Kurzvortrag Ziegelherstellung

1. Kurzvortrag Ziegelherstellung VM-H Dr. Holzendorf Frank Falkenthal 732988 Ekkehard Meissner 732930

2. Gliederung Einleitung - Terrakotta Begriffe und Definitionen Backstein 3.1 Geschichte 3.2 Herstellung 3.3 Einteilung Lehmziegel 4.1 Arten - Herstellung 4.2 Eigenschaften Backstein-Architektur

3. 1. Einleitung - Terrakotta Terrakotta von einfachem gebrannten Ton wird häufig nach der Qualität des verwendeten Tons unterschieden. In Architektur- und Kunstgeschichte werden Terrakotten und Ziegelsteine jedoch nur durch Maß und Form unterschieden. Terrakotten sind dann dekorativ gestaltete Ziegelelemente, die erheblich größer als die traditionellen Form-Ziegelsteine sind.

4. 1. Einleitung - Terrakotta

5. 2. Begriffe und Definitionen Der Backstein, auch Ziegelstein oder kurz Ziegel (vom lateinischen tegula, eigentlich Dachziegel, zu tegere „decken“) ist der älteste künstliche Mauerstein. Es ist ein keramischer Werkstoff. Er wird aus tonhaltigem (fettem) Lehm gebrannt. Im weiteren Sinn werden auch Lehmziegel, die durch Trocknen von geformtem Lehm gewonnen werden, als Ziegelsteine bezeichnet.

6. Ziegel

7. 3.1 Backstein - Geschichte 1 Lehmziegel sind das erste in den frühesten menschlichen Siedlungen in der Jungsteinzeit also ca. 10.000 bis 8.000 v.Chr. verwendete Baumaterial. Gegenüber Lehmwänden aus ungeformtem Lehm haben Wände aus Ziegelstein viele Vorteile. Sie sind leichter zu transportieren als ungeformter Lehm. Mauern aus Ziegelsteinen sind stabiler als Wände. Die ersten Ziegelsteine (Lehmziegel) waren handgeformt und unregelmäßig in der Form. Ziegelsteine mit glatt gestrichener Form sind etwa seit 6300 v.Chr. aus Mesopotamien bekannt. Dort wurde auch zwischen 5900 und 5300 v.Chr. die Verwendung von Formschablonen entwickelt. Zwischen 3100 bis 2900 v.Chr. wurde erstmals in großem Umfang gebrannter Ton als Ziegelstein verwendet und die Technik des Glasierens entwickelt und perfektioniert.

8. 3.1 Backstein - Geschichte 2 Für die römische Architektur hatte der gebrannte Ziegelstein eine zunehmende und schließlich zum Ende des Römischen Reichs große Bedeutung. Durch die Römer wurde das Bauen mit gebrannten Ziegeln im ganzen Römischen Reich verbreitet. Typisch für den römischen Backstein sind dünne Ziegel. Im byzantinischen Reich und in Westrom wurde der Ziegelsteinbau weiterentwickelt. So ist die Hagia Sophia in Istanbul früher Konstantinopel (gebaut 532 bis 537 n. Chr.) vollständig aus Ziegelsteinen erbaut. Typisch für den byzantinischen Backsteinbau sind sehr dünne Ziegel und Fugen, deren Dicke die Ziegel teils noch übertrifft.

9. 3.1 Backstein - Geschichte 3 Die Blütezeit der Dekoration aus Formziegeln war die Backsteingotik, eine deutsche Sonderform der Gotik. In der Renaissance und im Barock war Sichtmauerwerk aus Ziegel wenig beliebt und man überdeckte den Ziegel mit Putz, Stuck oder überschlämmte ihn zumindest.

10. 3.1 Backstein - Geschichte 4 Zwischen 1650 und 1800 wurde Sichtbacksteinmauerwerk in Europa vor allem in den Niederlanden, Frankreich und England mit jeweils nationalen Eigenheiten gebaut. Im 19. Jh. fanden Backsteinbauten wieder sehr große Verbreitung in der Backstein - Neogotik in Norddeutschland. Zeugnis dafür ist die so genannte Backsteinstraße von Norddeutschland. Aber auch die großen Mietskasernen in Berlin wurden in Backstein errichtet. Bedeutende Industriebauten (Kraftwerke, Stahlwerke, Kokereien, usw.) werden auch Mitte des 20. Jahrhunderts noch aus Backsteinen errichtet oder damit verkleidet.

11. 3.2 Backstein - Herstellung Traditionelle Herstellung Ziegel werden seit Jahrtausenden auch von Hand geformt, indem Lehm in einen oben und unten offenen Formrahmen oder nur oben offenen Kasten gepresst, das überstehende Material abgestrichen und dann die Form gestürzt wird – dies ergibt die Handstrichziegel, die als sichtbares Merkmal typische Quetschfalten aufweisen.

12. Ziegelsteinherstellung um 1568

13. Handstrichziegel

14. Industrialisierung Mit der Industrialisierung wurde auch bald die Herstellung mechanisiert. Andere Fortschritte gab es beim Brennen. Zunächst wurde durch die so genannte überschlagende Flamme die Temperatur im Meiler gleichmäßiger und damit der Ausschuss oder Anteil minderer Qualität vermindert. Dann ging man zu Öfen mit Dauerbrand über, bei denen in verschiedenen Kammern kontinuierlich gebrannt wurde.

15. Formate Es gab folgende gebräuchliche Formate (Auswahl): 25 x 12 x 6,5 cm: altes Reichsformat 25 x 12 x 6,5 cm: Normalformat in Österreich 24 x 11,5 x 6,3 cm: Reichsformat (RF) in Deutschland 24 x 11,5 x 7,1 cm: Normalformat (NF) in Deutschland 24 x 11,5 x 5,2 cm: Dünnformat (DF) 29 x 14 x 6,5 cm: Standardformat in der Donaumonarchie 28 × 15 × 9 cm bis 30 × 14 × 10 cm: Klosterformat 21 x 10 x 6,5 cm: englisches Format 20-21 x 10 x 5 cm: niederländisches Standardformat

16. Formate

17. Mauerziegel heute Der traditionelle kleinformatige Ziegel hat heute als Tragendes Mauerwerk im Neubau nur noch geringe Bedeutung. Die Ziegel wurden durchlöchert und immer größer, dies nennt man Lochziegel. Die Löcher machten einerseits den Ziegel leichter und damit auch größere Formate handhabbar, andererseits dient die eingemauerte Luft zur Wärmedämmung, genauer zur Reduzierung der Wärmeverluste durch Wärmeleitung im Material Eine moderne Variante des Ziegels ist der Planziegel Als Verblendmauerwerk sind Ziegel vor allem in Norddeutschland immer noch sehr beliebt Mauerziegel sind heute nach DIN EN 105 herzustellen

18. Klinker Klinker sind Ziegelsteine, die unter so hohen Temperaturen gebrannt sind, dass durch den beginnenden Sinterprozess eine glasartige Oberfläche entsteht. Klinker nehmen kaum Wasser auf und sind sehr widerstandsfähig. Der Name rührt daher, dass sie beim Zerschlagen einen hellen Klang haben Banken und Finanzen. Klinker bestehen aus Schamotte, Feldspäten und weiß- oder rot brennendem Tonen. Durch verschiedene Zuschläge zur Rohmasse lassen sich vielfältige Farbnuancen erreichen. Klinker müssen nach DIN 105 neben der Frostbeständigkeit eine Scherbenrohdichte von mind. 1,9kg/dm³ und eine Druckfestigkeit von mind. 28N/mm² aufweisen.

19. Klinker

20. Porenbeton Porenbeton nach DIN 4166 (früher Gasbeton ist ein verhältnismäßig leichter poröser, mineralischer Baustoff auf der Grundlage von Kalk-, Kalkzement- oder Zementmörtel, der grundsätzlich einer Dampfhärtung unterzogen wird. Porenbeton ist kein Beton. Porenbeton ist ein dampfgehärteter, massiver Baustoff mit einer Rohdichte von 350 bis 800 kg/m³ und wird aus den Rohstoffen Branntkalk, Zement und Quarzsand hergestellt. Porenbeton-Block- und Plansteine sind nach DIN 4165 herzustellen

21. Porenbeton

22. 3.3 Einteilung Luftgetrocknete Ziegel (Adoben) werden nicht gebrannt, sondern über eine längere Zeit an der Luft getrocknet. Die Konsequenz ist, dass sie sich bei Aufnahme von Wasser wieder aufweichen können und daher hauptsächlich in niederschlagsarmen, trockenen Regionen verwendet werden. Diese Ziegelsteine werden auch als Lehmziegel bezeichnet. Belastbarkeit dieser Ziegel: 150 kg/cm² Weichgebrannte Ziegel werden im Brennofen gebacken (siehe Brennen von Tonmineralen). Sie sind zwar im Gegensatz zum luftgetrockneten Ziegel dauerhaft verfestigt, aber dennoch nicht sonderlich witterungsbeständig, da sie eine hohe Porosität und Wasseraufnahmefähigkeit aufweisen. Sie werden daher entweder beim Bau im Innenbereich verwendet (Hintermauerziegel) oder am fertigen Bauwerk (üblicherweise mit Putz) abgedeckt. Die Luftdurchlässigkeit dieser Ziegel ist beträchtlich, so gelingt es bereits durch Atemluft mit Hilfe von 2 Trichtern mit 20 cm oberer Öffnungsweite durch einen Ziegel hindurch eine Kerze auszublasen. Belastbarkeit dieser Ziegel: 250 kg/cm² Hartgebrannte Ziegel werden mit höheren Temperaturen gebrannt, und sind dadurch härter und dichter als weich gebrannte. Sie finden im Außenbereich Verwendung. Zu dieser Sorte gehören die Vormauerziegel (VMZ), die Klinker (Pflasterklinker) sowie die Dachziegel (Tondachziegel). Klinker sind so stark gebrannt, dass die Poren des Brenngutes durch Sinterung geschlossen werden. Sie nehmen daher nur sehr Wasser auf und sind sehr widerstandsfähig. Belastbarkeit dieser Ziegel: 500 kg/cm²

23. Moderne Herstellung Die Ziegelherstellung hat sich im Prinzip nicht wesentlich geändert. Während man früher die Ziegeleien aus Kostengründen in der Nähe von Ziegelgruben errichtete, spielt das Transportproblem heute eine untergeordnete Rolle. Die Formgebung ist im wesentlichen automatisiert worden. Die einzelnen Herstellungsschritte sind: Abbau Aufbereitung Sumpfen oder Mauken Formgebung Trocknen Brennen Güteprüfung Beim Sumpfen oder Mauken wird der Feuchtegehalt der Ton/Lehm-Mischung auf den gewünschten Wert eingestellt. Die abgebauten Tone und Lehme haben beim Abbau unterschiedliche Feuchtegehalte, die ausgeglichen werden müssen. Wichtig ist auch der Trocknungsprozess. Der Rohling muss trocken sein, denn Wasser vergrößert bei Verdunstung sein Volumen auf das 1500-fache. Der geringste Wasseranteil im Rohmaterial würde also den Scherben beim Brand zerstören

24. 4.0 Lehmziegel4.1 Herstellung Zur Herstellung aller Luftziegel wird Lehm verwendet, dem - je nach Kultur und Methode - ein gewisses Quantum Sand bzw. (auch) andere Füllstoffe beigemischt wurden. Dabei war die Menge des Zuschlags ausschlaggebend: zuviel Sand lässt den Ziegel zerfallen, zuviel Lehm ihn brüchig werden. Auch die Zugabe an trocknem oder eingeweichtem (Ägypten) Stroh muss wohl bemessen sein, damit der Ziegel seine rechte Festigkeit erhält. Bei der Fertigstellung wird die sorgfältig durchgeknetete, zähflüssige Lehmmischung in eine rechteckige Holzform (oder andere Spezialform wie für Gefäße etc.) eingebracht. Sobald die Masse sich festigt, wird der Rahmen oder die Spezialform entfernt. Das Produkt - Ziegel oder Gebrauchsgegenstand - wird im Schatten luftgetrocknet, da direkte Sonnenbestrahlung Risse durch zu schnelle Wasserverdunstung verursacht, was hoch zu belastende Ziegel unbrauchbar macht und kleinere Gegenstände brüchig werden lässt. In Lateinamerika und Mesopotamien wurden bzw. werden die Rohlinge auch direkter Sonnenstrahlung zum Trocknen ausgesetzt.

25. 4.2. Eigenschaften Eigenschaften Lehmziegel sind gegen Feuchtigkeit sehr empfindlich, bieten aber in trockenen heißen Klimagebieten (Ägypten, Iran, Bolivien) trotz der mangelnden Wärmeisolierung entscheidende Vorteile gegenüber herkömmlichen Baumaterialien, insbesondere die Wärmespeicherung. Während des Tages heizen sich die Ziegel unter Einwirkung der Sonneneinstrahlung auf und geben die gespeicherte Wärme nachts langsam an die Umgebung ab. Dadurch bleibt es in einem aus Lehmziegelgebäude tagsüber kühl und nachtsüber warm. Solche Bauten werden auf der Sonnenseite mit einer dickeren Wand versehen, weil dadurch mehr Energie gespeichert wird. Zur Verstärkung der Wirkung wird in manchen Fällen zusätzlich Glas verwendet, um die Wärmewirkung zu erhöhen.

26. 4.3. Wiederverwendung Lehmziegel können vollständig wiederverwertet werden. Mörtel und Putzreste lassen sich meist sehr einfach von den Steinen trennen. Alle ganzen und halben Steine können dann wieder zum Mauern verwendet werden. Kleinere Brocken können mit Wasser eingeweicht (eingeschlemmt) und zu Mörtel, Putz oder neuen Lehmsteinen verarbeitet werden.

27. 4.4. Ringofen - Hoffmann Der Hoffmannsche Ringofen ist eine Einrichtung zum effektiven kontinuierlichen Brennen von Ziegeln aus Ton. Er wurde 1858 vom Ingenieur Friedrich Eduard Hoffmann (1818 - 1900) entwickelt. Das Erprobungsmuster befand sich in Scholwin bei Stettin.

28. Friedrich Hoffmann

29. Friedrich Hoffmann

30. Funktionprinzip Querschnitt durch einen Ringofen, System Hoffmann, a Brennkammer, b Trockenspeicher

31. Funktionsweise Der Ringofen besteht aus einem großen Kreis oder Oval mit etwa 14 bis 20 Kammern, in denen unabhängig voneinander ein Feuer unterhalten werden kann, das die ebenfalls in der Kammer befindlichen getrockneten Rohlinge brennt. Nach erfolgtem Brennvorgang lässt man in einer Kammer das Feuer verlöschen, und die nächste Kammer wird mit Brennstoff beschickt. Dadurch wandert in ca. 1 bis 2 Wochen das Feuer einmal um das Oval. Durch erfindungsreiche Be- und Entlüftung der Kammern erwärmen die gerade gebrannten Ziegel die Zuluft für das Feuer, was diese wiederum schneller abkühlen lässt, während die heißen Abgase die Rohlinge trocknen und vor erhitzen. Gegenüber der beheizten befinden sich die jeweils kühlsten Kammern. Hier werden die fertigen Ziegel entnommen und die Kammer dann neu mit Rohlingen befüllt.

32. Friedrich Hoffmann

33. Friedrich Hoffmann

34. Bedeutung 1859 Baumeister Friedrich Eduard Hoffmann (1818 - 1900) erhält in Preußen und Österreich sein Patent zur "Erfindung eines ringförmigen Ofens zum ununterbrochenen Brennen aller Arten von Ziegeln, Tonwaren, Kalk, Gips und dergleichen". Der Ringofen revolutionierte die Ziegelindustrie des 19. Jahrhunderts. Der kontinuierliche Brand lieferte zum ersten Mal eine gleich bleibende Qualität der Ziegel, während das Ergebnis in den vorher üblichen Kammeröfen nach jedem Brand anders aussah. Außerdem brannten die Ringöfen erstmals ununterbrochen Tag und Nacht, was den Bedarf an Arbeitskräften sprunghaft anwachsen ließ, zugleich aber auch eine vorher nie gekannte Steigerung der Ziegelproduktion ermöglichte. Seit 1859 änderte sich das Bild der Häuser von grau (Schilf- und Strohdach, Strauch-, Holz-, Lehmwände) zu rot (Dachpfannen, Ziegelhaus, weniger Feuergefahr). Ziegelrohre ermöglichten Kanalisation sowie unterirdische Drainage und Entwässerung von Feldern. Heute erfolgt die Ziegelherstellung maschinell. Einige wenige Ringöfen blieben erhalten und werden als Industriedenkmale geschützt.

35. Ringofen im Ziegeleipark Mildenberg bei Zehdenickund Historische Ziegelei Glindow e.V.

36. 5. Backstein - Architektur

37. 5. Backstein - Architektur

38. 5. Backstein - Architektur

39. 5. Backstein - Architektur

40. 5. Backstein - Architektur