Keramische Baustoffe
Unter dem Begriff „Keramik“ (gebrannte Erde) versteht man Gegenstände aus formbaren Erdmaterialien, die durch Behandlung mit hohen Temperaturen verfestigt werden. Aus keramischen Materialien werden wichtige Baustoffe (z.B. Ziegel, Klinker und Fliesen) sowie Gebrauchsgegenstände (z.B. Tonwaren, Porzellan und Steingut) hergestellt.
Rohstoff
Als Ausgangsmaterialien werden Lehm und Ton eingesetzt. Durch entsprechende Aufbereitung der Rohstoffe, bestimmte Zusätze und unterschiedlich hohe Brenntemperaturen werden die besonderen Eigenschaften der keramischen Baustoffe erzielt (z.B. Festigkeit und Scherbendichte).
Herstellungsverfahren
Ton, Wasser und die verschiedenen Zusätze werden verknetet und in Sumpfhäusern (Mauken) feucht gelagert. Anschließend werden mit Hilfe von Strangpressen die Rohlinge für Steine, Dachziegel, u.a. ausgeformt. Verblendmauerwerk wird danach mit einer Profilierung (z.B. mit Handstrich) versehen. Vor dem Brennen müssen die Rohziegel noch getrocknet werden, um das zur Formung notwendige Anmachwasser wieder zu entziehen. Dann „wandert“ das Brenngut durch ein feststehendes Feuer im Tunnelofen. Um beim Brennen ein zu großes Schwinden der Tonmasse (wegen der Verarbeitung mit Wasser) zu verhindern, muss vorab eine bestimmte Menge an Beimischungen (z.B. Sande, Quarzmehl, Sägespäne) zugegeben werden.
Bei hohen Temperaturen beginnen chemische Reaktionen im Ton abzulaufen (u.a. Bildung von Aluminiumsilikaten). Beim Brennen bei einer Temperatur von 900 - 1.100 °C (sog. Sintergrenze) wird Wasser ausgetrieben. Im fertigen Produkt entstehen dadurch Poren, während die Kristallstruktur komplett erhalten bleibt. Dagegen verschmelzen bei höheren Temperaturen von 1.200 - 1.400 °C die Kristalle an der Oberfläche zu einer glasartigen, so genannten Sinterschicht. Je höher der Grad der Sinterung ist, desto stärker nimmt die Porosität ab. Dadurch verändern sich die Eigenschaften des Materials.
Eigenschaften
Brenntemperatur ca. 900 - 1.100 °C | Brenntemperatur ca. 1.200 - 1.400 °C | |
Rohdichte | 1.800 - 2.200 kg/m3 | 1.800 - 2.200 kg/m3 |
Wärmeleitfähigkeit (l) | Durch Zugabe von Styroporkugeln oder Torfmull erhöhte Porosität, dadurch gute Dämmeigenschaften | Je höher der Grad der Sinterung, desto höher die Wärmeleitfähigkeit |
Verhalten gegenüber Feuchtigkeit | Hohe Wasseraufnahme durch Kapillarporen möglich | Geringe Wasseraufnahme bzw. wasserundurchlässig |
Mechanische Eigenschaften | Spaltbar | Je höher der Grad der Sinterung, desto größer die Festigkeit |
Verwendung im Bauwesen
Je nach Beschaffenheit des Ausgangsstoffs wird zwischen Grobkeramik (Ton mit Verunreinigungen in Form von Quarz, Glimmer, organischen Substanzen, Eisenoxiden, u.a.) und Feinkeramik (reiner Ton) unterschieden.
Bei einer Brenntemperatur unterhalb der Sintergrenze werden grobkeramische Produkte als Steinzeug, Ziegelerzeugnisse, Schamotte u.a. verwendet. Feinkeramische Erzeugnisse sind z.B. Steingut, Halbporzellan, Sanitärkeramik, Wandfliesen.
Bei Temperaturen oberhalb der Sintergrenze entstehen Sinterzeug (dichte Scherbenbeschaffenheit), Grobkeramik für Klinker, Riemchen, Bodenklinkerplatten sowie feinkeramische Produkte (Feinterrakotten, Wand- und Bodensteinzeugfliesen, Porzellan).
Umweltverträglichkeit
Rohstoffe |
Reichhaltiges Vorkommen kurze Transportwege |
Herstellung | Hoher Energieeinsatz, Stickoxid- und ggf. Dioxinemissionen beim Verbrennen der Zugaben |
Primärenergiebedarf |
870 kWh/m3 - Lochziegel 1.160 kWh/m3 - Vollziegel 1.780 kWh/m3 - Klinker |
Verarbeitung, Nutzung | Unbedenklich |
Entsorgung |
wieder verwertbar z.B. als Ziegelsplitt |