EP4357547A1 - Bauprodukt - Google Patents
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- EP4357547A1 EP4357547A1 EP23020480.2A EP23020480A EP4357547A1 EP 4357547 A1 EP4357547 A1 EP 4357547A1 EP 23020480 A EP23020480 A EP 23020480A EP 4357547 A1 EP4357547 A1 EP 4357547A1
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- E04B2/00—Walls, e.g. partitions, for buildings; Wall construction with regard to insulation; Connections specially adapted to walls
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- E04B2002/0293—Building elements with holes filled with insulating material solid material
Definitions
- the invention is directed to a construction product for producing a wall and/or for cladding a building shell, for example in the form of a brick or a facade element, in particular a wall brick, wherein the construction product has a matrix made of a solid building material and with at least one perforation, with a volume proportion of all perforations, based on the volume delimited by the external dimensions of the brick, of 30 vol.% or more.
- Solid building materials are currently classified as a source of CO 2 rather than a sink. Initial developments in the concrete industry are aimed at developing solid building materials as CO 2 sinks. By using bio-coal in the concrete recipe, the carbon contained in the bio-coal is removed from the natural CO 2 cycle for very long periods of time, cf. e.g. the "climate concrete” from Klark, Switzerland.
- the invention provides that at least one filler material in the cavities of the construction product is filled with a bulk substance made of an organic material from a renewable raw material with the ability to store carbon, i.e. a bulk substance which is able to permanently store carbon in the construction product and/or store it therein, wherein the organic filler material integrated into the at least one perforation of the matrix made of a solid construction material has a bulk density or filling density of 100 kg/m 3 or more.
- the substance with the ability to store carbon is added to the building product, which can be processed without further firing, so that it is not exposed to increased temperatures.
- the building product can comprise a solid building material with a perforation, with a volume proportion of the perforation, based on the volume delimited by the external dimensions of the brick, of 25 vol.% or more, in particular of 30 vol.% or more, wherein at least one filling material made of an organic material for carbon storage is integrated in the cavity of the perforation, i.e. a Material that is capable of permanently storing and/or storing carbon.
- this perforation is a macroscopic perforation, such as that found in perforated or hollow bricks, especially in vertically perforated bricks and long-hole bricks, etc.
- Elements for a thermally insulated facade, such as those offered by Schlagmann Poroton GmbH & Co. KG, are also very suitable.
- the organic filling material integrated into at least one perforation has a bulk density or filling density of 80 kg/m 3 or more, in particular of 100 kg/m 3 or more. This ensures that a large amount of carbon can be incorporated and stored.
- the bulk substance has a carbon content of 40 kg carbon per cubic meter or more, preferably a carbon content of 50 kg carbon per cubic meter or more.
- the proportion of pure carbon in dry wood is about 50% by weight.
- the filling material to be filled into a hole in the solid building material is crushed into a flour, powder or granulate and/or into straws, fibers or pellets.
- a further advantage is that a powdered material is generally not as dense as a solid wood body, so that a finished building block is still comparatively light despite the filling material it contains and can therefore be easily transported or handled on a construction site.
- air which fills the voids in such a flour, powder or granulate between the particles, fibers, stalks and/or pellets, is also a very good thermal insulator, so that the finished product thereby obtains optimal thermal insulation properties.
- the preferred particle size of the organic filling material is between 0.01 mm and 5 cm, for example between 0.1 mm and 2 cm, in particular between 0.5 mm and 1 cm, particularly preferably between 1 mm and 5 mm.
- Biogenic CO 2 storage can be integrated into the hole geometry of the building product, which has taken CO 2 from the air through photosynthesis and stores it as carbon in the structure. Cereal residues, hay, straw, wood, tree bark, bark mulch, spelt husks, sawdust, nut shells, fruit stones, olive stones, pine bark, miscanthus, hemp, biochar, charcoal, biochar or organic mixtures.
- the proportion of carbon in the total filling mass is preferably in the order of 50 wt.%, for example between 35 wt.% and 65 wt.%.
- the atomic mass unit u or Da is defined as one twelfth of the atomic mass of an isolated atom of the carbon isotope 12 C in the ground state.
- an oxygen atom has an atomic mass of approximately 16 u or 16 Da.
- a carbon atom with an atomic mass of approx. 12 u or 12 Da can be extracted from a carbon dioxide molecule with an atomic mass of approx. 44 u or 44 Da.
- the invention provides that the C content in the bulk substance removes 125 kg of CO2 or more from the air per cubic meter of the bulk substance, for example 150 kg of CO2 or more, preferably 175 kg of CO2 or more.
- the carbon content in the bulk substance can remove up to 2,500 kg of CO2 from the air per cubic meter of bulk substance, for example 2,250 kg of CO2 or less, preferably 2,000 kg of CO2 or less. Measurements have shown that the carbon content in charcoal, but also in pellets made of hemp, straw or similar, can remove up to 1,000 kg of CO2 from the air per cubic meter of bulk substance; Charcoal pellets were able to remove up to 2,500 kg of CO2 per cubic meter of bulk substance from the air.
- the invention further recommends providing the organic materials integrated into the hole channels with substances that are suitable for binding or impregnating and/or ideally can also bind CO 2 from the air.
- substances that are suitable for binding or impregnating and/or ideally can also bind CO 2 from the air In particular, metal oxides or hydroxides are considered here.
- conceivable materials for binding and/or impregnating organic matter in building materials and/or for absorbing CO 2 from the air are aluminosilicates, zeolites, molecular sieves, silica gels, amines, NaOH, KOH, and Ca(OH) 2 .
- the total carbon content (TC value) in the building product is of organic origin.
- the TOC value therefore also includes carbon bound in plastics, for example, the TOC biogenic value would only contain plant substances such as cellulose, hemicellulose, lignin, etc.
- TOC biogenic ,Filling ⁇ 0.8 * TOC filling Preference is given to: TOC biogenic ,Filling ⁇ 0.8 * TOC filling ; in particular: TOC biogenic ,Filling ⁇ 0.9 * TOC filling .
- the filling material in the perforated cavities could also be bound by a mineral binder, which could also contain inorganic carbon; however, this proportion was not included in the pourable material in the above formula. If this were to be done, however, the following relationship could be established: TOC biogenic ,Filling ⁇ 0.6 * TC filling ; in particular: TOC biogenic ,Filling ⁇ 0.8 * TC filling .
- TC matrix TIC matrix
- TOC matrix 0 .
- reinforcing fibers could also be embedded in the solid matrix of the building product outside the perforated cavities, possibly fibers of organic or even biogenic origin, such as wood, reed or thatch fibers, which are not considered as part of the solid matrix in the above formula. If this were to be done, however, the following relationship could be established: TIC matrix ⁇ 0.7 * TC matrix ; in particular: TIC matrix ⁇ 0.85 * TC matrix .
- TC DIN EN 13137
- DIN EN 15936:2012-11 DIN EN 15407:2011-05
- DIN EN ISO 21663:2021-03 DIN EN ISO 21663:2021-03
- TOC EN 15936:2012-11; EN 13137
- ISO 10694:1995-03 TOC biogenic : ISO 21644:2021-7.
- the organic carbon content is preferably determined according to the standards listed.
- the carbon content listed is always based on the dry mass.
- the dry mass is also determined according to the relevant standards.
- the filling In order to determine the values related to the matrix or to the filling, the filling must first be separated from the matrix, which can be done in particular by removing the filling from the cavities of the hole(s).
- the organic filler material integrated into the at least one perforation of the construction product should be able to permanently incorporate and/or store carbon in a weight proportion of at least 30 wt.%, based on the dry mass of this filler material, for example in a weight proportion of at least 35 wt.%, based on the dry mass of this filler material, preferably in a weight proportion of at least 40 wt.%, based on the dry mass of this filler material, preferably in a weight proportion of at least -45 wt.%, based on the dry mass of this filler material, in particular in a weight proportion of at least 50 wt.%, based on the dry mass of this filler material.
- a substance for the organic filling material integrated into the at least one perforation of the construction product that is capable of permanently storing and/or storing carbon in a weight proportion of up to 90 wt.%, based on the dry mass of this filling material, for example in a weight proportion of up to 85 % by weight, based on the dry mass of this filling material, in particular in a weight proportion of up to 80 % by weight, based on the dry mass of this filling material.
- the biogenic input materials can be processed before being incorporated into the building product.
- the idea is to break the input materials down using mechanical means. This can be done, for example, by chopping, grinding and/or other shear stresses.
- Another way to process the biogenic input materials is to preform the materials as pellets or granules.
- the biogenic input materials should be available as bulk material and are poured, shaken or pressed into the building product, for example.
- binding agents can be used across the entire volume of the biogenic materials, or the binding agent is only applied to the outer surfaces to prevent them from trickling out.
- a preferred embodiment is to bind the introduced biogenic materials with loam or clay as a binding agent.
- the loam or clay content in the filling material can exceed 30% by weight of the bulk material. Embodiments of up to 90% by weight of loam or clay in the filling material and/or in relation to the bulk material are also possible.
- the biogenic filling material can be stirred into the binding agent made of loam or clay and then filled into the hole(s) of the brick or building product while it is still wet. It is only added after the brick or building product has been fired, i.e. after it has left the oven.
- the moist filling mass made from biogenic materials mixed into the clay or loam can be added during the cooling phase of the brick or building product shards.
- the pore content in the filling material with biogenic ingredients mixed into the loam or clay can then be between 5 vol.% and 50 vol.% of the space or cavity occupied by the filling material, preferably between 10 vol.% and 40 vol.% of the space or cavity occupied by the filling material, in particular between 15 vol.% and 35 vol.% of the space or cavity occupied by the filling material.
- a preferred embodiment is the binding of the introduced biogenic materials with concrete or cement as a binding agent, for example using Portland cement.
- the concrete or cement content in the filling material can exceed 30% by weight of the bulk material. Embodiments of up to 90% by weight of concrete or cement in the filling material and/or based on the bulk material are also possible.
- the preferred organic material used here is plant, bio or charcoal.
- the biogenic filling material can be stirred into the wet-mixed binding agent in the form of concrete or cement or Portland cement and then filled into the hole(s) in the brick or building product as a still-moist mass.
- the moist filling mass made up of biogenic materials mixed into the wet binder in the form of concrete or cement or Portland cement can be added during the cooling phase of the brick or building product shard.
- the pore content in the filling material with biogenic ingredients stirred into the wet-mixed concrete or cement or Portland cement can then be between 5 vol.% and 50 vol.% of the space or cavity occupied by the filling material, preferably between 10 vol.% and 40 vol.% of the space or cavity occupied by the filling material, in particular between 15 vol.% and 35 vol.% of the space or cavity occupied by the filling material.
- Another preferred embodiment is the binding of the introduced biogenic feedstocks with silica as a binding agent.
- the silica content in the filling material can exceed 30% by weight of the bulk material. Embodiments with up to 90% by weight of silica in the filling material and/or based on the bulk material are also possible.
- the biogenic filling material can be stirred into the wet binding agent and then filled into the hole(s) of the brick or building product while it is still wet.
- the moist filling mass made from biogenic materials mixed with silica can be added during the cooling phase of the brick or building product shard.
- the pore content in the filling material with biogenic feedstocks stirred into the silica can then be between 5 vol.% and 50 vol.% of the space or cavity occupied by the filling material, preferably between 10 vol.% and 40 vol.% of the space or cavity occupied by the filling material, in particular between 15 vol.% and 35 vol.% of the space or cavity occupied by the filling material.
- an organic binding agent such as an adhesive or a synthetic resin with adhesive properties.
- an organic binding agent such as an adhesive or a synthetic resin with adhesive properties.
- the particles of the biogenic filling material are only coated on the surface; at the contact points between the individual particles, the solidifying adhesive or synthetic resin then ensures mutual fixation, which keeps the filling material in shape and therefore in place.
- the addition only takes place after the brick or building product has been fired, i.e. after it has left the oven.
- the still plastic filling mass made from a flour, powder or granulate of particles, fibers, straws and/or pellets made from a biogenic material coated or soaked with at least one organic binding agent can be added during the cooling phase of the brick or building product shard.
- the pore content in the cured filler material or the filler material solidified by the setting or curing of the adhesive or synthetic resin can be between 10 vol.% and 70 vol.% of the space or cavity occupied by the filler material, preferably between 20 vol.% and 60 vol.% of the space or cavity occupied by the filler material, in particular between 30 vol.% and 50 vol.% of the space or cavity occupied by the filler material.
- the respective pore volume fraction can be reduced, for example, mechanically by pressing in the filling material.
- a relatively large pore fraction can often be desirable, for example to improve the thermal insulation properties and/or to reduce the weight of the building product.
- a construction product 1 according to the invention consists substantially of two different substances, namely a solid matrix 2 made of a completely or predominantly inorganic material on the one hand, wherein the solid matrix 2 has perforations or other recesses 3, and a filling substance 4 introduced into the perforations or other recesses 3 on the other hand.
- the construction product 1 may be, for example, a perforated brick 5 as shown in Fig.1 shown, in particular in the form of a vertically perforated brick, or a long-hole brick 6, as shown in Fig.2 is shown, in particular in the form of a long-hole brick, or a facade brick 7, as shown in Fig.3 shown, in particular a thermal insulation facade brick.
- the solid matrix 2 of all construction product embodiments 5-7 takes over both static, i.e. load-bearing, tasks in the finished construction product 1 and also permanently ensures the external shape of the respective construction product 1 or each construction product embodiment 5-7.
- the solid matrix 2 can consist of fired clay or loam or of a fired body, i.e. of a ceramic material.
- the solid matrix 2 consists of a (cold) set material, e.g. in the form of a concrete block or concrete ashlar, or a sand-lime brick, etc.
- the component of the construction product 1 with the solid matrix 2 has one or more perforations 8-10, which are surrounded by the matrix 2 on several sides, but are also open to the outside in at least one area, for example on two diametrically opposed surfaces of the construction product 1.
- each hole 8 has the shape of a channel through the perforated brick 5 or tile.
- the holes 8 it would also be possible for the holes 8 to be designed in the form of blind holes instead, which only open to one side, for example to the one in Fig.1 visible upper side 11 are open, but closed in the area of the lower side 12.
- the sixteen holes 8 are all arranged next to one another, in particular in the form of a horizontal grid with four rows and four columns.
- the holes 8 can also be present in larger or smaller numbers.
- Each hole may have a substantially square or rectangular cross-section, possibly with rounded longitudinal edges 13.
- the webs 14, 15 between adjacent perforations 8 extend the entire vertically perforated brick 5 or brick from one (extending in the vertical direction) front side 16 of the vertically perforated brick 5 or brick to the opposite front side 16 of the vertically perforated brick 5 or brick in question, and/or from one (extending in the vertical direction) long side 17 of the vertically perforated brick 5 or brick to the opposite long side 17 of the vertically perforated brick 5 or brick in question, this is not absolutely necessary.
- the holes 8 are arranged in a pure rectangular grid as in Fig.1 ; for example, within adjacent rows the holes 8 could also be offset from one another, for example by half the edge length of a hole, so that at most webs 14, 15 running in one direction, for example in the longitudinal or transverse direction through the perforated brick 5 or tile, from one front or long side 16, 17 to the diametrically opposite front or long side 16, 17, but not the webs 15, 14 running transversely thereto.
- holes 8 with larger and smaller cross-sections can alternate in one or both horizontal directions.
- one, several or all of the perforations 8 can also deviate from the shape with a square or rectangular base.
- they could also have a triangular basic shape and be arranged in a triangular grid with three sets of webs that are parallel to one another and that each form an intersection angle of 60° with the other sets of webs.
- Holes 8 with a hexagonal base can also be realized, which are then arranged next to each other in a typical honeycomb grid.
- all webs 14, 15 are continuous and completely separate adjacent holes 8 from each other.
- the front or long sides 16, 17 of the perforated brick 5 or tile can be either smooth as in Fig.1 or be provided with various profiles, e.g. with elongated notches, which increase the wetting surface for a mortar or similar in the area of a butt joint.
- one or more front or long sides 16, 17 of the perforated brick 5 or tile can also be provided with projections, for example with one or more pilasters, preferably running in a vertical direction, or with one or more recesses, for example with one or more grooves, preferably running in a vertical direction.
- a projection on a front or long side 16, 17 of the perforated brick 5 or brick is assigned a recess on the diametrically opposite front or long side 16, 17 of the perforated brick 5 or brick. If a projection is slightly smaller than an associated recess on the opposite front or long side 16, 17, two such perforated bricks 5 or bricks can be pushed close together in the area of a butt joint, so that a positive engagement, for example, results in the area of the relevant butt joint, so that such perforated bricks 5 or bricks could even be placed dry next to one another if necessary, i.e. without grouting with mortar or only by inserting a sealing element.
- One, several or all of the holes 8 are each partially or completely filled with the filling substance 4.
- the filling substance 4 is a granulate, powder or flour made up of a plurality of particles 18, wherein the individual particles 18 can also be formed by fibers, straws or pellets.
- the individual particles 18 are preferably of biogenic origin, i.e. they can be crushed plant material.
- the bulk material 4 in the form of granules, powder or flour and/or in the form of fibers, straws or pellets made of a large number of particles 18 can be filled into the relevant perforations in a dry state, in particular without using a binding agent.
- perforations 8 in the form of blind holes can be used instead of perforations 8 in the form of continuous channels.
- the filling or bulk material 4 can also be pressed into the perforations 8 or compacted therein by shaking the entire building product, preferably until it completely fills the perforations 8 and is solidified therein.
- Binding agents can be inorganic substances that can be mixed with water, for example based on cement, Portland cement, concrete, lime, silica, clay or loam or the like, as well as organic adhesives or synthetic resins that can be prepared in liquid form.
- the particles 18 of biogenic origin can be in the form of granules, powder or flour and/or in the form of fibres, straws or Pellets are stirred into the moist (binder) component of the filling material 4.
- the filling material 4 mixed in this way can then fill a cavity almost completely, apart from a remaining pore volume, which is preferably less than 50% by volume of the entire cavity filled by the filling material 4.
- the volume of the (binder) component solidified to form a matrix could be larger than the remaining pore volume. This also applies to the solidified or solidified filling material 4.
- the particles 18 of biogenic origin in the form of granules, powder or flour and/or in the form of fibers, straws or pellets can instead be coated only superficially with the liquid (binder) component of the filling material 4, for example by spraying the particles 18 with the liquid (binder) component of the filling material 4.
- a filling material 4 prepared in this way may also almost completely fill a cavity on the outside; however, pores with comparatively large volumes remain between the particles, which are preferably larger than 25% by volume of the entire cavity filled by the filling material 4.
- the volume of the (binder) component(s) solidified to form a matrix could be smaller than the remaining pore volume. This also applies to the solidified or solidified filling material 4.
- Both the material of the solid matrix 2 and the filling material 4 are largely independent of the geometry of the holes 8-10.
- the same materials for the matrix 2 and for the filling 4 can be used for both the perforated brick 5 or brick according to Fig.1 be used as well as for the long hole brick or tile 6 according to Fig. 2 , as well as for the thermal insulation facade brick 7 from Fig.3 .
- the primary difference between the various stone shapes 5-7 are the different external dimensions on the one hand and the different courses or directions of the holes 8-10 as well as their cross-sections.
- the holes 9 extend from a vertical long side 19 to the diametrically opposite long side 19. They either open into openings on both long sides 19 or can be designed as blind holes that are open on one side only.
- the front sides 20 are completely closed, as are the top and bottom sides 21.
- the holes 10 extend from a vertical end face 22 to the diametrically opposite end face 22 and preferably open into openings there; alternatively, they can also be designed as blind holes that are open on one side only.
- the longitudinal sides 23 are completely closed, as are the top and bottom sides 24.
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Abstract
Die Erfindung richtet sich auf ein Bauprodukt zur Herstellung einer Wand und/oder zur Verkleidung einer Gebäudehülle, bspw. in Form eines Mauersteins oder eines Fassadenelements, insbesondere eines Mauerziegels, wobei das Bauprodukt eine Matrix aus einem festen Baumaterial und mit wenigstens einer Lochung aufweist, mit einem Volumenanteil aller Lochungen, bezogen auf das durch die Außenabmessungen des Mauersteins umgrenzte Volumen von 30 Vol.-% oder mehr, wobei in den Hohlräumen der wenigstens einen Lochung des Bauproduktes wenigstens ein Füllmaterial mit einer Schüttsubstanz aus einem organischen Material eines nachwachsenden Rohstoffs mit der Fähigkeit zur Kohlenstoff-Speicherung gefüllt ist, also eine Schüttsubstanz, welche in der Lage ist, Kohlenstoff dauerhaft in das Bauprodukt einzulagern und/oder darin zu speichern, wobei das in die wenigstens eine Lochung der Matrix aus einem festen Baumaterial integrierte organische Füllmaterial eine Schüttdichte oder Verfülldichte von 100 kg/m<sup>3</sup> oder mehr aufweist.
Description
- Die Erfindung richtet sich auf ein Bauprodukt zur Herstellung einer Wand und/oder zur Verkleidung einer Gebäudehülle, bspw. in Form eines Mauersteins oder eines Fassadenelements, insbesondere eine Mauerziegels, wobei das Bauprodukt eine Matrix aus einem festen Baumaterial und mit wenigstens einer Lochung aufweist, mit einem Volumenanteil aller Lochungen, bezogen auf das durch die Außenabmessungen des Mauersteins umgrenzte Volumen von 30 Vol.-% oder mehr.
- Die Bemühungen um den Klimaschutz stellen Staat und Gesellschaft vor große Herausforderungen. So will Deutschland bis 2045 Klimaneutralität erreichen. Der Schwerpunkt der bisherigen Anstrengungen zielt darauf ab, Treibhausgasemissionen zu vermeiden. Die Maßnahmen zur Vermeidung von Treibhausgasen umfassen primär die Steigerung der Effizienz bei der Gebäudeheizung und -dämmung sowie die Umstellung auf erneuerbare bzw. synthetische Energieträger.
- Nicht berücksichtigt sind dabei nicht vermeidbare CO2-Emissionen aus der Landwirtschaft, aus industriellen Prozessen bzw. aus Abfällen und Abwässern. Die Entnahme von CO2 aus der Atmosphäre (Carbon Dioxide Removal, CDR) wird deshalb künftig eine große Rolle auf dem Weg zur Klimaneutralität einnehmen. Dies kann grundsätzlich durch natürliche oder technische Maßnahmen erfolgen. Eine nachhaltige Bewirtschaftung des Ökosystems kann erheblich zur Speicherung von CO2 in der Flora und in den Böden beitragen. Allgemein bekannt als typische Senken sind insbesondere Moore und Wälder. Ein Problem der natürlichen CO2-Senken könnte sein, dass Änderungen der Landnutzung, klimatische Veränderungen und Extremwetterereignisse die Speicherfähigkeit deutlich beeinflussen können.
- Deshalb ist es wichtig, frühzeitig benötigte Technologien zur Entnahme von CO2 aus der Atmosphäre zu entwickeln, welche eine geringe Abhängigkeit von die CO2-Speicherfähigkeit beeinflussenden Faktoren aufweisen. Eine zwingende Notwendigkeit zur Realisierung von technischen CO2-Senken ist ein gesellschaftlicher und politscher Konsens zur Anerkennung solcher Maßnahmen als Beitrag zur Klimaneutralität.
- Der Hochbau bietet sich, aufgrund der hohen Nutzungsdauer der Produkte von vielen Jahrzehnten bis zu Jahrhunderten, als temporärer CO2 Speicher an.
- Dies spiegelt sich im Wohnungsbau bereits durch eine Privilegierung von Holzbaustoffen wieder. Hier zielt der Gesetzgeber auf das im Holz temporär gespeicherte CO2 ab, welches über die Nutzungsdauer des Gebäudes dem CO2-Kreislauf entzogen wird.
- Massivbaustoffe hingegen werden aktuell eher als CO2-Quelle, denn als CO2-Senke eingestuft. Erste Entwicklungen der Betonindustrie zielen darauf ab, Massivbaustoffe als CO2-Senken auszubilden. Durch den Einsatz von Bio-Kohle in der Betonrezeptur wird der in der Bio-Kohle enthaltene Kohlenstoff dem natürlichen CO2-Kreislauf für sehr lange Zeitspannen entzogen, vgl. z.B. den "Klimabeton" der Fa. Klark, Schweiz.
- Insofern sind insbesondere die Erzeuger von Bauprodukten gefordert, diesem Entwicklungsprozess standzuhalten bzw. diesen Entwicklungsprozess maßgeblich zu bestimmen. Die Antworten unserer Zeit verlangen es, langlebige technische CO2-Senken zu schaffen, um dem Klimawandel zu begegnen. Der Massivbau ist hierbei besonders gefordert, um gegenüber dem Holzbau wettbewerbsfähig bleiben zu können.
- Aus obigen Erwägungen ist abzuleiten, dass insbesondere der Mauerwerksbau in diesem Zusammenhang einen dringenden Nachholbedarf aufzuweisen hat: Es gilt, das Baumaterial für den Mauerwerksbau derart weiterzuentwickeln, dass es als dauerhafte CO2-Senke dienen kann.
- Zur Lösungen dieser Problemstellung ist im Rahmen eines gattungsgemäßen Bauprodukts erfindungsgemäß vorgesehen, dass in den Hohlräumen des Bauproduktes wenigstens ein Füllmaterial mit einer Schüttsubstanz aus einem organischen Material eines nachwachsenden Rohstoffs mit der Fähigkeit zur Kohlenstoff-Speicherung gefüllt ist, also eine Schüttsubstanz, welche in der Lage ist, Kohlenstoff dauerhaft in das Bauprodukt einzulagern und/oder darin zu speichern, wobei das in die wenigstens eine Lochung der Matrix aus einem festen Baumaterial integrierte organische Füllmaterial eine Schüttdichte oder Verfülldichte von 100 kg/m3 oder mehr aufweist.
- Bevorzugt wird dabei die Substanz mit der Fähigkeit zur Kohlenstoff-Speicherung dem ohne weiteren Brand verarbeitbaren Bauprodukt zugefügt, so dass es keiner erhöhten Temperatur ausgesetzt ist.
- Es hat sich gezeigt, dass die Einlagerung von Kohlenstoff in den meisten Fällen temperaturabhängig ist, d.h., bei einer erhöhten Temperatur neigt die Wirts-Substanz dazu, den enthaltenen bzw. eingelagerten Kohlenstoff- oder Kohlendioxid-Anteil wieder freizusetzen, was im Hinblick auf die Folgen für das Klima unerwünscht ist. Deshalb soll bei der Verarbeitung der Wirts-Substanz mit der Fähigkeit zur Koihlenstoff-Speicherung darauf geachtet werden, dass diese Substanz keiner thermischen Behandlung größer 200 °C ausgesetzt wird, insbesondere keinem keramischen Brand.
- Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Bauprodukt ein festes Baumaterial mit einer Lochung umfassen kann, mit einem Volumenanteil der Lochung, bezogen auf das durch die Außenabmessungen des Mauersteins umgrenzte Volumen von 25 Vol.-% oder mehr, insbesondere von 30 Vol.-% oder mehr, wobei in dem Hohlraum der Lochung wenigstens ein Füllmaterial aus einem organischen Material zur Kohlenstoff-Speicherung integriert ist, also ein Material, welches in der Lage ist, Kohlenstoff dauerhaft einzulagern und/oder zu speichern.
- Bevorzugt handelt es sich bei dieser Lochung um eine makroskopische Lochung, wie sie bspw. bei Loch- oder Hohlziegeln, insbesondere bei Hochlochziegeln als auch bei Langlochziegeln, od. dgl. zu finden ist. Sehr gut geeignet sind auch Elemente für eine Wärmedämmfassade, welche beispielsweise von der Firma Schlagmann Poroton GmbH & Co. KG angeboten wird.
- Bereits bei der Herstellung von Mauerwerksprodukten ist darauf zu achten, dass diese - sowohl im Hinblick auf den Energiebedarf als auch hinsichtlich der Besonderheiten des Herstellungsprozesses - ein Geringstmaß an CO2-Emissionen verursachen.
- Erfindungsgemäß weist das in wenigstens eine Lochung integrierte, organische Füllmaterial eine Schüttdichte oder Verfülldichte von 80 kg/m3 oder mehr auf, insbesondere von 100 kg/m3 oder mehr. Dadurch wird erreicht, dass eine große Menge an Kohlenstoff eingelagert und gespeichert werden kann.
- Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass die Schüttsubstanz einen Kohlenstoff-Anteil von 40 kg Kohlenstoff pro Kubikmeter oder mehr aufweist, vorzugsweise einen Kohlenstoff-Anteil von 50 kg Kohlenstoff pro Kubikmeter oder mehr. Beispielsweise liegt der Anteil des reinen Kohlenstoffs bei trockenem Holz bei etwa 50 Gew-%.
- Gemäß der Erfindung wird das in eine Lochung des festen Baumaterials einzufüllende Füllmaterial zu einem Mehl, Pulver oder Granulat und/oder zu Halmen, Fasern oder Pellets zerkleinert. Dadurch ist das Füllmaterial schüttfahig und kann in die Lochung(en) des festen Baumaterials hineingeschüttet oder bspw. -geblasen werden, und passt sich dabei stets optimal an die Geometrie der jeweiligen Lochung(en) an, selbst wenn eine Hohlraum Hinterschneidungen oder sonstige Vorsprünge aufweist.
im Gegensatz bspw. zu einem massiven Körper, der in einen Hohlraum hineinzustecken ist und deshalb für diese Bewegung einen Spielraum benötigt, den jeweiligen Hohlraum also nicht optimal ausfüllen kann, oder aber mit einem hohen Druck in einen Hohlraum hineingesteckt werden muss, wobei das feste Baumaterial Sprünge erhalten oder gar zerspringen kann. - Ein weiterer Vorteil ist, dass ein pulverförmiges Material im Allgemeinen nicht so dicht ist wie ein Massivholzkörper, so dass ein fertiger Baustein trotz des darin aufgenommenen Füllmaterials noch vergleichsweise leicht ist und dadurch auf einer Baustelle problemlos transportiert oder gehandhabt werden kann.
- Darüber hinaus ist Luft, welche die Hohlräume in einem solchen Mehl, Pulver oder Granulat zwischen den Partikeln, Fasern, Halmen und/oder Pellets anfüllt, ebenfalls ein sehr guter thermischer Isolator, so dass das fertige Produkt dadurch optimale Wärmedeämmungseigenschaften erhält.
- Da auch akustischer Schall von einem Mehl, Pulver oder Granulat schlechter weitergeleitet wird als von einem massiven Füllkörper, wird auch das Schalldämpfungsvermögen optimiert.
- Die bevorzugte Partikelgröße des organischen Füllungsmaterials liegt zwischen 0,01 mm und 5 cm, beispielsweise zwischen 0,1 mm und 2 cm, insbesondere zwischen 0,5 mm und 1 cm, besonders bevorzugt zwischen 1 mm und 5 mm.
- Es können in die Lochgeometrie des Bauproduktes biogene CO2-Speicher integriert werden, welche durch Photosynthese der Luft CO2 entnommen haben und als Kohlenstoff in der Struktur speichern. Hier ist insbesondere an Getreiderückstände, Heu, Stroh, Holz, Baumrinde, Rindenmulch, Dinkelspelzen, Sägespäne, Nussschalen, Obstkerne, Olivenkerne, Pinienrinde, Miscanthus, Hanf, Pflanzenkohle, Holzkohle, Bio-Kohle oder an organische Mischungen zu denken.
- Wenn das biogene Füllmaterial vollständig oder nahezu vollständig aus Holz besteht, liegt der Anteil des Kohlenstoffs an der gesamten Füllmasse vorzugsweise in der Größenordnung von 50 Gew.-%, bspw. zwischen 35 Gew.-% und 65 Gew.-%.
- Ferner ist zu bedenken, dass bei einem Kohlendioxid-Molekül ein Kohlenstoff-Atom mit zwei Sauerstoff-Atomen gebunden ist. Die atomare Masseneinheit u bzw. Da ist definiert als ein Zwölftel der Atommasse eines isolierten Atoms des Kohlenstoff-Isotops 12C im Grundzustand. Andererseits hat ein SauerstoffAtom eine atomare Masse von ca. 16 u bzw. 16 Da.
- Somit kann aus einem Kohlendioxid-Molekül mit einer atomaren Masse von ca. 44 u bzw. 44 Da ein Kohlstoff-Atom mit einer atomaren Masse von ca. 12 u bzw. 12 Da extrahiert werden. Das Massenverhältnis zwischen einem Kohlendioxid-Molekül einerseits und einem Kohlenstoff-Atom andererseits liegt somit bei 44 : 12 = 3,66 : 1:
-
-
- Da für pauschale Berechnungen von einer Referenznutzungsdauer eines Mauerziegels von 150 Jahren ausgegangen wird, so bleibt mindestens für eine derartige Zeitspanne ein dem eingelagerten Kohlenstoff bzw. Holz entsprechendes Kohlendioxid-Äquivalent der Umwelt entzogen.
- Die Erfindung sieht vor, dass durch den C-Anteil in der Schüttsubstanz pro Kubikmeter der Schüttsubstanz der Luft 125 kgCO2 oder mehr entzogen wurden, beispielsweise 150 kgCO2 oder mehr, vorzugsweise 175 kgCO2 oder mehr.
- Andererseits kann durch den Kohlenstoff-Anteil in der Schüttsubstanz pro Kubikmeter der Schüttsubstanz der Luft bis zu 2.500 kgCO2 entzogen wurden, beispielsweise 2.250 kgCO2 oder weniger, vorzugsweise 2.000 kgCO2 oder weniger. Messungen haben ergeben, dass durch den Kohlenstoff-Anteil in Holzkohle, aber auch in Presslingen aus Hanf, Stroh od. dgl. pro Kubikmeter der Schüttsubstanz der Luft bis zu 1.000 kgCO2 entzogen wurden; bei Presslingen aus Holzkohle konnten der Luft bis zu 2.500 kgCO2 pro Kubikmeter der Schüttsubstanz entzogen wurden.
- Darüber hinaus ist vorgesehen, die in die Lochkanäle integrierten, organischen Materialien mit Stoffen zu versehen, welche zum Binden oder Tränken geeignet sind. insbesondere wird hier an den Einsatz von Lehm oder Ton gedacht, welcher durch einen Wassergehalt verarbeitbar ist.
- Die Erfindung empfiehlt weiterhin, die in die Lochkanäle integrierten, organischen Materialien mit Stoffen zu versehen, welche zum Binden oder Tränken geeignet sind und/oder idealerweise ebenso CO2 aus der Luft binden können. Insbesondere wird hier an Metalloxide bzw. -Hydroxide gedacht.
- Weitere denkbare Einsatzstoffe zum Binden und/oder Tränken von Organik in Baumaterialien und/oder zur Aufnahme von CO2 aus der Luft sind Alumosilikate, Zeolithe, Molekularsiebe, Silikagele, Amine, NaOH, KOH, und Ca(OH)2.
- Bevorzugt ist der gesamte Kohlenstoffanteil (TC-Wert, von "total carbon") im Bauprodukt organischen Ursprungs. Ferner kann der gesamte organische Kohlenstoffanteil (TOC-Wert, von "total organic carbon") im Bauprodukt biogenen Ursprungs (TOCbiogen) sein:
- Während der TOC-Wert demnach auch bspw. in Kunststoffen gebundenen Kohlenstoff enthält, würde der TOCbiogen-Wert nur pflanzliche Stoffe enthalten wie insbesondere Zellulose, Hemizellulose, Lignin, od. dgl.
-
-
- Allerdings könnte das Füllmaterial in den Lochungshohlräumen auch durch ein mineralisches Bindemittel gebunden sein, worin auch anorganischer Kohlenstoff enthalten sein könnte; dieser Anteil wurde bei obiger Formel jedoch nicht dem schüttfähigen Material zugerechnet. Würde man dies allerdings tun, könnte folgende Relation aufgestellt werden:
-
- Allerdings könnten in der festen Matrix des Bauproduktes außerhalb der Lochungs-Hohlräume auch Armierungsfasern eingebettet sein, ggf. Fasern organischen oder gar biogenen Ursprungs, wie bspw. Holz-, Schilf- oder Reet-Fasern, die aber bei obiger Formel nicht als Bestandteil der festen Matrix gewertet sind. Würde man dies allerdings tun, könnte folgende Relation aufgestellt werden:
- Die Werte für TC, TOC und TOCbiogen können bei einem Bauprodukt dabei nach den in den folgenden Normen definierten Verfahren bestimmt bzw. gemessen werden:
TC: DIN EN 13137; DIN EN 15936:2012-11, DIN EN 15407:2011-05, DIN EN ISO 21663:2021-03; TOC: DIN EN 15936:2012-11; DIN EN 13137; ISO 10694:1995-03; TOCbiogen: DIN EN ISO 21644:2021-7. -
- Der organische Kohlenstoffanteil wird vorzugsweise nach den aufgeführten Normen ermittelt. Der aufgeführte Kohlenstoffanteil wird jeweils auf die Trockenmasse bezogen. Die Ermittlung der Trockenmasse erfolgt ebenfalls nach den einschlägigen Normen.
- Zur Ermittlung der auf die Matrix oder auf die Füllung bezogenen Werte ist die Füllung zunächst von der Matrix zu trennen, was insbesondere durch Entnahme der Füllung aus den Hohlräumen der Lochung(en) erfolgen kann.
- Das in die wenigstens eine Lochung des Bauprodukts integrierte organische Füllmaterial sollte in der Lage sein, Kohlenstoff in einem Gewichtsanteil von wenigstens 30 Gew.-%, bezogen auf die Trockenmasse dieses Füllmaterials, dauerhaft einzulagern und/oder zu speichern, beispielsweise in einem Gewichtsanteil von wenigstens 35 Gew.-%, bezogen auf die Trockenmasse dieses Füllmaterials, bevorzugt in einem Gewichtsanteil von wenigstens 40 Gew.-%, bezogen auf die Trockenmasse dieses Füllmaterials, vorzugsweise in einem Gewichtsanteil von wenigstens - 45 Gew.-%, bezogen auf die Trockenmasse dieses Füllmaterials, insbesondere in einem Gewichtsanteil von wenigstens 50 Gew.-%, bezogen auf die Trockenmasse dieses Füllmaterials.
- Andererseits ist es denkbar, für das in die wenigstens eine Lochung des Bauprodukts integrierte organische Füllmaterial eine Subtanz zu verwenden, die in der Lage ist, Kohlenstoff in einem Gewichtsanteil von bis zu 90 Gew.-%, bezogen auf die Trockenmasse dieses Füllmaterials, dauerhaft einzulagern und/oder zu speichern, beispielsweise in einem Gewichtsanteil von bis zu 85 Gew.-%, bezogen auf die Trockenmasse dieses Füllmaterials, insbesondere in einem Gewichtsanteil von bis zu 80 Gew.-%, bezogen auf die Trockenmasse dieses Füllmaterials.
- Die biogenen Einsatzstoffe können vor dem Einbringen in das Bauprodukt aufbereitet werden. Insbesondere wird daran gedacht, die Einsatzstoffe durch mechanische Einwirkungen zu zerkleinern. Dies kann beispielsweise über Häckseln, Mahlen und/oder über weitere Scherbeanspruchungen erfolgen. Eine weitere Möglichkeit, die biogenen Einsatzstoffe aufzubereiten, ist es, die Stoffe als Pellet oder Granulat vorzuformen.
- Die biogenen Einsatzstoffe sollten als Schüttgut vorliegen und werden in das Bauprodukt beispielsweise eingeschüttet, eingerüttelt, oder auch eingepresst.
- Wichtig ist, dass die eingebrachten biogenen Einsatzstoffe möglichst lange im Bauprodukt verbleiben. Sollte dies durch die mechanische Einbringung noch nicht gegeben sein, so können zusätzlich Bindemittel eingesetzt werden. Der Einsatz von Bindemitteln kann sich über das gesamte Volumen der biogenen Einsatzstoffe erstrecken, oder das Bindemittel wird nur an den äußeren Oberflächen aufgebracht, um ein Herausrieseln zu verhindern.
- Eine bevorzugte Ausführungsform ist die Bindung der eingebrachten biogenen Einsatzstoffe mit Lehm oder Ton als Bindemittel. Der Lehm- oder Tonanteil in dem Füllmaterial kann hierbei 30 Gew.-% des Schüttmaterials übersteigen. Es sind auch Ausführungsformen von bis zu 90 Gew.-% Lehm- oder Tonanteil in dem Füllmaterial und/oder bezogen auf das Schüttmaterial möglich. Dabei kann das biogene Füllmaterial in das Bindemittel aus Lehm oder Ton eingerührt werden und sodann als noch feuchte Masse in die Lochung(en) des Mauersteins bzw. Bauproduktes eingefüllt werden. Die Zugabe erfolgt erst nach dem Brennen des Mauersteins bzw. Bauproduktes, also nach dem Verlassen des Ofens.
- Allerdings kann - zur Beschleunigung des Trocknens - die feuchte Füllmasse aus in den Lehm oder Ton eingerührten, biogenen Einsatzstoffen bereits während der Abkühlphase des Mauerstein- oder Bauprodukt-Scherbens eingefüllt werden.
- Nach dem Trocknen des Füllmaterials kann der Porenanteil in dem Füllmaterial mit in den Lehm oder Ton eingerührten, biogenen Einsatzstoffen sodann zwischen 5 Vol.-% und 50 Vol.-% des von der Füllmasse eingenommenen Raums bzw. Hohlraums liegen, vorzugsweise zwischen 10 Vol.-% und 40 Vol.-% des von der Füllmasse eingenommenen Raums bzw. Hohlraums, insbesondere zwischen 15 Vol.-% und 35 Vol.-% des von der Füllmasse eingenommenen Raums bzw. Hohlraums.
- Eine bevorzugte Ausführungsform ist die Bindung der eingebrachten biogenen Einsatzstoffe mit Beton oder Zement als Bindemittel, bspw. unter Verwendung von Portland-Zement. Der Beton- oder Zementanteil in dem Füllmaterial kann hierbei 30 Gew.-% des Schüttmaterials übersteigen. Es sind auch Ausführungsformen von bis zu 90 Gew.-% Beton- oder Zementanteil in dem Füllmaterial und/oder bezogen auf das Schüttmaterial möglich. Bevorzugter organischer Einsatzstoff ist hierbei Pflanzen-, Bio- oder Holzkohle. Dabei kann das biogene Füllmaterial in das nass angemachte Bindemittel in Form von Beton oder Zement bzw. Portlandzement eingerührt werden und sodann als noch feuchte Masse in die Lochung(en) des Mauersteins bzw. Bauproduktes eingefüllt werden.
- Die Zugabe sollte erst nach dem Brennen des Mauersteins bzw. Bauproduktes erfolgen, also nach dem Verlassen des Ofens. Allerdings kann - zur Beschleunigung des Abbindens - die feuchte Füllmasse aus in das nass angemachte Bindemittel in Form von Beton oder Zement bzw. Portlandzement eingerührten, biogenen Einsatzstoffen bereits während der Abkühlphase des Mauerstein- oder Bauprodukt-Scherbens eingefüllt werden.
- Nach dem Abbinden des Bindemittels kann der Porenanteil in dem Füllmaterial mit in den nass angemachten Beton oder Zement bzw. Portlandzement eingerührten, biogenen Einsatzstoffen sodann zwischen 5 Vol.-% und 50 Vol.-% des von der Füllmasse eingenommenen Raums bzw. Hohlraums liegen, vorzugsweise zwischen 10 Vol.-% und 40 Vol.-% des von der Füllmasse eingenommenen Raums bzw. Hohlraums, insbesondere zwischen 15 Vol.-% und 35 Vol.-% des von der Füllmasse eingenommenen Raums bzw. Hohlraums.
- Eine weitere bevorzugte Ausführungsform ist die Bindung der eingebrachten biogenen Einsatzstoffe mit Kieselsäure als Bindemittel. Der Kieselsäureanteil in dem Füllmaterial kann hierbei 30 Gew.-% des Schüttmaterials übersteigen. Es sind auch Ausführungsformen von bis zu 90 Gew.-% Kieselsäureanteil in dem Füllmaterial und/oder bezogen auf das Schüttmaterial möglich. Dabei kann das biogene Füllmaterial in das nasse Bindemittel eingerührt werden und sodann als noch feuchte Masse in die Lochung(en) des Mauersteins bzw. Bauproduktes eingefüllt werden.
- Die Zugabe erfolgt erst nach dem Brennen des Mauersteins bzw. Bauproduktes, also nach dem Verlassen des Ofens. Allerdings kann - zur Beschleunigung des Abbindens - die feuchte Füllmasse aus mit Kieselsäure angerührten, biogenen Einsatzstoffen bereits während der Abkühlphase des Mauerstein- oder Bauprodukt-Scherbens eingefüllt werden.
- Nach dem Erstarren der Kieselsäure kann der Porenanteil in dem Füllmaterial mit in die Kieselsäure eingerührten, biogenen Einsatzstoffen sodann zwischen 5 Vol.-% und 50 Vol.-% des von der Füllmasse eingenommenen Raums bzw. Hohlraums liegen, vorzugsweise zwischen 10 Vol.-% und 40 Vol.-% des von der Füllmasse eingenommenen Raums bzw. Hohlraums, insbesondere zwischen 15 Vol.-% und 35 Vol.-% des von der Füllmasse eingenommenen Raums bzw. Hohlraums.
- Eine noch andere Möglichkeit besteht darin, ein organisches Bindemittel zu verwenden, bspw. ein Klebemittel oder ein Kunstharz mit adhäsiven Eigenschaften. Hierbei genügt es zumeist, wenn die Partikel des biogenen Füllmaterials nur oberflächlich beschichtet sind; an den Berührungsstellen zwischen den einzelnen Partikeln sorgt das erstarrende Klebemittel oder Kunstharz dann für eine gegenseitige Fixierung, die das Füllmaterial insgesamt in Form und dadurch an Ort und Stelle hält.
- Die Zugabe erfolgt erst nach dem Brennen des Mauersteins bzw. Bauproduktes, also nach dem Verlassen des Ofens. Allerdings kann - bspw. zur Beschleunigung des Klebevorgangs - die noch plastische Füllmasse aus einem Mehl, Pulver oder Granulat von mit wenigstens einem organischen Bindemittel beschichteten oder getränkten Partikeln, Fasern, Halmen und/oder Pellets aus einem biogenen Einsatzstoff bereits während der Abkühlphase des Mauerstein- oder Bauprodukt-Scherbens eingefüllt werden.
- Bei dieser Ausführungsform mit einem organischen Bindemittel an den Oberflächen der einzelnen Partikel kann der Porenanteil in dem ausgehärteten bzw. durch Erstarren bzw. Abbinden des Klebemittels oder Kunstharzes verfestigte Füllmaterial zwischen 10 Vol.-% und 70 Vol.-% des von der Füllmasse eingenommenen Raums bzw. Hohlraums liegen, vorzugsweise zwischen 20 Vol.-% und 60 Vol.-% des von der Füllmasse eingenommenen Raums bzw. Hohlraums, insbesondere zwischen 30 Vol.-% und 50 Vol.-% des von der Füllmasse eingenommenen Raums bzw. Hohlraums.
- Der jeweilige Poren-Volumenanteil kann bspw. auf mechanischem Wege durch Einpressen des Füllmaterials reduziert werden. Allerdings kann oftmals ein relativ großer Porenanteil durchaus erwünscht sein, bspw. um die Wärmedämmungs-Eigenschaften zu verbessern, und/oder zur Reduzierung des Gewichts des Bauproduktes.
- Weitere Merkmale, Einzelheiten, Vorteile und Wirkungen auf der Basis der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sowie anhand der Zeichnung. Hierbei zeigt:
- Fig. 1
- einen erfindungsgemäß ausgerüsteten Hochlochstein in einer perspektivischen Ansicht;
- Fig. 2
- einen erfindungsgemäß ausgerüsteten Langlochstein in einer perspektivischen Ansicht; sowie
- Fig. 3
- einen erfindungsgemäß ausgerüsteten Wärmedämm-Fassadenstein in einer perspektivischen Ansicht.
- Ein erfindungsgemäßes Bauprodukt 1 besteht substantiell aus zwei verschiedenen Substanzen, nämlich einer festen Matrix 2 aus einem ganz oder überwiegend anorganischen Material einerseits, wobei die feste Matrix 2 Lochungen oder sonstige Ausnehmungen 3 aufweist, sowie aus einer in die Lochungen oder sonstigen Ausnehmungen 3 eingebrachten Füllsubstanz 4 andererseits.
- Bei dem Bauprodukt 1 kann es sich u.a. bspw. um einen Hochlochstein 5 handeln, wie er in
Fig. 1 dargestellt ist, insbesondere in Form eines Hochlochziegelsteins, oder um einen Langlochstein 6, wie er inFig. 2 dargestellt ist, insbesondere in Form eines Langlochziegelsteins, oder um einen Fassadenstein 7, wie er inFig. 3 dargestellt ist, insbesondere einen Wärmedämm-Fassadenstein. - Die feste Matrix 2 aller Bauprodukt-Ausführungsformen 5-7 übernimmt im fertigen Bauprodukt 1 dabei ggf. sowohl statische, also tragende Aufgaben, und sorgt außerdem permanent für die äußere Gestalt des jeweiligen Bauproduktes 1 bzw. jeder Bauprodukt-Ausführungsform 5-7.
- Insbesondere bei gebrannten Ziegelsteinen 5-7 kann die feste Matrix 2 aus gebranntem Ton oder Lehm bzw. aus einem gebrannten Scherben bestehen, also aus einem keramischen Material.
- Andererseits ist es auch möglich, dass die feste Matrix 2 aus einem (kalt) abgebundenen Material besteht, bspw. in Form eines Betonsteins oder Betonwerksteins, oder eines Kalksandsteins, etc.
- In jedem Falle weist die Komponente des Bauproduktes 1 mit der festen Matrix 2 ein oder mehrere Lochungen 8-10 auf, welche an mehreren Seiten von der Matrix 2 umgeben sind, aber auch in wenigstens einem Bereich nach außen offen sind, bspw. auch an zwei einander diametral gegenüber liegenden Flächen des Bauproduktes 1.
- Bspw. verfügt der Hochlochstein 5 oder -ziegel gemäß
Fig. 1 über mehrere, im Beispiel gemäßFig. 1 insgesamt sechzehn Lochungen 8, die den betreffenden Hochlochstein 5 oder -ziegel von dessen inFig. 1 sichtbarer Oberseite 11 bis zu seiner Unterseite 12 durchdringen und dort jeweils offen sind. Dadurch hat jede Lochung 8 die Gestalt eines durch den Hochlochstein 5 oder -ziegel durchgehenden Kanals. Andererseits wäre es auch möglich, dass die Lochungen 8 stattdessen in form von Sacklöchern ausgebildet sind, die nur zu einer Seite, bspw. zu der inFig. 1 sichtbaren Oberseite 11 offen sind, im Bereich der Unterseite 12 jedoch verschlossen. - Bei dem dargestellten Beispiel sind die sechzehn Lochungen 8 allesamt nebeneinander angeordnet, insbesondere in Form eines horizontalen Rasters mit vier Reihen und 4 Spalten. Darüber hinaus können die Lochungen 8 auch in größeren oder kleineren Anzahlen vorhanden sein.
- Jede Lochung kann dabei einen substantiell quadratischen oder rechteckigen Querschnitt aufweisen, ggf. mit abgerundeten Längskanten 13.
- Während bei
Fig. 1 die Stege 14, 15 zwischen benachbarten Lochungen 8 den gesamten Hochlochstein 5 oder -ziegel von einer (sich in vertikaler Richtung erstreckenden) Stirnseite 16 des Hochlochsteins 5 oder -ziegels bis zu der gegenüber liegenden Stirnseite 16 des betreffenden Hochlochsteins 5 oder - ziegels erstrecken, und/oder von einer (sich in vertikaler Richtung erstreckenden) Längsseite 17 des Hochlochsteins 5 oder -ziegels bis zu der gegenüber liegenden Längsseite 17 des betreffenden Hochlochsteins 5 oder - ziegels, so ist dies nicht zwingend erforderlich. - Allerdings ist es nicht erforderlich, dass die Lochungen 8 in einem reinen Rechteck-Raster angeordnet sind wie in
Fig. 1 ; bspw. könnten innerhalb benachbarter Reihen die Lochungen 8 auch gegeneinder versetzt sein, bspw. um eine halbe Kantenlänge einer Lochung, so dass allenfalls in einer Richtung, bspw. in Längs- oder Querrichtung durch den Hochlochstein 5 oder - ziegel verlaufende Stege 14, 15 von einer Stirn- oder Längsseite 16, 17 zur diametral gegenüber liegenden Stirn- oder Längsseite 16, 17, nicht jedoch die dazu quer verlaufenden Stege 15, 14. - Andererseits können sich in einer oder beiden horizontalen Richtungen auch Lochungen 8 mit größeren und kleineren Querschnitten abwechseln.
- Andererseits können eine, mehrere oder alle Lochungen 8 auch von der Form mit quadratischer oder rechteckiger Grundfläche abweichen. Sie könnten bspw. auch dreieckige Grundgestalt aufweisen und in einem dreieckigen Raster angeordnet sein mit drei Scharen von untereinander parallelen Stegen, welche mit den jeweils anderen Scharen von Stegen jeweils Schnittwinkel von 60° einschließen.
- Auch Lochungen 8 mit einer sechseckigen Grundfläche können realisiert werden, welche dann in einem typischen Bienenwaben-Raster nebeneinander angeordnet sind.
- Bevorzugt sind sämtliche Stege 14, 15 lückenlos und trennen benachbarte Lochungen 8 vollkommen voneinander.
- Die Stirn- oder Längsseiten 16, 17 des Hochlochsteins 5 oder -ziegels können entweder glatt sein wie in
Fig. 1 dargestellt, oder mit verschiedenen Profilierungen versehen sein, bspw. mit langgestreckten Einkerbungen, welche für einen Mörtel od. dgl. die Benetzungsfläche im Bereich einer Stoßfuge vergrößern. - Darüber hinaus oder alternativ dazu können ein oder mehrere Stirn- oder Längsseiten 16, 17 des Hochlochsteins 5 oder -ziegels auch mit Vorsprüngen versehen sein, bspw. mit einer oder mehreren, vorzugsweise in vertikaler Richtung verlaufenden Lisenen, oder mit einer oder mehreren Vertiefungen versehen sein, bspw. mit einer oder mehreren, vorzugsweise in vertikaler Richtung verlaufenden Nuten.
- Besonders bevorzugt ist dabei, dass einem Vorsprung an einer Stirn- oder Längsseite 16, 17 des Hochlochsteins 5 oder -ziegels (jeweils) eine Vertiefung an der diametral gegenüber liegenden Stirn- oder Längsseite 16, 17 des Hochlochsteins 5 oder -ziegels zugeordnet ist. Wenn dabei ein Vorsprung etwas kleiner ist als eine zugeordnete Vertiefung an der gegenüber liegenden Stirn- oder Längsseite 16, 17, können zwei derrtige Hochlochsteine 5 oder - ziegel im Bereich einer Stoßfuge nahe zusammen geschoben werden, so dass sich im Bereich der betreffenden Stoßfuge ein bspw. formschlüssiger Eingriff ergibt, so dass derartige Hochlochsteine 5 oder -ziegel bei Bedarf sogar trocken nebeneinander gesetzt werden könnten, also ohne ein Verfugen mit einem Mörtel oder nur unter Einlegen eines Dichtungselements.
- Eine, mehrere oder alle Lochungen 8 sind jeweils teilweise oder vollständig mit der Füllsubstanz 4 angefüllt.
- Bevorzugt ist die Füllsubstanz 4 ein Granulat, Pulver oder Mehl aus einer Vielzahl von Partikeln 18, wobei die einzelnen Partikel 18 auch durch Fasern, Halme oder Pellets gebildet sein können.
- Die einzelnen Partikel 18 sind bevorzugt biogenen Ursprungs, d.h., es kann sich dabei um zerkleinertes Pflanzenmaterial handeln.
- Das Schüttmaterial 4 in Form eines Granulats, Pulvers oder Mehls und/oder in Form von Fasern, Halmen oder Pellets aus einer Vielzahl von Partikeln 18 kann sozusagen trocken in die betreffenden Lochungen eingefüllt sein, insbesondere ohne Verwendung eines Bindemittels. Damit das Füll- bzw. Schüttmaterial 4 in den Lochungen 8 bleibt, können solchenfalls Lochungen 8 in Form von Sacklöchern verwendet werden anstelle von Lochungen 8 in Form von durchgehenden Kanälen.
- Andererseits oder zusätzlich dazu kann das Füll- bzw. Schüttmaterial 4 auch in die Lochungen 8 hinein gepresst werden oder darin durch Rütteln des gesamten Bauproduktes verdichtet werden, vorzugsweise bis es die Lochungen 8 komplett ausfüllt und darin verfestigt ist.
- Eine Fixierung innerhalb der Lochungen 8 kann das Füll- bzw. Schüttmaterial 4 auch durch Verwendung wenigstens eine Bindemittels erhalten. Als Bindemittel kommen einerseits feucht anmachbare anorganische Substanzen, bspw. auf der Basis von Zement, Portlandzement, Beton, Kalk, Kieselsäure, Ton oder Lehm od. dgl. in Betracht, als auch flüssig zubereitbare organische Klebemittel oder Kunstharze.
- Unabhängig von dem verwendeten Bindemittel gibt es grundsätzlich zwei Arten der Verarbeitung:
Einerseits können die Partikel 18 biogenen Ursprungs in Form eines Granulats, Pulvers oder Mehls und/oder in Form von Fasern, Halmen oder Pellets in die feuchte (Bindemittel-) Komponente des Füllmaterials 4 eingerührt werden. - Das derart angemischte Füllmaterial 4 kann sodann einen Hohlraum nahezu vollständig ausfüllen, abgesehen von einem verbleibenden Poren-Volumen, welches vorzugsweise kl,einer ist als 50 Vol.-% des gesamten, von dem Füllmaterial 4 angefüllten Hohlraums. Insbesondere könnte dabei das Volumen der zu einer Matrix erstarrten (Bindemittel-) Komponente größer sein als das verbleibende Porenvolumen. Dies trifft auch auf das erstarrte bzw. verfestigte Füllmaterial 4 zu.
- Andererseits können die Partikel 18 biogenen Ursprungs in Form eines Granulats, Pulvers oder Mehls und/oder in Form von Fasern, Halmen oder Pellets stattdessen mit der flüssigen (Bindemittel-) Komponente des Füllmaterials 4 auch nur oberflächlich beschichtet werden, bspw. durch Einsprühen der Partikel 18 mit der flüssigen (Bindemittel-) Komponente des Füllmaterials 4.
- Ein derart zubereitetes Füllmaterial 4 füllt zwar äußerlich einen Hohlraum ggf. ebenfalls nahezu vollständig aus; allerdings verbleiben dabei zwischen den Partikeln Poren mit vergleichsweise großen Volumina, welche vorzugsweise größer sind als 25 Vol.-% des gesamten, von dem Füllmaterial 4 angefüllten Hohlraums. Insbesondere könnte dabei das Volumen der zu einer Matrix erstarrten (Bindemittel-) Komponente(n) kleiner sein als das verbleibende Porenvolumen. Dies trifft auch auf das erstarrte bzw. verfestigte Füllmaterial 4 zu.
- Sowohl das Material der festen Matrix 2 als auch das Füllmaterial 4 ist von der Geometrie der Lochungen 8-10 weitgehend unabhängig.
- So können die selben Materialien für die Matrix 2 als auch für die Füllung 4 sowohl bei dem Hochlochstein 5 oder -ziegel nach
Fig. 1 verwendet werden als auch für den Langlochstein oder -ziegel 6 gemäßFig. 2 , wie auch für den Wärmedämm-Fassadenstein 7 ausFig. 3 . - Der primäre Unterschied zwischen den verschiedenen Steinformen 5-7 sind vor allem die unterschiedlichen Außenabmessungen einerseits und die unterschiedlichen Verläufe bzw. Richtungen der Lochungen 8-10 sowie deren Querschnitte.
- Während bei dem Hochlochstein 5 oder -ziegel gemäß
Fig. 1 die dortigen Lochungen 8 jeweils in vertikaler Richtung verlaufen, folgen sie bei dem Langlochstein 6 oder -ziegel gemäßFig. 2 und dem Wärmedämm-Fassadenstein gemäßFig. 3 jeweils horizontalen Verläufen. - Bei dem Langlochstein 6 oder -ziegel gemäß
Fig. 2 erstrecken sich die Lochungen 9 von einer vertikalen Längsseite 19 zur diametral gegenüber liegenden Längsseite 19. Sie münden entweder an beiden Längsseiten 19 in Öffnungen oder können als nur einseitig offene Sacklöcher ausgebildet sein. Die Stirnseiten 20 sind wie auch die Ober- und Unterseiten 21 durchgehend geschlossen. - Bei dem Wärmedämm-Fassadenstein 7 gemäß
Fig. 3 erstrecken sich die Lochungen 10 von einer vertikalen Stirnseite 22 bis zu der diametral gegenüber liegenden Stirnseite 22 und münden dort vorzugsweise jeweils in Öffnungen; alernativ dazu können sie auch als nur einseitig offene Sacklöcher ausgebildet sein. Die Längssseiten 23 sind wie auch die Ober- und Unterseiten 24 durchgehend geschlossen. -
- 1
- Bauprodukt
- 2
- Matrix
- 3
- Ausnehmung
- 4
- Füllsubstanz
- 5
- Hochlochstein
- 6
- Langlochstein
- 7
- Fassadenstein
- 8
- Lochung
- 9
- Lochung
- 10
- Lochung
- 11
- Oberseite
- 12
- Unterseite
- 13
- Längskante
- 14
- Steg
- 15
- Steg
- 16
- Stirnseite
- 17
- Längsseite
- 18
- Partikel
- 19
- Längsseite
- 20
- Stirnseite
- 21
- Oberseite, Unterseite
- 22
- Stirnseite
- 23
- Längsseite
- 24
- Oberseite, Unterseite
Claims (16)
- Bauprodukt (1) zur Herstellung einer Wand und/oder zur Verkleidung einer Gebäudehülle, bspw. in Form eines Mauersteins (5,6) oder eines Fassadenelements (7), insbesondere eines Mauerziegels, wobei das Bauprodukt (1) eine Matrix (2) aus einem festen Baumaterial und mit wenigstens einer Lochung (8,9,10) aufweist, mit einem Volumenanteil aller Lochungen (8,9,10), bezogen auf das durch die Außenabmessungen des Bauproduktes (1) umgrenzte Volumen von 30 Vol.-% oder mehr, dadurch gekennzeichnet, dass in den Hohlräumen der wenigstens einen Lochung (8,9,10) des Bauproduktes (1) wenigstens ein Füllmaterial (4) mit einer Schüttsubstanz aus einem organischen Material eines nachwachsenden Rohstoffs mit der Fähigkeit zur Kohlenstoff-Speicherung gefüllt ist, also eine Schüttsubstanz, welche in der Lage ist, Kohlenstoff dauerhaft in das Bauprodukt (1) einzulagern und/oder darin zu speichern, wobei das in die wenigstens eine Lochung (8,9,10) der Matrix (2) aus einem festen Baumaterial integrierte organische Füllmaterial eine Schüttdichte oder Verfülldichte von 100 kg/m3 oder mehr aufweist.
- Bauprodukt (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schüttsubstanz (4) einen Kohlenstoff-Anteil von 40 kg Kohlenstoff pro Kubikmeter oder mehr aufweist, vorzugsweise einen Kohlenstoff-Anteil von 50 kg Kohlenstoff pro Kubikmeter oder mehr.
- Bauprodukt (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch den Kohlenstoff-Anteil in der Schüttsubstanz pro Kubikmeter der Schüttsubstanz der Luft 146 kgCO2 oder mehr entzogen wurde, vorzugsweise 183 kgCO2 oder mehr.
- Bauprodukt (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das in die wenigstens eine Lochung (8.9,10) des Bauprodukts (1) integrierte organische Füllmaterial in der Lage ist, Kohlenstoff in einem Gewichtsanteil von wenigstens 30 Gew.-%, bezogen auf die Trockenmasse dieses Füllmaterials, dauerhaft einzulagern und/oder zu speichern, beispielsweise in einem Gewichtsanteil von wenigstens 35 Gew.-%, bezogen auf die Trockenmasse dieses Füllmaterials, bevorzugt in einem Gewichtsanteil von wenigstens 40 Gew.-%, bezogen auf die Trockenmasse dieses Füllmaterials, vorzugsweise in einem Gewichtsanteil von wenigstens 45 Gew.-%, bezogen auf die Trockenmasse dieses Füllmaterials, insbesondere in einem Gewichtsanteil von wenigstens 50 Gew.-%, bezogen auf die Trockenmasse dieses Füllmaterials.
- Bauprodukt (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das in die wenigstens eine Lochung (8,9,10) des Bauprodukts (1) integrierte organische Füllmaterial in der Lage ist, Kohlenstoff in einem Gewichtsanteil von höchstens 90 Gew.-%, bezogen auf die Trockenmasse dieses Füllmaterials, dauerhaft einzulagern und/oder zu speichern, beispielsweise in einem Gewichtsanteil von höchstens 85 Gew.-%, bezogen auf die Trockenmasse dieses Füllmaterials, insbesondere in einem Gewichtsanteil von höchstens 80 Gew.-%, bezogen auf die Trockenmasse dieses Füllmaterials.
- Bauprodukt (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das in den Hohlraum der wenigstens einen Lochung (8,9,10) des Bauproduktes (1) integrierte organische Füllmaterial nach dem Verfüllen auf mechanische Weise verdichtet ist, insbesondere durch Rütteln oder Pressen.
- Bauprodukt (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das in den Hohlraum der wenigstens einen Lochung (8,9,10) des Bauprodukts (1) integrierte organische Füllmaterial durch wenigstens ein Bindemittel fixiert ist, vorzugsweise durch wenigstens ein organisches und/oder anorganisches Bindemittel, insbesondere durch wenigstens ein ton-, lehm, kalk-, wasserglas- und/oder zementhaltiges Bindemittel, und/oder durch Mischungen aus zwei oder mehreren dieser Bindemittel.
- Bauprodukt (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel des in den Hohlraum der wenigstens einen Lochung (8,9,10) des Bauprodukts (1) als Füllmaterial integrierten Schüttgutes von wenigstens einer organischen und/oder anorganischen Substanz getränkt und/oder umhüllt sind, welche einen oder mehrere Stoffe zum Schutz vor Verrotten oder Verwittern und/oder zur hydrophoben und/oder antibakteriellen und/oder brandhemmenden Ausrüstung aufweisen.
- Bauprodukt (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der organische Bestandteil des in den Hohlraum der wenigstens einen Lochung (8,9,10) des Bauprodukts (1) integrierten Füllmaterials eine Schüttdichte oder Verfülldichte von 120 kg/m3 oder mehr aufweist.
- Bauprodukt (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der organische Bestandteil des in den Hohlraum der wenigstens einen Lochung (8,9,10) des Bauprodukts (1) integrierten Füllmaterials (4) eine Schüttdichte oder Verfülldichte von 1.200 kg/m3 oder weniger aufweist, beispielsweise eine Schüttdichte oder Verfülldichte von 1.000 kg/m3 oder weniger, vorzugsweise eine Schüttdichte oder Verfülldichte von 800 kg/m3 oder weniger, weiter bevorzugt eine Schüttdichte oder Verfülldichte von 600 kg/m3 oder weniger, insbesondere eine Schüttdichte oder Verfülldichte von 400 kg/m3 oder weniger.
- Bauprodukt (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Volumenanteil aller Lochungen (8,9,10), bezogen auf das durch die Außenabmessungen des Bauproduktes (1), bspw. des Mauersteins oder Fassadenelement, umgrenzte Volumen, gleich oder größer ist als 35 Vol.-%, vorzugsweise gleich oder größer als 45 Vol.-%, insbesondere gleich oder größer als 55 Vol.-%.
- Bauprodukt (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine, in den Hohlraum der wenigstens einen Lochung (8,9,10) des Bauprodukts (1) integrierte Füllmaterial (4) eine oder mehrere organische Substanzen aufweist, welche ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Getreiderückständen, Heu, Stroh, Holz, Baumrinde, Rindenmulch, Dinkelspelzen, Pflanzenkohle, Sägespäne, Nussschalen, Obstkerne, Olivenkerne, Pinienrinde, Miscanthus, Hanf, Bio-Kohle, Bio-Aktivkohle, Holzkohle, Carbonfasern biogenen Ursprungs, Maispindelgranulat, Algen, Seegras, Schilfrohr (Reet), Silphie-Fasern, Magaverde-Fasern oder Mischungen aus den genannten organischen Materialien.
- Bauprodukt (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine, in den Hohlraum der wenigstens einen Lochung (8,9,10) des Bauprodukts (1) integrierte organische Schüttgut vor dem Einfüllen einer Vorbehandlung unterzogen worden ist, bspw. zerkleinert worden ist und/oder gepresst worden ist, und/oder hydrophobiert oder antibakteriell oder brandhemmend ausgerüstet worden ist, und/oder mit einem Verrottungs- und/oder Verwitterungsschutz versehen ist, und/oder mit einem Bindemittel versetzt worden ist, und/oder als Pulver oder Granulat oder in Form von Fasern, Halmen und/oder Pellets vorliegt.
- Bauprodukt (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrix (2) aus einem festen Baumaterial ein anorganisches Baumaterial ist, insbesondere ein Ziegelscherben, ein Betonstein, Kalksandsein, Leichtbetonstein, Porenbetonstein, Lehmstein, Leichtelehmstein oder aus vorzugsweise gebranntem Ton besteht.
- Bauprodukt (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das in die wenigstens eine Lochung (8,9,10) der Matrix (2) aus einem festen Baumaterial integrierte organische Füllmaterial mit einem vorzugsweise anorganischen Bindemittel vermischt ist, wobei der Anteil des Bindemittels an der gesamten Füllmasse 20 Gew.-% oder mehr betragen kann, beispielsweise 25 Gew.-% oder mehr, vorzugsweise 30 Gew.-% oder mehr, insbesondere 35 Gew.-% oder mehr.
- Bauprodukt (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in die wenigstens eine Lochung (8,9,10) der Matrix (2) aus einem festen Baumaterial integrierte Füllmasse (4) wenigstens einen anorganischen Bestandteil mit der Fähigkeit zur Carbonatisierung und/oder mit der Fähigkeit, der Luft CO2 zu entziehen und/oder in der Substanz einzulagern, aufweist, der insbesondere ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend mineralische Substanzen, Naturstein wie Basalt, Olivin, Serpentin, Dunit, Materialien aus dem Baustoffrecycling wie Recycling-Mischungen (RC-Mix), Betongranulat, Leichtbetongranulat, Ziegelbruchgranulat, Kalksandsteinbruchgranulat, Abfallprodukten der Stahlproduktion wie Stahlschlacke, Abfallprodukten aus Verbrennungsprozessen wie Flugasche, Papierasche, Klärschlammasche, und/oder Mischungen aus den genannten anorganischen Materialien, Metalloxide, Metallhydroxide, NaOH, KOH, Ca(OH)2, Alumosilikaten, Zeolithen, Molekularsieben, Silikagelen, Aminen, Mischungen bestehend aus Wasser und insbesondere Flugasche, Papierasche und/oder Branntkalk, oder Mischungen zweier oder mehrerer dieser Substanzen, vorzugsweise wobei der Anteil der anorganischen Bestandteile mit der Fähigkeit zur Carbonatisierung und/oder mit der Fähigkeit, der Luft CO2 zu entziehen und/oder in der Substanz einzulagern, an der gesamten Füllmasse (4) 20 Gew.-% oder mehr betragen kann, beispielsweise 25 Gew.-% oder mehr, bevorzugt 30 Gew.-% oder mehr, insbesondere 35 Gew.-% oder mehr.
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