DE19732518A1 - Ziegelstein mit hoher Wärmedämmwirkung und niedriger Wasserdampfdiffusionswiderstandszahl sowie Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Ziegelstein mit hoher Wärmedämmwirkung und niedriger Wasserdampfdiffusionswiderstandszahl sowie Verfahren zu seiner Herstellung

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DE19732518A1
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Hartmut Bettzieche
Claus Ferber
Hans Dr Hohmann
Wolfgang Dr Schoeps
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    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B23/00—Arrangements specially adapted for the production of shaped articles with elements wholly or partly embedded in the moulding material; Production of reinforced objects
    • B28B23/0081—Embedding aggregates to obtain particular properties
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B7/00—Moulds; Cores; Mandrels
    • B28B7/34—Moulds, cores, or mandrels of special material, e.g. destructible materials
    • B28B7/342—Moulds, cores, or mandrels of special material, e.g. destructible materials which are at least partially destroyed, e.g. broken, molten, before demoulding; Moulding surfaces or spaces shaped by, or in, the ground, or sand or soil, whether bound or not; Cores consisting at least mainly of sand or soil, whether bound or not
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B14/00—Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
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    • C04B14/24—Glass ; Devitrified glass porous, e.g. foamed glass
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    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B2/00—Walls, e.g. partitions, for buildings; Wall construction with regard to insulation; Connections specially adapted to walls
    • E04B2/02—Walls, e.g. partitions, for buildings; Wall construction with regard to insulation; Connections specially adapted to walls built-up from layers of building elements

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Description

Die Erfindung betrifft einen Ziegelstein mit hoher Wärmedämmwirkung und nied­ riger Wasserdampfdiffusionswiderstandszahl sowie ein Verfahren zu seiner Her­ stellung. Solche Ziegelsteine werden benötigt, um die Forderungen zur Einspa­ rung von Heizenergie zu erfüllen, wie sie in der deutschen Wärmeschutzverord­ nung von 1995, welche 1999 nochmals verschärft werden soll, festgelegt sind. Es ist dabei ein verständliches Ziel der Baustoffentwicklung, die durch Porosierung erzielbare Wärmedämmwirkung mit einer möglichst geringen Minderung der Fe­ stigkeit gegenüber möglichst dichtgebrannten und damit schlecht wärmeisolieren­ den Ziegelsteinen zu erreichen.
Weit verbreitet sind organische ausbrennende Porosierungsmittel, wie beispiels­ weise Styropor, Rückstände aus der Papier- und Brauerei-Industrie sowie Säge­ mehl, wobei es naturgemäß zu einer mit zunehmender Porosität stark abfallenden Festigkeit kommt (Zeitschrift "Ziegelindustrie International" (1994), H. 1, S. 35-38; Zeitschrift "Entsorgungspraxis" (1997), H. 4, S. 24-30; "Keramische Zeit­ schrift" (1996), H. 11, S. 1012-1017, insbesondere S. 1015, Abb. 4).
Hingegen erwartet man von anorganischen Porosierungsmitteln eine Verfestigung des Scherbens (Zeitschrift "Ziegelindustrie International" (1997), H. 1-2, S. 39), was für den aus einem natürlich vorkommenden Mineral hergestellten, geblähten Perlit hinsichtlich der Druckfestigkeit auch nachgewiesen wurde (Zeitschrift "Zie­ gelindustrie International" (1991). H. 3, S. 125).
Zur Einsparung von Ton, zur Erhöhung der Witterungsbeständigkeit und in ge­ wissem Maße auch zur Erhöhung der Festigkeit ist es bekannt, der Tonmasse bei der Ziegelherstellung gemahlenes oder auch nur grob gebrochenes Altglas zuzu­ setzen (DE G 87 06 326.3). Hier ist eine Verbesserung der Wärmedämmwirkung weder gefordert worden noch zu erwarten.
Zum anderen sind Dämmstoffe bekannt, bei denen Hohlkügelchen aus anorgani­ schem Material im Durchmesserbereich von einigen Zehntelmillimetern bis zu ei­ nigen Millimetern mit einem Bindemittel zu einem Körper geformt werden.
In einem Fall werden solche Hohlkügelchen aus amorphem Siliziumdioxid außer mit organischen Bindemitteln auch mit anorganischen, im wesentlichen ohne Temperaturerhöhung und in jedem Falle ohne Sinterung, abbindenden Bindemit­ teln, wie beispielsweise Zement, Kalk, Gips oder Wasserglas, geformt (DE 38 14 968 A1).
In einem anderen Fall werden keramische Hohlkügelchen mit anorganischen Bin­ demitteln zunächst durch Düsen oder Siebe gedrückt, um ein lockeres, krümeli­ ges Material zu erhalten, aus dem dann Formkörper hergestellt getrocknet und gebrannt werden (DE 195 38 667 C2).
Trotz Ähnlichkeiten im strukturellen Aufbau vermögen diese bekannten techni­ schen Lösungen keine Anregungen zum vorliegenden Objekt der Erfindung zu geben, da von ausgesprochenen Dämmstoffen kein Beitrag zur statischen Festig­ keit eines Bauwerkes erwartet wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Verwendung möglichst preiswer­ ter Porosierungsmittel einen Ziegelstein mit hoher Wärmedämmwirkung und niedriger Wasserdampfdiffusionszahl herzustellen, dessen Festigkeit, insbeson­ dere die Biegefestigkeit, für eine gegebene Porosität und damit Wärmeleitfähig­ keit über den Werten von Ziegelsteinen entsprechend dem Stand der Technik liegt.
Diese Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen beschriebene Erfindung gelöst.
Beim erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren bildet das der Ziegelsteinroh­ masse zugesetzte hochporöse Blähglasgranulat (Porosität 80 . . . 90%, d. h. nur 10 . . . 20% des Volumens dieses Granulates ist Glasmasse) zunächst im Ziegelstein­ rohling einen Porenraum, der genau der Porosität des Blähglasgranulates ent­ spricht. Wie Elektronenstrahl-Rückstreuungs-Mikroaufnahmen und die Bestim­ mung der Verteilung chemischer Elemente in der Umgebung der Poren des ge­ brannten Ziegelsteines zeigen, diffundiert des Glasanteil des Granulates während des Brennens in die Tonmatrix in der Umgebung der Granalien, wobei eine große Pore etwa in den Abmessungen der Granalien zurückbleibt, deren Wandung da­ durch offenbar verfestigt wird.
Die nachfolgenden Tabellen 1 bis 4 zeigen die vorteilhaften Auswirkungen der Erfindung auf verschiedene wichtige Werkstoffparameter des fertigen Ziegelstei­ nes, wobei in den Spalten jeweils das Masseverhältnis Tonmasse/Blähglas und in Zeilen die Brenntemperatur variiert ist.
Tabelle 1
Wasseraufnahmevermögen nach DIN 51056 in Masse%
Tabelle 2
Rohdichte ζR nach DIN 51065 in g/cm3
Tabelle 3
Offene Porosität nach DIN 51056 in Vol.-%
Tabelle 4
Biegefestigkeit nach DIN 51048 in N/mm3
Die Erfindung wird nachstehend an drei Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Beispiel 1
Herstellung eines Leichthochlochziegels 12 DF (nach DIN 105, Teil 2) (Druckfestigkeitsklasse 8/12 N/mm2, Rohdichteklasse 0,8 kg/dm3,12 DF) mit 5. . . 10 Masse% Blähglasgranulat mit einer Körnung von 0,5 . . . 1 mm und einer Schüttdichte von 0,30 g/cm3 ergibt bei einer Brenntemperatur von 950. . . 1000°C (illitischer Rohstoff) eine Wasserdampfdiffusionswiderstandszahl µ von 5/10 und eine Wärmeleitfähigkeit λ von 0,16 . . . 0,18 W/m K.
Beispiel 2
Wie Beispiel 1, jedoch mit 15. . . 25 Masse% Blähglasgranulat, angewandt bei ei­ nem Leichthochlochziegel W (nach DIN 105, Teil 2):
Druckfestigkeitsklasse: 618 N/mm2
Rohdichteklasse: 0,710,8 kg/dm3
Wärmeleitfähigkeit: 0,14 . . . 0,16 W/m.K
Wasserdampfdiffusionswiderstandszahl: 5/10
Beispiel 3
Wie Beispiel 1, jedoch mit 30 . . . 40 Masse% Blähglasgranulat, angewandt bei ei­ nem Leichthochlochziegel (nach DIN 105, Teil 2):
Druckfestigkeitsklasse: 8 N/mm2
Rohdichteklasse: 0,8 kg/dm3
Wärmeleitfähigkeit: 0,16 W/m.K
Wasserdampfdiffusionswiderstandszahl: 5/10.

Claims (10)

1. Ziegelstein mit hoher Wärmedämmwirkung und niedriger Wasserdampfdiffusi­ onswiderstandszahl, der einen porosierten Scherben aufweist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Scherben aus üblicher Ziegelsteinmasse und hochporösem Bläh­ glasgranulat hergestellt ist, wobei beide Bestandteile an ihren Grenzflächen beim Ziegelbrand unter weitestgehender Beibehaltung der Raumstruktur zur Reaktion ge­ bracht sind und daß die Scherbenfestigkeit größenordnungsmäßig über derjenigen eines Scherben gleicher Porosität üblicher, porosierter Ziegelmassen liegt.
2. Ziegelstein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Scherben infolge der Zugabe von Blähglasgranulat zur üblichen Ziegelsteinmasse eine Biegzugefstig­ keit über 6 N/mm2 und ein Wasseraufnahmevermögen über 15 Masse% aufweist.
3. Verfahren zur Herstellung eines Ziegelsteins nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß einer Tonmasse zur Ziegelsteinherstel­ lung 5 bis 40 Masse% eines Blähglasgranulats hoher Porosität zugemischt und in der für die Ziegelsteinherstellung an sich bekannten Weise weiterverarbeitet wird, wobei das Blähglasgranulat infolge seiner chemischen Zusammensetzung und/oder seiner Vorbehandlung im Temperaturbereich der Verfestigung des keramischen Zie­ gel-Scherbens erweicht.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Blähglasgranulat eine Körnung von 0,2 bis 5 mm, vorzugsweise von 0,5 bis 1 mm, hat.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelkorn- Bruchlast des Blähglasgranulats über 1 N/mm2 beträgt.
6. Verfahren nach Anspruch 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Blähglasgra­ nulat aus Recycling-Glas verwendet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 3 bis 6 zur Herstellung eines Leichthochlochziegels mit der Druckfestigkeitsklasse 12 N/mm2, der Rohdichteklasse 0,8 kg/dm3 und dem For­ mat 12 DF, gekennzeichnet durch einen Zusatz von 5 . . . 10 Masse% Blähglasgranu­ lat sowie durch ein Wasseraufnahmevermögen des fertigen Ziegelsteins von 15 18 Masse%.
8. Verfahren nach Anspruch 3 bis 6 zur Herstellung eines Ziegelsteins mit gesteiger­ ter Wärmedämmwirkung und gesteigertem Wasseraufnahmevermögen unter Beibe­ haltung üblicher Werte für Festigkeit und Wasserdampfdiffusionswiderstandszahl, gekennzeichnet durch den Zusatz von 15 . . . 25 Masse% Blähglasgranulat.
9. Verfahren nach Anspruch 3 bis 6 zur Herstellung eines Ziegelsteins mit gesteiger­ ter Festigkeitsklasse unter Beibehaltung üblicher Werte der Wärmedämmwirkung und der Wasserdampfdiffusionswiderstandszahl, gekennzeichnet durch den Zusatz von 30 . . . 40 Masse% Blähglasgranulat.
10. Verfahren nach Anspruch 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß durch die dop­ pelte thermische Behandlung der Blähglasgranulat-Komponente und deren Reaktion mit der üblichen Ziegelsteinmasse infolge des gemeinsamen Brandes das Eluati­ onsverhalten beider Komponenten, insbesondere hinsichtlich der Schwermetallver­ bindungen auch gegenüber einem Scherben allein aus üblicher Ziegelsteinmasse beträchtlich verbessert ist.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP2028329A1 (de) * 2006-08-18 2009-02-25 Schlagmann Baustoffwerke GmbH & Co. KG Wärmedämmziegel
DE10300043B4 (de) * 2002-02-15 2011-12-22 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zur Herstellung geformter und gebrannter Bauelemente aus Schaumton
WO2022018521A2 (de) 2020-07-23 2022-01-27 Hochschule Wismar Tonkörper und verfahren zur herstellung eines gebrannten tonkörpers mit einer hohen hydraulischen leitfähigkeit

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DE10300043B4 (de) * 2002-02-15 2011-12-22 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zur Herstellung geformter und gebrannter Bauelemente aus Schaumton
EP2028329A1 (de) * 2006-08-18 2009-02-25 Schlagmann Baustoffwerke GmbH & Co. KG Wärmedämmziegel
WO2022018521A2 (de) 2020-07-23 2022-01-27 Hochschule Wismar Tonkörper und verfahren zur herstellung eines gebrannten tonkörpers mit einer hohen hydraulischen leitfähigkeit
DE102020004441A1 (de) 2020-07-23 2022-01-27 Hochschule Wismar Werkstoff und Verfahren zur Herstellung eines gebrannten Tonkörpers mit einer hohen hydraulischen Leitfähigkeit

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