Baustoffe: Keramik, Gesteine und Zement im Überblick

Keramik

Keramik wird aus verschiedenen Arten von Ton und Lehm für Haushaltsgegenstände hergestellt. Sie zeichnet sich durch eine hohe Druckfestigkeit aus, weist jedoch eine geringe Zugfestigkeit auf.

Magmatische Gesteine

Diese Gesteine bestehen aus Silikaten und anderen Verbindungen. Sie entstehen durch die Abkühlung von Magma im Erdinneren.

Bekannte Eruptivgesteine

• Granit: Besteht aus Quarz, Feldspat und Glimmer.
• Gabbro und Diorit: Werden häufig für den Straßenbau verwendet.
• Basalt, Pyrit und Bimsstein: Werden unter anderem für Leichtbaukonstruktionen genutzt.

Sedimentgesteine

Diese Gesteine entstehen durch Ablagerung (Sedimentation) und werden unterteilt in:

• Silikatgesteine
• Kalkstein
• Tonsteine

Metamorphe Gesteine

Sie entstehen durch Veränderungen der Kristallstruktur anderer Gesteine unter hohem Druck und hohen Temperaturen.

• Schiefer: Wird unter anderem für Dacheindeckungen verwendet.
• Marmor

Ton und Derivate

Die Herstellung industrieller Teile aus Ton ist ein chemisch inerter Prozess, der stets die gleichen Phasen durchläuft:

1. Vorbereitung der Materialien
2. Formgebung (Molding)
3. Trocknung
4. Brennen
5. Lagerung

Kommerzielle Keramikprodukte

Ziegel und Fliesen sind weit verbreitet. Die Produktion von Hintermauerziegeln ermöglicht dünnwandige Konstruktionen, reduziert den Materialverbrauch und verbessert die Wärmedämmung.

Keramikfliesen

Sie bestehen aus einer speziellen Mischung aus Ton und Lehm. Zunächst wird ein Rohling (die Keramikbasis) geformt und anschließend gebrannt.

Porzellan und Steingut

Dies ist ein fein pulverisiertes Gemisch aus Kaolin, weißem Ton, Quarz und Feldspat. Durch das Brennen entsteht eine verglaste Masse. Anwendung findet dies bei elektrischen Isolierungen, Brennerdüsen sowie Sanitärkeramik.

Feuerfeste Keramik

Besteht aus feuerfestem Ton und bietet hohe Stabilität bei Temperaturen zwischen 1400 °C und 1600 °C. Sie wird für die Auskleidung von Hochöfen verwendet. Bei Temperaturen über 1600 °C ist kieselsäurehaltiger Ton erforderlich.

Zemente

Portlandzement

Er wird durch das Brennen eines Gemischs aus kieselsäurehaltigem Gestein und Ton im Verhältnis 3:1 hergestellt. Der Prozess umfasst:

• Vortrocknung und Zerkleinerung
• Dosierung
• Klinkerherstellung im Drehrohrohr
• Phasen: Trocknung (150 °C), Dehydrierung (500 °C), Dekarbonatisierung (1100 °C), Klinkerbildung (1250–1475 °C)
• Mahlen und Endbearbeitung

Zementarten

• Portlandzement und Varianten
• Naturzement
• Stahlzement
• Puzzolanzement
• Kompositzement
• Tonerdezement

Beton als Derivat

Beton ist eine Mischung aus Zement, Kies, Sand und Wasser. Die Zementmenge pro Kubikmeter beeinflusst die Dichtheit und mechanische Festigkeit sowie das Schwindverhalten. Die verwendeten Gesteinskörnungen (Sand und Kies) beeinflussen die Zugfestigkeit. Wichtig: Es darf kein kohlensäurehaltiges Wasser verwendet werden.