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DE19732518A1 - High strength heat insulating brick - Google Patents

High strength heat insulating brick

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Publication number
DE19732518A1
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DE
Germany
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brick
mass
expanded glass
porous
glass granules
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Ceased
Application number
DE1997132518
Other languages
German (de)
Inventor
Hartmut Bettzieche
Claus Ferber
Hans Dr Hohmann
Wolfgang Dr Schoeps
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fraunhofer Institut fuer Keramische Technologien und Systeme IKTS
Original Assignee
Fraunhofer Institut fuer Keramische Technologien und Systeme IKTS
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Publication date
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Publication of DE19732518A1 publication Critical patent/DE19732518A1/en
Ceased legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B23/00—Arrangements specially adapted for the production of shaped articles with elements wholly or partly embedded in the moulding material; Production of reinforced objects
    • B28B23/0081—Embedding aggregates to obtain particular properties
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B7/00—Moulds; Cores; Mandrels
    • B28B7/34—Moulds, cores, or mandrels of special material, e.g. destructible materials
    • B28B7/342—Moulds, cores, or mandrels of special material, e.g. destructible materials which are at least partially destroyed, e.g. broken, molten, before demoulding; Moulding surfaces or spaces shaped by, or in, the ground, or sand or soil, whether bound or not; Cores consisting at least mainly of sand or soil, whether bound or not
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B14/00—Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B14/02—Granular materials, e.g. microballoons
    • C04B14/04—Silica-rich materials; Silicates
    • C04B14/22—Glass ; Devitrified glass
    • C04B14/24—Glass ; Devitrified glass porous, e.g. foamed glass
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B2/00—Walls, e.g. partitions, for buildings; Wall construction with regard to insulation; Connections specially adapted to walls
    • E04B2/02—Walls, e.g. partitions, for buildings; Wall construction with regard to insulation; Connections specially adapted to walls built-up from layers of building elements

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Abstract

A brick has a porous fired structure produced from a conventional brick material component and a highly porous expanded glass granule component which react at their interfaces during brick firing while retaining the structure, the fired brick strength being an order of magnitude greater than that of a fired brick of the same porosity produced from usual porous brick materials. An Independent claim is included for production of the above brick by adding 5-40 wt.% of highly porous expanded glass granules to a brick-making clay material and then carrying out conventional further processing for brick production, the expanded glass granules having a chemical composition and/or being pretreated so that they soften in the temperature range of porous brick firing.

Description

Die Erfindung betrifft einen Ziegelstein mit hoher Wärmedämmwirkung und nied­ riger Wasserdampfdiffusionswiderstandszahl sowie ein Verfahren zu seiner Her­ stellung. Solche Ziegelsteine werden benötigt, um die Forderungen zur Einspa­ rung von Heizenergie zu erfüllen, wie sie in der deutschen Wärmeschutzverord­ nung von 1995, welche 1999 nochmals verschärft werden soll, festgelegt sind. Es ist dabei ein verständliches Ziel der Baustoffentwicklung, die durch Porosierung erzielbare Wärmedämmwirkung mit einer möglichst geringen Minderung der Fe­ stigkeit gegenüber möglichst dichtgebrannten und damit schlecht wärmeisolieren­ den Ziegelsteinen zu erreichen.The invention relates to a brick with high thermal insulation and low water vapor diffusion resistance number and a method for its manufacture position. Such bricks are needed to meet the demands for savings heating energy, as specified in the German Heat Protection Ordinance 1995, which will be tightened again in 1999, have been laid down. It is an understandable goal of building material development by porosity achievable thermal insulation effect with the smallest possible reduction in Fe Resistance to densely burned and therefore poorly insulated to reach the bricks.

Weit verbreitet sind organische ausbrennende Porosierungsmittel, wie beispiels­ weise Styropor, Rückstände aus der Papier- und Brauerei-Industrie sowie Säge­ mehl, wobei es naturgemäß zu einer mit zunehmender Porosität stark abfallenden Festigkeit kommt (Zeitschrift "Ziegelindustrie International" (1994), H. 1, S. 35-38; Zeitschrift "Entsorgungspraxis" (1997), H. 4, S. 24-30; "Keramische Zeit­ schrift" (1996), H. 11, S. 1012-1017, insbesondere S. 1015, Abb. 4).Organic burning porosity agents, such as wise polystyrene, residues from the paper and brewery industry and saw flour, whereby it naturally becomes a sharply decreasing with increasing porosity Strength comes (magazine "Ziegelindustrie International" (1994), H. 1, S. 35-38; Journal "Entsorgungspraxis" (1997), H. 4, pp. 24-30; "Ceramic time pamphlet "(1996), H. 11, pp. 1012-1017, in particular p. 1015, fig. 4).

Hingegen erwartet man von anorganischen Porosierungsmitteln eine Verfestigung des Scherbens (Zeitschrift "Ziegelindustrie International" (1997), H. 1-2, S. 39), was für den aus einem natürlich vorkommenden Mineral hergestellten, geblähten Perlit hinsichtlich der Druckfestigkeit auch nachgewiesen wurde (Zeitschrift "Zie­ gelindustrie International" (1991). H. 3, S. 125).In contrast, inorganic porosity agents are expected to solidify des Scherbens (magazine "Brick and Tile Industry International" (1997), H. 1-2, p. 39), what a bloated one made from a naturally occurring mineral Perlite was also proven in terms of compressive strength (magazine "Zie gelindustrie International "(1991). H. 3, p. 125).

Zur Einsparung von Ton, zur Erhöhung der Witterungsbeständigkeit und in ge­ wissem Maße auch zur Erhöhung der Festigkeit ist es bekannt, der Tonmasse bei der Ziegelherstellung gemahlenes oder auch nur grob gebrochenes Altglas zuzu­ setzen (DE G 87 06 326.3). Hier ist eine Verbesserung der Wärmedämmwirkung weder gefordert worden noch zu erwarten. To save clay, to increase weather resistance and in ge To some extent it is known to increase the strength of the clay mass used in the manufacture of brick, or only roughly broken glass set (DE G 87 06 326.3). Here is an improvement in thermal insulation neither requested nor expected.  

Zum anderen sind Dämmstoffe bekannt, bei denen Hohlkügelchen aus anorgani­ schem Material im Durchmesserbereich von einigen Zehntelmillimetern bis zu ei­ nigen Millimetern mit einem Bindemittel zu einem Körper geformt werden.On the other hand, insulation materials are known in which hollow spheres made of inorganic chemical material in the diameter range from a few tenths of a millimeter to egg a few millimeters into a body with a binder.

In einem Fall werden solche Hohlkügelchen aus amorphem Siliziumdioxid außer mit organischen Bindemitteln auch mit anorganischen, im wesentlichen ohne Temperaturerhöhung und in jedem Falle ohne Sinterung, abbindenden Bindemit­ teln, wie beispielsweise Zement, Kalk, Gips oder Wasserglas, geformt (DE 38 14 968 A1).In one case, such hollow spheres are made of amorphous silicon dioxide with organic binders also with inorganic, essentially without Temperature increase and in any case without sintering, binding binder agents, such as cement, lime, plaster or water glass, shaped (DE 38 14 968 A1).

In einem anderen Fall werden keramische Hohlkügelchen mit anorganischen Bin­ demitteln zunächst durch Düsen oder Siebe gedrückt, um ein lockeres, krümeli­ ges Material zu erhalten, aus dem dann Formkörper hergestellt getrocknet und gebrannt werden (DE 195 38 667 C2).In another case, ceramic hollow spheres with inorganic bin First press through nozzles or sieves to create a loose, crumbly crumb to obtain material, from which the molded body is then dried and be burned (DE 195 38 667 C2).

Trotz Ähnlichkeiten im strukturellen Aufbau vermögen diese bekannten techni­ schen Lösungen keine Anregungen zum vorliegenden Objekt der Erfindung zu geben, da von ausgesprochenen Dämmstoffen kein Beitrag zur statischen Festig­ keit eines Bauwerkes erwartet wird.Despite similarities in the structural structure, these well-known techni no solutions to the present object of the invention give, because of pronounced insulation materials no contribution to the static strength building is expected.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Verwendung möglichst preiswer­ ter Porosierungsmittel einen Ziegelstein mit hoher Wärmedämmwirkung und niedriger Wasserdampfdiffusionszahl herzustellen, dessen Festigkeit, insbeson­ dere die Biegefestigkeit, für eine gegebene Porosität und damit Wärmeleitfähig­ keit über den Werten von Ziegelsteinen entsprechend dem Stand der Technik liegt.The invention has for its object to be used as inexpensively as possible porosity agent a brick with high thermal insulation and to produce a low water vapor diffusion number, its strength, in particular the bending strength, for a given porosity and thus heat conductivity state of the art lies.

Diese Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen beschriebene Erfindung gelöst.This object is achieved by the invention described in the claims solved.

Beim erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren bildet das der Ziegelsteinroh­ masse zugesetzte hochporöse Blähglasgranulat (Porosität 80 . . . 90%, d. h. nur 10 . . . 20% des Volumens dieses Granulates ist Glasmasse) zunächst im Ziegelstein­ rohling einen Porenraum, der genau der Porosität des Blähglasgranulates ent­ spricht. Wie Elektronenstrahl-Rückstreuungs-Mikroaufnahmen und die Bestim­ mung der Verteilung chemischer Elemente in der Umgebung der Poren des ge­ brannten Ziegelsteines zeigen, diffundiert des Glasanteil des Granulates während des Brennens in die Tonmatrix in der Umgebung der Granalien, wobei eine große Pore etwa in den Abmessungen der Granalien zurückbleibt, deren Wandung da­ durch offenbar verfestigt wird.In the manufacturing process according to the invention, this is formed by the brick raw mass of highly porous expanded glass granules (porosity 80... 90%, i.e. only 10 . . . 20% of the volume of this granulate is glass mass) initially in the brick blank a pore space that exactly corresponds to the porosity of the expanded glass granules speaks. Like electron beam backscatter micrographs and the determin Distribution of chemical elements in the vicinity of the pores of the ge show burnt brick, while the glass portion of the granules diffuses of burning in the clay matrix around the granules, being a large one  Pore remains approximately in the dimensions of the granules, the wall of which is there through being apparently solidified.

Die nachfolgenden Tabellen 1 bis 4 zeigen die vorteilhaften Auswirkungen der Erfindung auf verschiedene wichtige Werkstoffparameter des fertigen Ziegelstei­ nes, wobei in den Spalten jeweils das Masseverhältnis Tonmasse/Blähglas und in Zeilen die Brenntemperatur variiert ist.Tables 1 to 4 below show the beneficial effects of Invention on various important material parameters of the finished brick nes, whereby in the columns the mass ratio clay mass / expanded glass and in Rows the firing temperature is varied.

Tabelle 1 Table 1

Wasseraufnahmevermögen nach DIN 51056 in Masse% Water absorption capacity according to DIN 51056 in mass%

Tabelle 2 Table 2

Rohdichte ζR nach DIN 51065 in g/cm3 Bulk density ζ R according to DIN 51065 in g / cm 3

Tabelle 3 Table 3

Offene Porosität nach DIN 51056 in Vol.-% Open porosity according to DIN 51056 in vol .-%

Tabelle 4 Table 4

Biegefestigkeit nach DIN 51048 in N/mm3 Flexural strength according to DIN 51048 in N / mm 3

Die Erfindung wird nachstehend an drei Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention is explained in more detail below using three exemplary embodiments.

Beispiel 1example 1

Herstellung eines Leichthochlochziegels 12 DF (nach DIN 105, Teil 2) (Druckfestigkeitsklasse 8/12 N/mm2, Rohdichteklasse 0,8 kg/dm3,12 DF) mit 5. . . 10 Masse% Blähglasgranulat mit einer Körnung von 0,5 . . . 1 mm und einer Schüttdichte von 0,30 g/cm3 ergibt bei einer Brenntemperatur von 950. . . 1000°C (illitischer Rohstoff) eine Wasserdampfdiffusionswiderstandszahl µ von 5/10 und eine Wärmeleitfähigkeit λ von 0,16 . . . 0,18 W/m K. Production of a light perforated brick 12 DF (according to DIN 105, part 2) (compressive strength class 8/12 N / mm 2 , bulk density class 0.8 kg / dm 3 , 12 DF) with 5th. . 10% by mass expanded glass granulate with a grain size of 0.5. . . 1 mm and a bulk density of 0.30 g / cm 3 at a firing temperature of 950. . 1000 ° C (illicit raw material) a water vapor diffusion resistance factor µ of 5/10 and a thermal conductivity λ of 0.16. . . 0.18 W / m K.

Beispiel 2Example 2

Wie Beispiel 1, jedoch mit 15. . . 25 Masse% Blähglasgranulat, angewandt bei ei­ nem Leichthochlochziegel W (nach DIN 105, Teil 2):
Druckfestigkeitsklasse: 618 N/mm2
Rohdichteklasse: 0,710,8 kg/dm3
Wärmeleitfähigkeit: 0,14 . . . 0,16 W/m.K
Wasserdampfdiffusionswiderstandszahl: 5/10As example 1, but with 15. . 25% by mass expanded glass granulate, used with a lightly perforated brick W (according to DIN 105, part 2):
Compressive strength class: 618 N / mm 2
Gross density class: 0.710.8 kg / dm 3
Thermal conductivity: 0.14. . . 0.16 W / mK
Water vapor diffusion resistance number: 5/10

Beispiel 3Example 3

Wie Beispiel 1, jedoch mit 30 . . . 40 Masse% Blähglasgranulat, angewandt bei ei­ nem Leichthochlochziegel (nach DIN 105, Teil 2):
Druckfestigkeitsklasse: 8 N/mm2
Rohdichteklasse: 0,8 kg/dm3
Wärmeleitfähigkeit: 0,16 W/m.K
Wasserdampfdiffusionswiderstandszahl: 5/10.Like example 1, but with 30. . . 40% by mass expanded glass granulate, used with a light vertically perforated brick (according to DIN 105, part 2):
Compressive strength class: 8 N / mm 2
Gross density class: 0.8 kg / dm 3
Thermal conductivity: 0.16 W / mK
Water vapor diffusion resistance number: 5/10.

Claims (10)

1. Ziegelstein mit hoher Wärmedämmwirkung und niedriger Wasserdampfdiffusi­ onswiderstandszahl, der einen porosierten Scherben aufweist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Scherben aus üblicher Ziegelsteinmasse und hochporösem Bläh­ glasgranulat hergestellt ist, wobei beide Bestandteile an ihren Grenzflächen beim Ziegelbrand unter weitestgehender Beibehaltung der Raumstruktur zur Reaktion ge­ bracht sind und daß die Scherbenfestigkeit größenordnungsmäßig über derjenigen eines Scherben gleicher Porosität üblicher, porosierter Ziegelmassen liegt.1. Brick with a high thermal insulation effect and low Wasserdampfdiffusi onsistance resistance number, which has a porous body, characterized in that the body is made of common brick mass and highly porous expanded glass granulate, both components at their interfaces at the brick fire while largely maintaining the spatial structure for reaction are brought and that the body strength is of the order of magnitude above that of a body of the same porosity of conventional porous brick masses. 2. Ziegelstein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Scherben infolge der Zugabe von Blähglasgranulat zur üblichen Ziegelsteinmasse eine Biegzugefstig­ keit über 6 N/mm2 und ein Wasseraufnahmevermögen über 15 Masse% aufweist.2. Brick according to claim 1, characterized in that the cullet due to the addition of expanded glass granules to the usual brick mass a Biegzugefstig speed over 6 N / mm 2 and a water absorption capacity over 15 mass%. 3. Verfahren zur Herstellung eines Ziegelsteins nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß einer Tonmasse zur Ziegelsteinherstel­ lung 5 bis 40 Masse% eines Blähglasgranulats hoher Porosität zugemischt und in der für die Ziegelsteinherstellung an sich bekannten Weise weiterverarbeitet wird, wobei das Blähglasgranulat infolge seiner chemischen Zusammensetzung und/oder seiner Vorbehandlung im Temperaturbereich der Verfestigung des keramischen Zie­ gel-Scherbens erweicht.3. Method for producing a brick according to one of the preceding Claims, characterized in that a clay mass for brick production 5 to 40% by mass of expanded glass granules of high porosity and mixed in which is further processed in a manner known per se for brick production, the expanded glass granules due to its chemical composition and / or its pretreatment in the temperature range of solidification of the ceramic target gel body softens. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Blähglasgranulat eine Körnung von 0,2 bis 5 mm, vorzugsweise von 0,5 bis 1 mm, hat.4. The method according to claim 3, characterized in that the expanded glass granules has a grain size of 0.2 to 5 mm, preferably 0.5 to 1 mm. 5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelkorn- Bruchlast des Blähglasgranulats über 1 N/mm2 beträgt.5. The method according to claim 3 or 4, characterized in that the single grain breaking load of the expanded glass granules is over 1 N / mm 2 . 6. Verfahren nach Anspruch 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Blähglasgra­ nulat aus Recycling-Glas verwendet wird.6. The method according to claim 3 to 5, characterized in that a expanded glass nulat from recycled glass is used. 7. Verfahren nach Anspruch 3 bis 6 zur Herstellung eines Leichthochlochziegels mit der Druckfestigkeitsklasse 12 N/mm2, der Rohdichteklasse 0,8 kg/dm3 und dem For­ mat 12 DF, gekennzeichnet durch einen Zusatz von 5 . . . 10 Masse% Blähglasgranu­ lat sowie durch ein Wasseraufnahmevermögen des fertigen Ziegelsteins von 15 18 Masse%.7. The method according to claim 3 to 6 for producing a light perforated brick with the compressive strength class 12 N / mm 2 , the bulk density class 0.8 kg / dm 3 and the For mat 12 DF, characterized by an addition of 5. . . 10% by mass of expanded glass granules as well as 15 18% by mass of the finished brick. 8. Verfahren nach Anspruch 3 bis 6 zur Herstellung eines Ziegelsteins mit gesteiger­ ter Wärmedämmwirkung und gesteigertem Wasseraufnahmevermögen unter Beibe­ haltung üblicher Werte für Festigkeit und Wasserdampfdiffusionswiderstandszahl, gekennzeichnet durch den Zusatz von 15 . . . 25 Masse% Blähglasgranulat.8. The method according to claim 3 to 6 for producing a brick with riser thermal insulation effect and increased water absorption capacity under the house maintaining normal values for strength and water vapor diffusion resistance number, characterized by the addition of 15. . . 25% by mass expanded glass granulate. 9. Verfahren nach Anspruch 3 bis 6 zur Herstellung eines Ziegelsteins mit gesteiger­ ter Festigkeitsklasse unter Beibehaltung üblicher Werte der Wärmedämmwirkung und der Wasserdampfdiffusionswiderstandszahl, gekennzeichnet durch den Zusatz von 30 . . . 40 Masse% Blähglasgranulat.9. The method according to claim 3 to 6 for the production of a brick with riser ter strength class while maintaining the usual values for thermal insulation and the water vapor diffusion resistance number, characterized by the addition from 30. . . 40% by mass expanded glass granulate. 10. Verfahren nach Anspruch 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß durch die dop­ pelte thermische Behandlung der Blähglasgranulat-Komponente und deren Reaktion mit der üblichen Ziegelsteinmasse infolge des gemeinsamen Brandes das Eluati­ onsverhalten beider Komponenten, insbesondere hinsichtlich der Schwermetallver­ bindungen auch gegenüber einem Scherben allein aus üblicher Ziegelsteinmasse beträchtlich verbessert ist.10. The method according to claim 3 to 9, characterized in that by the dop pelte thermal treatment of the expanded glass granulate component and its reaction with the usual brick mass due to the common fire the eluati behavior of both components, especially with regard to heavy metal ver bonds also to a piece of broken glass made from the usual brick mass is significantly improved.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2028329A1 (en) * 2006-08-18 2009-02-25 Schlagmann Baustoffwerke GmbH & Co. KG Heat insulation bricks
DE10300043B4 (en) * 2002-02-15 2011-12-22 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Process for the production of molded and fired foam clay components
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