Insbesondere Mikroorganismen und Algen bauen organische Bestandteile des Lehms zu Humussäuren ab, die bei der Struktur des Lehms die Bindungskräfte erheblich steigern. Dadurch wird die Elastizität der fertigen Lehmbauprodukte wesentlich erhöht. Durch die Eingabe der organischen Bestandteile wird der Lehm „flockiger".

Weiter wird vorgeschlagen, Stroh nicht, wie bisher üblich in vergleichsweise großen Stücken einzubringen, sondern vorher zu zerfasern oder zu mahlen. Dadurch lässt sich die Oberfläche wesentlich steigern und es werden keine langen „Sollbruchstellen" in die Kacheln eingebracht.

Durch das mindestens vierwöchige feuchte Lagern des Lehms bei wechselnden Temperaturen vor dem Mischen des Lehms mit dem Wasser wird erreicht, dass Wasser bzw. Wasserdampf in den Lehm eindringen und diesen insgesamt auflockern. Diese sogenannte „Voraktivierung" des Lehms erleichtert insbesondere das Mischen und verbessert die Wirksamkeit der nachfolgenden Schritte.

Es können bereits Algen und andere Mikroorganismen in den Lehm eindringen und somit der Mischvorgang optimaler und qualitativer besser durchgeführt werden, was u. U. darin begründet ist, dass die Plättchenstruktur des Lehms durch mechanische Bewegung nicht so stark gestört wird.

Weiter wird vorgeschlagen, Lehmbaukacheln mehrschichtig aus einer Innenschicht mit hohem Strohanteil und Außenschicht mit geringem Strohanteil herzustellen. Diese Lehmbaukacheln können zusätzlich durch Zinkungen inei nander verzahnt, also untereinander verbunden bzw. vernetzt an Wänden angeordnet werden, wobei die steifen Schichten sich gegeneinander abstützen und die etwas plastischeren Schichten, die jedoch verbesserte Raumklimaaktivität haben, nicht mit diesen Kräften beaufschlagt werden.

Zur Herstellung derartiger Verzinkungen wird insbesondere ein Baukastensystem vorgeschlagen, das mit einem festen Rahmen und einer Mehrzahl von in Seitenabschnitte des Rahmens einsetzbaren Blindstücken jeweils entsprechend kleinere Lehmkacheln mit Aussparungen ergibt. Durch die so realisierbaren Formen sind auch freitragende Gegenstände, wie Bienenkästen, Öfen oder Regale machbar.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender detaillierter Beschreibung des Herstellungsverfahrens der Lehmkacheln.

In einem ersten Arbeitsschritt wird der Lehm ca. 1/2 – 1 Jahr im Freien bei Frost und Regen gelagert, wodurch sich die vorher in der Lagerstätte über Jahr-Millionen abgesetzten Lehmpartikel aufschließen. Nach einem kurzen Transport in großen Klumpen in einen umgebauten Betonmischer mit wesentlich schmaleren Mischarmen und einem verstärktem Antrieb, sowie wesentlich verminderter Rührgeschwindigkeit von nur noch ca. 5 – 20 Umdrehungen in der Minute wird Lehm zusammen mit Wasser und gemahlenem Stroh sowie ggf. einem aus einem vorangehenden Fermentationsprozeß stammenden Lehmbestandteil als Impfsubstrat vermischt. Je nach Umgebungstemperatur sowie Alter des Strohs kann mehr oder ggf. auch kein Vor-Fermentationslehm zugesetzt werden.

Es wird derart viel Wasser zugesetzt, daß der Lehm nunmehr dünnplastisch ist und sehr leicht geformt werden kann.

Erfindungsgemäß wird nunmehr vorgeschlagen, den Lehm in aus Holz bestehenden im wesentlichen wasserdichten, jedoch überschüssiges Wasser durchlassenden Bretterbehältern fermentieren zu lassen. Diese werden mit einer Plastikfolie abgedeckt, um weiteren Eintrag von Wasser (Regen) oder unerwünschten Verunreinigungen zu vermeiden. Ggf. kann durch Anheben einer Raumtemperatur der Fermentationsprozeß beschleunigt werden. Ohne Anheben der Temperatur wird eine Fermentationszeit von 1 – 5 Tagen vorgeschlagen.

Außer Stroh können Tonmehle, Erdpigmente und Cellulose je nach Anwendungszweck (Färbung, Struktur, Gewicht) in grober oder mikrofeiner Form zugesetzt werden. Falls dem Stroh nicht genügend Bakterien, Algen und Mikroorganismen anhaften, können aus Hefe- oder Joghurtkulturen zusätzliche aktivierende Bestandteile zugesetzt werden.

In diesen Fermentationscontainern, in die ca. 1/2 – 2 Tonnen Lehm hinein passt, wird der Lehm bis zur Produktionsstätte für die Kacheln und allen anderen Lehmbauprodukten transportiert. Dort wird er im Handstrichverfahren in Formen aus leicht abziehbaren Materialien mit Aussparungen und entsprechend beweglichen Einsätzen in einer Vielzahl von verschiedenen, zueinander passenden Kachelformen im Werkstück auf beweglichen Unterlagen, wie Holzbrettern oder anderen beschichteten Unterlagen realisiert.

Es wird also anders als bisher, wo der Lehm in einem kontinuierlichen, kurzen, ununterbrochenen Verfahren aufbereitet wurde, nun ein diskontinuierliches Verfahren gewählt, bei dem die Ruhezeiten in Fermentationscontainern entscheidend sind.

In einem Sandwichhandstrichverfahren können verschiedene Materialien in einem Produkt bearbeitet werden, z. B. Lehm mit einem hohen Strohanteil (leichter) mit einer mittleren massiven Schicht aus 100 % Lehm, die insbesondere gut die Wärme speichern kann. Durch den vertikalen Aufbau in den vorgeformten Formen lassen sich gleichmäßige Schichtdicken sicherer produzieren.

Für eine Wärmeschwankungen besonders gut regulierende, vergleichsweise dünne Kachel wird vorgeschlagen, zwei Außenschichten mit einem hohen Strohanteil mit einer nicht dünneren Innenschicht aus massivem Lehm zu fertigen, die als Armierung wirkt und die Wärme aufgrund ihrer kompakteren Beschaffenheit besonders gut speichert.

Falls aber die Feuchtigkeitsregulierung im Vordergrund steht und besonders viel Feuchtigkeit von innen nach außen durch dicke Kacheln transportiert werden soll, wird vorgeschlagen, jeweils dünne Massiv-Lehm-Schichten außen und eine dicke Schicht mit hohem Strohanteil innen zur Gewichtsreduzierung vorzusehen.

Wichtig ist, daß die Lehmziegel nicht zu schnell und beschleunigt getrocknet werden, sondern daß die Trocknung sich über einen längeren Zeitraum hinweg ggf. nur unter Ausgleich wechselnder Außentemperaturen dosiert erfolgt. Wichtig ist jedoch die gute Lüftung (Quer- und Längslüftung) der in Trocknungsregalen noch immer auf den Brettern verbleibenden Kacheln.

Die einzelnen Kacheln sind beispielsweise ca. 18 × 20 cm groß, flach und mindestens 3 cm dick, was ein Gewicht insbesondere der Sandwichkacheln von 4 kg pro Kachel ergibt. Andere, größere Elemente, die bespielsweise eine beidseitige textile Oberflächenarmierung haben, werden mit Abmessungen von ca. 35 × 70 cm vorgeschlagen und wiegen dann 17 kg. Das Handstrichverfahren erlaubt dabei auch gekrümmte Kacheln, die Oberflächengestaltung mit allen denkbaren Mustern und das Einlegen von Geweben oder Pflanzen.

Zur Befestigung auf Wänden wird vorgeschlagen, herkömmliche Spaxschrauben ohne Vorbohren durch die Kachel hindurch zu setzen. Hierzu werden die Spaxschrauben zuerst in alle Lehmbaukacheln geschraubt, und dann die Kachel an die Wand gesetzt, positioniert und festgezogen. Damit kann eine Person allein auch größere Lehmbaukacheln anbringen.

Claims

Verfahren zum Aufbereiten von Lehm zur Herstellung von Lehmbaukacheln oder sonstigen Lehmbauelementen, wobei nach dem Vermischen des Lehms mit Wasser und organischen Bestandteilen ein ein- bis mehrtätiges Fermentieren erfolgt, bei dem die organischen Bestandteile die Fermentation starten, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Mischen des Lehms mit dem Wasser eine vierwöchige feuchte Lagerung des Lehms bei wechselnden Temperaturen erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die organischen Bestandteile, die die Fermentation starten, aus dem Lehm eines vorangehenden Fermentationsprozesses bestehen, der als Starterimpfung verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die organischen Bestandteile gemahlenes Stroh umfassen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die organischen Bestandteile Cellulose umfassen.
Lehmbaukachel oder -element, hergestellt aus einem aufbereiteten Lehm nach Verfahren der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen mehrschichtigen Aufbau mit einer dickeren inneren massiveren Wärmespeicherschicht und zwei äußeren leichteren, porösen Schichten.
Lehmbaukachel oder -element nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine ein Ineinandergreifen beim Anbringen an eine Wand oder Decke erlaubende Grundform.