Ein Ziegel, der auf einer Mauer liegt, scheint einfach zu sein. Doch zwischen dem Tonabbau und der Baustelle durchläuft er eine Reihe von Transformationen, die seine Festigkeit, Isolierung und Haltbarkeit bestimmen. Die Herstellung von Ziegeln basiert auf einer präzisen Abfolge von Schritten, bei denen jede technische Entscheidung, vom Bodentyp bis zur Brenntemperatur, die Eigenschaften des Endprodukts verändert.
Was die Zusammensetzung des Tons am Endziegel verändert
Nicht alle Tone sind gleich. Je nach abgebautem Vorkommen enthält der Boden unterschiedliche Anteile an Siliziumdioxid, Aluminiumoxid und Eisenoxiden. Diese Variationen beeinflussen direkt die Farbe, die mechanische Festigkeit und das thermische Verhalten des Ziegels nach dem Brennen.
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Ein eisenoxidhaltiger Ton verleiht ihm diese charakteristische rote Farbe. Ein kalkhaltigerer Ton produziert gelbe oder ockerfarbene Ziegel. Es geht dabei nicht nur um Ästhetik: Die Mineralogie des Tons bestimmt die Porosität und damit die Fähigkeit des Ziegels, Feuchtigkeit zu widerstehen.
Sie können übrigens alles über die Ziegelherstellung erfahren, indem Sie die verschiedenen Tonfamilien und deren Anwendungen im Bauwesen erkunden.
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Bereits vor der Formgebung wird der in der Grube gewonnene Ton zerkleinert und dann mit Wasser geknetet. Dieser Schritt homogenisiert den Teig und entfernt Steine oder Wurzeln. Eine unzureichende Knetung führt beim Brennen zu Rissen, was den Ziegel für tragende Wände unbrauchbar macht.
Ungebrannter Ziegel oder gebrannter Ziegel: zwei Materialien, zwei Bauweisen
Die Unterscheidung zwischen ungebranntem und gebranntem Ziegel beschränkt sich nicht auf eine Frage der Modernität. Es sind zwei Materialien mit sehr unterschiedlichen Eigenschaften, die für unterschiedliche klimatische und strukturelle Kontexte geeignet sind.
Der ungebrannte Ziegel, ein Material mit geringem Energieaufwand
Der ungebrannte Ziegel wird einfach an der Sonne oder an der Luft getrocknet, ohne gebrannt zu werden. Er benötigt sehr wenig Energie für die Herstellung. Allerdings bleibt er empfindlich gegenüber Feuchtigkeit und eignet sich vor allem für trockene Regionen oder Bauprojekte aus Erde, bei denen die Wände durch einen Putz geschützt sind.
Der ungebrannte Ziegel reguliert auf natürliche Weise die Innenfeuchtigkeit, was ihn zu einem beliebten Material in bioklimatischen Wohnprojekten macht. Seine mechanische Festigkeit ist jedoch für tragende Wände mehrstöckiger Gebäude begrenzt.
Der gebrannte Ziegel, der Standard im Bauwesen
Das Brennen verwandelt den Ton radikal. Beim Durchgang durch einen Hochtemperatur-Tunnelofen verschmelzen die Tonpartikel teilweise, ein Phänomen, das als Sinterung bezeichnet wird. Das Ergebnis: ein hartes, stabiles und wetterfestes Material.
Es ist dieses Brennen, das die Herstellung von Ziegeln ermöglicht, die für tragende Wände mehrstöckiger Gebäude geeignet sind. Die Temperatur und die Brenndauer bestimmen die endgültige Dichte und damit die thermischen Isolations- und Druckfestigkeitseigenschaften.
Brennen von Ziegeln: Warum die Temperatur alles verändert
Das Brennen ist der energieintensivste Schritt in der Ziegelherstellung. Es ist auch der Schritt, der die Eigenschaften des Produkts endgültig festlegt.
Ein Tunnelofen arbeitet kontinuierlich: Die ungebrannten Ziegel gelangen an einem Ende hinein, durchlaufen Zonen mit schrittweiser Erwärmung und kommen am anderen Ende gebrannt wieder heraus. Der Temperaturanstieg muss gleichmäßig erfolgen, um thermische Schocks zu vermeiden, die die Teile rissig machen.
Haben Sie schon einmal bemerkt, dass einige Ziegel hohl klingen, wenn man darauf klopft? Das ist oft ein Zeichen für unvollständiges oder zu schnelles Brennen, das das Innere des Ziegels nicht ausreichend verdichtet.
In den letzten Jahren haben mehrere europäische Hersteller begonnen, einen Teil der fossilen Brennstoffe durch Biogas oder grünen Wasserstoff im Gemisch zu ersetzen. Diese industriellen Versuche zeigen eine messbare Reduzierung der CO₂-Emissionen pro Tonne gebrannten Ziegels, ohne signifikante Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften. Dieser Übergang erfolgt schrittweise, verändert jedoch grundlegend die CO₂-Bilanz des Materials.
Hohlraumgeometrie und thermische Isolierung moderner Ziegel
Die traditionellen Vollziegel haben auf den meisten Baustellen Platz gemacht für Ziegel mit Hohlräumen. Diese inneren Hohlräume sind nicht zufällig: Sie schaffen Luftschichten, die die Wärmeleitung durch die Wand verlangsamen.
Die Ziegelfabriken entwerfen mittlerweile immer komplexere Hohlraumgeometrien, um den Anforderungen der RE2020, der französischen Umweltvorschrift, die schrittweise ab 2022 in Kraft trat, gerecht zu werden. Ziel ist es, den CO₂-Fußabdruck des Gebäudes über seinen gesamten Lebenszyklus zu reduzieren.
Konkret konzentrieren sich die jüngsten Entwicklungen auf mehrere Achsen:
- Rektifizierte Ziegel: Ihre Flächen werden geschliffen, um einen dünnen Fugen (einige Millimeter statt einem Zentimeter) zu ermöglichen, was die Wärmebrücken zwischen jeder Reihe reduziert
- Isolierfüllung der Hohlräume mit Steinwolle oder Perlit, um thermische Leistungen zu erreichen, die einem Holzrahmenwand nahekommen
- Einarbeitung von lokalen Abfällen (Sägespäne, Biomasseasche) in den Ton vor dem Brennen, wodurch eine kontrollierte Porosität entsteht, die den Ziegel leichter macht und seine Isolierfähigkeit verbessert
Diese modernen Ziegel ermöglichen den Bau von tragenden Wänden, die sowohl die Struktur als auch einen großen Teil der Isolierung gewährleisten, ohne systematische Innenverkleidungen.
Co-Valorisierung von Abfällen im Ton: ein konkreter Ansatz
Die Einarbeitung von Reststoffen in die Ziegelherstellung ist kein theoretisches Konzept. Mehrere aktuelle Studien dokumentieren die Zugabe von Klärschlamm, Marmorabfällen oder Sägespänen direkt in die Tonmischung.
Das Prinzip ist einfach: Diese organischen oder mineralischen Materialien verbrennen oder reagieren während des Brennens und hinterlassen Mikrohohlräume. Diese kontrollierte Porosität reduziert die Dichte und die Wärmeleitfähigkeit des Ziegels.
Der beobachtete Kompromiss ist in der Regel günstig: Die mechanische Festigkeit nimmt leicht ab, bleibt jedoch mit der leichten tragenden Mauerwerksbauweise kompatibel. Dies ist ein Ansatz, der Ziegelfabriken interessiert, die ihren Verbrauch an neuem Rohmaterial reduzieren und gleichzeitig die Leistung ihrer Produkte verbessern möchten.
Die Ziegelherstellung bleibt ein industrieller Prozess, bei dem jeder Parameter, von der Grube bis zum Ofen, Auswirkungen auf die Baustelle hat. Die jüngsten Entwicklungen, sei es durch dekarbonisierte Brennstoffe oder optimierte Geometrien, zeigen, dass dieses jahrtausendealte Material weiterhin an die zeitgenössischen Anforderungen des Bauens angepasst wird.