Titel: F. Fischer, über das Brennen von Ziegelsteinen im Ringofen.
Autor: Fischer, Ferd.
Fundstelle: 1878, Band 228 (S. 65–69)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj228/ar228024

Ueber das Brennen von Ziegelsteinen im Ringofen; von Ferd. Fischer.

Geschichtliches. Die ältesten Baudenkmäler aus Ziegelsteinen sind in Egypten aufgefunden; so wurde durch die neuesten Nachforschungen festgestellt, daſs der aus Ziegeln hergestellte Belustempel die Höhe eines Stadiums (200m) gehabt hat, und daſs er von einer 8 Meilen langen Mauer umgeben war. Das Alter dieser Bauwerke wird auf 12000 Jahre geschätzt. Auch einige Pyramiden wurden ganz aus Ziegeln hergestellt; eine solche von König Asychis erbaute trägt eine Steintafel mit folgender Inschrift: „Halte mich nicht gering im Vergleich mit den steinernen Pyramiden, denn ich rage vor ihnen ebenso hervor wie Zeus vor den Göttern. Denn mit der Stange in den See stechend, sammelten sie, was von Schlamm an der Stange hängen blieb, strichen Ziegel daraus und erbauten mich auf solche Weise.“ – Aus Nilschlamm fertigten die Egypter ferner keilförmige Ziegel zur Herstellung der ältesten bekannten Gewölbe, deren Alter bis etwa 3000 Jahre v. Chr. hinaufreicht.

Massenhafter noch wurden gebrannte Steine in Babylon verwendet. „Wohlan, lasset uns Ziegel streichen und brennen“ sprachen die Babylonier bei dem bekannten Thurmbau (1. Buch Moses, 11. Cap. 3. Vers) und nahmen Ziegel zu Stein und Thon zu Kalk.“ Nach Herodot (1. Buch, Cap. 178) war Babylon mit einem Graben und einer Mauer von 50 Ellen Breite und 200 Ellen Höhe umgeben. „Während sie den Graben gruben, fertigten sie zugleich Ziegel aus der Erde, die aus den Gruben geworfen ward, und nachdem sie eine hinreichende Zahl von Ziegeln gestrichen hatten, brannten sie dieselben in Oefen.“ Die Herstellung von Backsteinen hatte demnach hier bereits 3000 v. Chr., wie man aus der schönen, lebhaft gefärbten Glasur der in den Ruinen Babylons gefundenen Ziegel schlieſsen muſs, eine solche Vollkommenheit erreicht, daſs die Erfindung der Ziegelbrennerei um noch einige Jahrhunderte älter sein muſs, als die Gründung der Stadt. Auch in China, Japan und Hinterindien sind Ziegelsteine seit undenklichen Zeiten im Gebrauch.

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Griechen und Römer verwendeten allgemein Ziegelsteine (vgl. 1842 85 389); Vitruv (2. Buch, 3. Cap.) bespricht ausführlich getrocknete Lehmsteine (lateres) und gebrannte Ziegelsteine (testae). Von Rom aus verbreitete sich der Backsteinbau über Italien, Gallien, Britanien, Spanien und Deutschland. Das älteste römische Backsteinmauerwerk in Deutschland ist am Dom zu Trier; die dazu verwendeten Ziegel scheinen aus der Zeit des Augustus zu stammen. Allgemeiner wurde in Deutschland die Herstellung und Verwendung der Ziegelsteine aber erst im 12. Jahrhundert. Von der Hansa wurden Ziegelsteinbauten ausgeführt in Antwerpen, Bergen, Petersburg, und der deutsche Ritterorden begann i. J. 1276 das Schloſs von Marienburg zu bauen. Aber selbst im 17. Jahrhundert war die Ziegelfabrikation in Deutschland noch mangelhaft1); erst der neuesten Zeit war es vorbehalten, nicht nur den mechanischen Theil derselben sehr zu vervollkommnen, sondern auch die Anfänge einer wissenschaftlichen Grundlage zur Beurtheilung des Thones und des Brennproceſses zu schaffen.

Bekanntlich verlangt der Bauingenieur, daſs die ihm gelieferten Ziegelsteine, abgesehen von einer passenden Form, eine gewisse Härte und Festigkeit zeigen, nicht verwittern, oft auch, daſs sie eine bestimmte Farbe haben. Der Fabrikant aber wünscht dies mit möglichst geringen Kosten zu erreichen, namentlich möglichst wenig Brennmaterial zu verwenden. Die Erfüllung dieser Forderungen ist nun abhängig von der Beschaffenheit des verwendeten Thones, der beim Brennen erreichten Temperatur und von der Zusammensetzung der im Ofen entwickelten Rauchgase.2)

Die bei der Ziegelfabrikation in Frage kommenden Thone sind Gemenge von Quarzsand, unzersetzten Mineraltrümmern und dem Verwitterungsproduct feldspathartiger Mineralien, der eigentlichen Thonsubstanz, meist verunreinigt mit Kalk, organischen Stoffen u. dgl. Die Zusammensetzung der reinen Thonsubstanz entspricht nach Fresenius3) der Formel Al2O3, 3 SiO3 2 HO, nach Brogniart und Malaguti (1863 169 463) 3Al2O3, 4SiO3 +6HO, nach Forchhammer und A. Terreil (1862 165 440) 2Al2O3, 3SiO3 +6 HO, nach C. Bischof4), der das eine Aequivalent SiO3 frei annimmt, Al2O3, SiO3 + 2HO, während H. Seger5) für 3 Kaoline die Formel Al2O3, 2 SiO2 + 2 HO oder H2Al2 (SiO4)2 H2O fand (vgl. 1865 177 383).

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Nach H. Seger und J. Aron6) hatten z.B. die nachbenannten Kaoline folgende Zusammensetzung:



Bestandtheile
Kaolin von
Ledetz
Kaolin von
Kottiken
Kaolin von
Tremosna
Kaolin von
Zettlitz
Kaolin von
Lettin
Kaolin von
Kaschkan
Kaolin von
Sennewitz
Masse der kgl.
Porzellan-
Mannufactur
Thonsubstanz 88,26 87,41 90,29 96,55 74,09 78,51 63,77 54,92
Quarz 3,08 6,40 4,08 2,30 17,21 20,90 35,50 23,52
Feldspath 8,66 6,19 5,63 1,15 8,70 0,59 0,73 21,56


Thonsubstanz
Kieselsäure
Thonerde
Eisenoxyd
Magnesia
Kali
Wasser
45,36
39,58
0,92
0,20
0,21
14,02
44,76
39,65
0,72
0,34
0,02
14,07
45,98
39,36
0,73
0,45
0,99
13,28
45,36
39,71
1,13

1,24
13,32
45,63
38,08
0,88
0,66
1,84
13,32
45,00
39,32
0,75
0,28
0,53
14,20
45,30
37,15
1,29
0,78
2,02
13,11
45,46
37,35
1,07
0,73
2,57
12,74

Sehr ähnlich und der letzten Formel entsprechend ist die Zusammensetzung der Thonsubstanz einer Reihe französischer und deutscher plastischer Thone, welche H. Seger7) untersucht hat, und von denen angeführt werden mögen: die weiſsen Thone von Ebernhahn (1), Baumbach (2), Bendorf (3), Lämmersbach (4) und Höhr (5), sämmtlich aus dem sogen. Kannenbäckerlande, ferner ein magerer (6) und ein fetter (7) weiſser Steinzeugthon französischen Ursprunges:

Bestandtheile 1 2 3 4 5 6 7
Thonsubstanz 71,22 76,30 39,71 66,23 54,73 44,63 71,54
Quarz 24,03 22,40 57,15 31,42 41,77 52,77 25,97
Feldspathreste 4,75 1,30 3,14 2,35 3,50 2,60 2,49



Thonsubstanz
Kieselsäure
Thonerde
Eisenoxyd
Kalk
Magnesia
Kali
Glühverlust
46,62
36,01
1,39

0,73
3,47
10,19
47,44
37,21
1,68
Spur
0,79
4,22
9,69
47,44
35,74
1,94
Spur
0,88
3,85
9,52
47,39
36,40
1,52

0,51
3,96
9,92
47,45
37,88
1,41

0,71
4,08
9,00
45,99
38,08
2,44
Spur
1,19
2,36
10,76
45,75
35,77
2,94

0,78
1,24
13,70

Wie Seger hervorhebt, gibt somit die chemische Zusammensetzung keine Anhaltspunkte zur Beurtheilung der scharf hervortretenden Verschiedenheiten in dem Grad der Plasticität, welche bei den Kaolinen bekanntlich sehr gering ist, selbst bei meist beträchtlich höherem Gehalt an reinem wasserhaltigem Thonerdesilicat. Es scheint demnach die Eigenschaft der Plasticität nicht einer bestimmten chemischen Verbindung eigenthümlich zu sein, sondern nach dem Grade der mechanischen Zertheilung und der Art der molecularen Lagerung bei Stoffen gleicher chemischer Zusammensetzung schwanken zu können, und ist der Grad der Plasticität nach Seger vielleicht bereits in der Structur der Gesteine, welchen der Thon seine Entstehung verdankt, begründet.

|68|

Weniger gut als diese reine Thonsubstanz entspricht der genannten Formel die Zusammensetzung der durch concentrirte Schwefelsäure aufschlieſsbaren Substanz der gewöhnlichen Ziegelthone (vgl. 1864 172 465). Nach Seger8) hatte der Thon von Rathenow, sowie die Klinkerthone von Bockhorn, Schwarzehütte bei Osterode und von Christiania folgende Zusammensetzung:

Bestandtheile Rathenow Bockhorn Schwarzehütte Christiania
Quarz 27,17 44,06 50,64 18,33
Feldspath- und andere
Mineraltrümmer
12,70 14,06 19,37 32,64
Thonsubstanz 64,13 41,88 29,99 49,03



Thonsubstanz
Kieselsäure
Thonerde
Eisenoxyd
Kalk
Magnesia
Kali und Natron
Wasser
25,36
16,37
6,66
0,85
1,00
2,07
8,29
16,27
11,85
6,80

1,30
2,02
5,30
13,73
6,04
5,34

1,36
1,55
2,48
22,01
11,40
6,17

2,64
2,50
3,61

Die durch Schwefelsäure aufschlieſsbare unreine Thonsubstanz der Ziegelthone enthält somit kohlensaures Calcium, Eisenoxyd, geringe Mengen von Alkalien, Magnesia, ferner Mangan, seltener Phosphorsäure, Baryt9), Titan (1869 192 116) Gold und Vanadin10).

Den Wassergehalt geben die Thone theils beim Trocknen ab, wobei sie nach Seger11) eine lineare Schwindung bis 11,5 Proc. zeigen, theils aber erst bei höherer Temperatur. Durch den Verlust dieses erst bei Glühhitze entweichenden Hydratwassers verliert der Thon seine Aufschlämmbarkeit sowie Plasticität dauernd und bildet eine steinartige, sehr poröse und noch leicht zerreibliche Masse. Mit steigender Temperatur wird er dichter, härter, klingend, hat aber noch einen erdigen Bruch; die Kieselsäure treibt dann die Kohlensäure, das Chlor und die Schwefelsäure aus, bildet mit den Alkalien, dem Kalk, der Magnesia und dem Eisenoxyd Silicate und diese geben mit dem Thonerdesilicat leichtflüssige Doppelsilicate, der Thon sintert mehr und mehr, bis er schlieſslich völlig schmilzt. Obgleich das specifische Gewicht der Thonsubstanz nach den Versuchen von Laurent beim Erhitzen von 100° bis Dunkelrothglut von 2,47 bis 2,70 steigt, dann aber bei Weiſsglut wieder auf 2,48 fällt, nimmt doch die Dichte der ganzen Ziegelsteine durch Abnahme der Poren mit steigender Temperatur |69| zu. Karmarsch fand, daſs frisch geformte Steine von 262mm Länge, 130mm Breite und 61mm Dicke schwanden:

Länge Breite Dicke.
Durch Trocknen 7,25 10,75 9,75 Proc.
Durch Trocknen und schwaches Brennen 8,50 13,00 14,75
Durch starkes Brennen zu Klinker 11,75 23,00 19,75

Aron (1875 216 258) 438. 217 47) fand eine lineare Schwindung von 0,3 bis 4,1 Proc. bei Rothglut und 1,2 bis 8 Proc. bei Weiſsglut; die Steine schwanden um so weniger, je gröber die Korngröſse des darin enthaltenen Quarzsandes war.12) Thon von Grünstadt zeigte bei 650° noch keine Schwindung, bei 800° 0,7, bei 900° 4,7 bei 950° 6,5 und bei 980° 7,3 Proc. Schwindung (vgl. 1875 215 137). F. W. Daube13) fand beim Trocknen und Brennen eines Thones folgende Abnahmen des Gewichtes und Volums:

Gewichts-
verlust
Gesammte
lineare
Schwindung

Nach dem Trocknen an der Luft nach 1 Tag
Proc.
11,7
Proc.
5,0
„ „ „ „ „ „ „ 2 „ 16,1 5,6
„ „ „ „ „ „ „ 20 „ 19,8 6,4
Nach dem Trocknen bei 150° 22,0 6,7
Nach dem Brennen, schwach gebrannt (roth) 28,4 6,7
„ „ „ mittelhart 29,0 6,9
„ „ „ hart (weiſs) 29,6
„ „ „ zu Klinker (grün) 29,6 8,8

Wie sehr die Porosität und die Widerstandsfähigkeit der aus demselben Thone hergestellten Ziegelsteine von der beim Brennen angewendeten Temperatur abhängen, bestätigen die weiteren Versuche von Daube, deren Resultate in folgender Tabelle zusammengestellt sind.

Schwach
gebrannt
Mittelhart
gebrannt
Hart
gebrannt
Klinker
Aufnahme von Feuchtigkeit an der Luft. Proc. 0,4 0,08 0 0
Desgleichen beim Eintauchen in Wasser 16,2 16,5 16,4 1,6
Desgleichen in kochendes Wasser 18,0 19,3 19,0 2,6
Hierbei in Wasser gelöst (CaSO4) 0,7 0,2 0,15 0,09
Gewichtsverlust in 10proc. Salzsäure 8,5 8,0 7,4 2,5
Desgleichen in Salpetersäure 5,0 4,9 4,0 0,6
Gewichtszunahme in Schwefelsäure durch
Bildung von CaSO4

1,2

1,2

0,9

0,8

Nach dem Behandeln mit Salzsäure zeigten die schwach und mittelhart gebrannten Steine starke Risse, die hart gebrannten nur feine Risse, während die Klinker unverändert geblieben waren.

(Fortsetzung folgt.)

|66|

Vgl. R. Gottgetreu: Physische und chemische Beschaffenheit der Baumaterialien (Berlin 1874), S. 165.

|66|

Daſs auch die Art der Verarbeitung von Einfluſs auf die Festigkeit der Ziegelsteine ist, zeigen die Versuche von Bauernfeind. Hiernach beträgt das Zerdrückungsgewicht für 1qc eines gewöhnlichen, mit der Hand gestrichenen Backsteins von 1,65 bis 1,74 sp. G. 137k, für gewöhnliche Maschinensteine von 1,7 sp. G. 208, für auf der Maschine nachgepreſste Ziegelsteine 283k, dagegen für poröse (Tuff-) Ziegel nur 45k. Rondelet und Rennie fanden für Ziegelsteine 50 bis 100k, Barlow 174k. (Vgl. Gottgetreu: Baumaterialien, S. 300. Ferner D. p. J. 1875 215 281. 1876 220 310.)

|66|

Journal für praktische Chemie, Bd. 57 S. 65.

|66|

C. Bischof: Die feuerfesten Thone, S. 70.

|66|

Notizblatt des Vereines für Fabrikation von Ziegeln, 1876 S. 245.

|67|

Thonindustriezeitung, 1877 S. 11.

|67|

Thonindustriezeitung, 1877 S. 456.

|68|

Notizblatt des Vereines für Fabrikation von Ziegeln, 1876 S. 255.

|68|

Seger (Thonindustriezeitung, 1877 S. 362) fand in einem Feldspath von Chotoun bei Prag 2,8 Proc. Baryt.

|68|

Wagner's Jahresbericht, 1861 S. 89. Stohmann und Kerl: Chemie, Bd. 5 S. 368 und 521.

|68|

Notizblatt des Vereines für Fabrikation von Ziegeln, 1875 S. 336.

|69|

Notizblatt des Vereines für Fabrikation von Ziegeln, 1875 S. 316. 319.

|69|

Notizblatt des Vereines für Fabrikation von Ziegeln, 1877 S. 318.

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